冷冻除湿机的设计

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冷冻除湿机的设计

空气除湿的方法有很多种，冷冻除湿作为其中的一种，由于能耗小、操作简单、易于控制，得到了广泛的应用。冷冻除湿机就是采用冷冻除湿的原理，用制冷机作冷源，以直接蒸发式冷却器作冷却设备，把空气冷却到露点温度以下，析出大于饱和含湿量的水汽，降低空气的绝对含湿量，再利用部分或全部冷凝热加热冷却后的空气，从而降低空气的相对湿度，达到除湿目的。冷冻除湿机具有除湿效果好、房间相对湿度下降快、运行费用低、不要求热源、也可不需要冷却水、操作方便、使用灵活等优点。

1、设计原理

一般型除湿机由制冷系统和送风系统组成，其除湿原理见图1，在焓湿图上，除湿过程空气参数的变化过程。制冷系统：由压缩机1压缩出来的高温高压制冷剂气体进入再热器6（作冷凝器用），将热量传给空气后，冷凝成常温高压液体，经膨胀阀4节流后进入蒸发器2，吸收通过蒸发器的空气中的热量，变成低温低压气体，被吸入压缩机1进行压缩，如此往复循环。送风系统：湿空气被吸入后，在蒸发器2被冷却到露点温度以下，在h-d图中由状态1到状态2，析出凝结水，绝对含湿量下降，再进入再热器6，吸收制冷剂的热量而升温，相对湿度降低，变为状态3，由送风机5送入房间。

2、空气处理过程计算

以一般型除湿机CFZ10设计为例，其名义除湿量要求为10kg/h。

除湿机送风机风量取2800m3/h，压缩机采用Copeland公司的5HP涡旋式压缩机，采用冷凝温度40℃，蒸发温度8℃设计，制冷量为17.3kW。

根据国家标准[2]规定的名义工况进风参数（状态1），干球温度27℃，湿球温度21.2℃，露点温度18.3℃，相对湿度60%，焓值61.795kJ/kg干空气，绝对含湿量为13.5357g/kg干空气；空气经蒸发器冷却处理后到机械露点状态2，其焓值为：

h2 = h1-Q0/（ρV）= 61.795 – 17.3×3600/（1.2×2800）= 43.259 kJ/kg干空气。

机械露点的相对湿度取90%，查焓湿图可得出状态2的其它参数：干球温度16.4℃，湿球温度15.4℃，焓值43.259kJ/kg干空气，绝对含湿量为10.5857g/kg干空气；制热量为21.6kW，空气经再热器加热后到状态3，其干球温度为：

t2 = t1+Qk/（ρVc）= 16.4 + 21.6×3600/（1.2×2800×1.0132）= 39.2℃。

从状态2到状态3为等湿加热过程，故绝对含湿量保持不变，d3 = d2 = 10.5857g/kg干空气，查焓湿图可得出状态3的其它参数：干球温度39.2℃，湿球温度22.7℃，焓值66.6344kJ/kg干空气，绝对含湿量为10.5857g/kg干空气，相对湿度为23.7%。由状态1到状态2析出的凝结水量即除湿机的除湿量为：

D = ρV（d1-d2）= 1.2×2800×（13.5357-10.5857）= 9900 g/h = 9.9 kg/h。

3、两器设计

蒸发器及再热器（冷凝器）均采用套片式翅片，紫铜管规格采用Ф9.52×0.35，管间距25.4mm，排间距22mm，正三角形排列，铝片片厚0.115mm。

蒸发器采用平片，片距2.2mm，迎面管排数20，顺风管排数4，翅片长度1000mm，经计算，传热面积为37.73m2，传热对数平均温差为13℃，传热系数为35.3W/ m2℃，迎面风速为1.53m/s，通路数取8。

再热器采用双面冲缝片，片距2.2mm，迎面管排数20，顺风管排数8，翅片长度1000mm，经计算，传热面积为75.46m2，通路数取10。

3.1 实验结果

以上设计的CF10一般型除湿机经过了标准的单元式空调机试验台测试，按国家标准[2]规定的试验工况进行试验，所得的数据如下：

以上数据显示，实验结果与设计计算过程基本相符，满足了要求，达到了设计目的。

3.2 降温型除湿机设计思路

降温型除湿机与一般型除湿机相比，在制冷系统中，增设了一个水冷冷凝器（水冷式）或一个室外风冷冷凝器（分体风冷式），再热器面积可减小，充当过冷器用，以增加制冷量，提高除湿量。即从压缩机排出的高温高压气体，先进入水冷或风冷冷凝器冷凝，再进入再热器过冷，然后才经过节流进入蒸发器。

空气处理过程与一般型类似，只是从状态2到状态3的加热量很小，送风温度较低，一般比进风温度低7℃左右，可负担室内余热。

3.3 调温型除湿机设计思路

降温型除湿机与一般型除湿机相比，在制冷系统中，增设了一个水冷冷凝器（水冷式）或一个室外风冷冷凝器（分体风冷式），再热器面积可减小。这里面有两种做法，一种是将再热器置于水冷或风冷冷凝器前面，与后者串联布置，并分多路控制，以此调节对冷却除湿后空气的加热量，从而达到控制出风温度的目的，另外，水冷式设比例式三通水量调节阀，调节冷却水量，风冷式设冷凝风量控制，从而使冷凝器带走多余的热量。另一种做法是将再热器置于水冷或风冷冷凝器后面，也是串联布置，只通过水冷式的水量调节阀调节冷却水量或风冷式的冷凝风量控制，来调节冷凝器带走的热量，从而到达调节出风温度的目的。

空气处理过程与一般型类似，只是从状态2到状态3的加热量可调节，送风温度可在一定范围内进行调节，也可负担室内余热。

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