冷凍除濕機（冷凍除濕機設計探討）

冷凍除濕機（冷凍除濕機設計探討）

　　空氣體除濕的方法有很多種，冷凍除濕作為其中的一種，因其能耗低、操作簡單、易于控制而被廣泛應用。

　　冷凍除濕機是基于冷凍除濕的原理，利用制冷機作為冷源，直接蒸發冷卻器作為冷卻設備，將空氣體冷卻到露點溫度以下，析出大于飽和含水量的水蒸氣，降低空氣體的絕對含水量，然后利用部分或全部冷凝熱加熱冷卻后的空氣體，從而降低/[冷凍除濕機具有除濕效果好、室內相對濕度下降快、運行費用低、無需熱源、無需冷卻水、操作方便和廣泛應用于國防工程、人防工程、各種倉庫、圖書館、檔案館、地下工程、電子工業、精密加工、醫藥、食品、農業種子倉庫及工礦企業車間。

　　2.冷凍除濕機的分類

　　2.1按使用功能可分為通用型、冷卻型、調溫型和多功能型。

　　一般除濕機是指空氣體經蒸發器冷卻除濕，再經再熱器加熱，降低相對濕度的除濕機。制冷劑的冷凝熱全部被流經再熱器的空氣體帶走，其出口空氣溫度無法調節，只用于制熱除濕。

　　B型除濕機是指在一般除濕機的基礎上發展起來的一種除濕機，制冷劑的冷凝熱大部分被水冷式或風冷式冷凝器帶走，只有少部分冷凝熱用于加熱通過蒸發器后的空氣體，可用于制冷除濕。

　　調溫除濕機是指在一般除濕機的基礎上，利用水冷或風冷冷凝器帶走制冷劑的全部或部分冷凝熱，剩余冷凝熱用于加熱通過蒸發器后的空氣體，出口空氣溫度可調的除濕機。

　　多功能除濕機是集加熱除濕(普通型)、冷卻除濕、調溫除濕三種功能于一體的除濕機。當沒有室外機(風冷)或冷卻水(水冷)時，仍然可以選擇制熱除濕功能進行除濕。

　　2.2根據有無風扇，分為常規除濕機和風道除濕機。

　　2.3按結構形式可分為:整體式、分體式、整體移動式。

　　2.4按適用溫度范圍，可分為A型(普通型18~32℃)和B型(低溫型5~32℃)。

　　2.5按回風方式可分為:前回風、帶罩前回風、后回風、上回風等。

　　2.6按控制形式可分為自動型和非自動型。

　　2.7根據特殊用途，有全新風式、防爆型等。

　　3.冷凍除濕機的設計與分析。

　　3.1通用除濕機的設計

　　3.1.1設計原則[1]

　　一般除濕機由制冷系統和送風系統組成，其除濕原理如圖1所示。在焓濕圖上，除濕過程空氣體參數變化過程如圖2所示。

　　制冷系統:壓縮機1壓縮后的高溫高壓制冷劑氣體進入再熱器6(作為冷凝器使用)，將熱量傳遞給空氣體后，冷凝成常溫高壓液體。經膨脹閥4節流后，進入蒸發器2，吸收通過蒸發器的空氣體的熱量，成為低溫低壓氣體，被吸入壓縮機1壓縮，以此類推。

　　送風系統:濕空空氣吸入后，在蒸發器2中冷卻到露點溫度以下，冷凝水從h-d圖中的狀態1析出到狀態2，絕對含濕量下降，然后進入再熱器6吸收制冷劑的熱量，溫度上升，相對濕度下降，變為狀態3，由鼓風機5送入室內。

　　3.1.2空氣體處理工藝計算

　　以通用除濕機CFZ10的設計為例，要求其標稱除濕能力為10kg/h。

　　除濕機的風機風量為2800m/h，壓縮機為Copeland公司生產的5HP渦旋壓縮機。冷凝溫度40℃，蒸發溫度8℃，制冷量17.3kW

　　根據國家標準[2]，標稱工況(狀態1)下的進氣參數，干球溫度為27℃，濕球溫度為21.2。

　　℃，露點溫度18.3℃，相對濕度60%，焓值61.795kJ/kg干空氣體，絕對含水量13.5357g/kg干空氣體；空氣體經蒸發器冷卻達到機械露點狀態2，其焓值為:

　　H2=H1-Q0/(ρV)=61.795–17.3×360/(1.2×280)=43.259千焦/千克干空氣體

　　機械露點的相對濕度為90%，查焓濕圖可以得到狀態2的其他參數:干球溫度為16.4℃，濕球溫度為15.4℃，焓為43.259kJ/kg干空氣體，絕對含水量為10.5857g/kg干空氣體；制熱量為2±1.6kw，經再熱器加熱后空氣體達到狀態3，其干球溫度為:

　　T2=t1+Qk/(ρVc)=16.4+21.6×360/(1.2×280×1.0132)=39.2℃

　　從狀態2到狀態3，是等溫加熱過程，所以絕對含水率不變，d3=d2=10.5857g/kg干空氣體。查焓濕圖可以得到狀態3的其他參數:干球溫度39.2℃，濕球溫度2.7℃，焓值6。634kJ/kg干/[/k0。從狀態1到狀態2沉淀的冷凝水的量，即除濕器的除濕量為:

　　d=ρV(D1-D2)=1.2×280×(13.5357-10.5857)=90g/h=9.9kg/h

　　3.1.3兩個設備的設計

　　蒸發器和再熱器(冷凝器)均采用嵌套式翅片，紫銅管規格為ф9.52×0.35，管間距25.4米，排距2米，正三角形排列，鋁板厚度0.15米

　　蒸發器采用平板，板間距2.2m，迎面管數量20根，順風管數量4根，翅片長度100m。經計算，傳熱面積為37.73m2，傳熱對數平均溫差為13℃，傳熱系數為35.3W/m2℃，迎面風速為1.53m/s，通道數為8。

　　再熱器采用雙面縫沖片，片間距2.2m，迎面管數量20根，順風管數量8根，翅片長度100m·m，經計算，傳熱面積75.46m2，通道數10個。

　　實驗結果

　　以上設計的CF10通用除濕機經過了標準單元式空調機試驗臺的測試，并按照國家標準[2]規定的測試條件進行了測試。獲得的數據如下:

　　以上數據表明，實驗結果與設計計算過程基本一致，滿足要求，達到了設計目的。

　　3.2冷卻除濕機的設計思路

　　與一般除濕機相比，制冷系統中增加了水冷冷凝器(水冷)或室外風冷冷凝器(分體風冷)。再熱器的面積可以減小，并用作過冷器，以增加冷卻能力和除濕能力。即壓縮機排出的高溫高壓氣體先進入水冷式或風冷式冷凝器冷凝，再進入再熱器過冷，再通過節流進入蒸發器。

　　空燃氣處理流程和一般類型差不多，只是狀態2到狀態3的加熱量很小，送風溫度低，一般比進風溫度低7℃左右，能承受室內余熱。

　　3.3調溫除濕機的設計思路

　　與一般除濕機相比，A型除濕機在制冷系統中加裝了水冷式冷凝器(水冷)或室外風冷冷凝器(分體風冷)，可以減少再熱器面積。有兩種方法。一種是將再熱器放在水冷式或空冷式冷凝器的前面，與后者串聯布置，多路控制，從而調節冷卻除濕空氣體的加熱量，達到控制出口風溫的目的。另外水冷式設置比例三通水量調節閥調節冷卻水量，風冷式設置控制冷凝風量，讓冷凝器帶走多余熱量。另一種方法是將再熱器放在水冷或風冷冷凝器后面，它們也是串聯布置的。只有水冷水量調節閥才能調節冷卻水量或風冷式冷凝風量控制來調節冷凝器帶走的熱量，從而達到調節出口空氣溫度的目的。

　　空燃氣處理流程與普通型類似，只是狀態2到狀態3的加熱量可以調節，送風溫度可以在一定范圍內調節，室內余熱也可以承擔。

　　3.4多功能除濕機的設計思路

　　多功能除濕機類似于調溫除濕機，但功能很多。再熱器需要很大的傳熱面積，不需要冷卻水也能運行(充當一般除濕器)。它也有兩種方式。第一種與調溫型的區別是再熱器的水冷式冷凝器或風冷式冷凝器并聯。這時候要特別注意各支路的阻力平衡問題。通常，需要一個容器。另一種方法與調溫型基本相同，也是串聯布置。再熱器需要大的傳熱面積，控制復雜。

　　空根據所選功能的不同，氣體處理流程與上述三種模式一致。

　　4.結束語

　　除濕機種類繁多，應用廣泛。可以根據室內余熱和濕度選擇不同類型的除濕機，以滿足工程設計的需要。此外，冷凍除濕還可以與吸收或吸附除濕相結合，獲得露點溫度更低的空氣體狀態。因此，根據不同的除濕要求，可以進一步探討制冷除濕機與其他領域的結合。