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圖文解讀:轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)及應(yīng)用

作者:CEO 時(shí)間:2023-02-18 點(diǎn)擊:0

信息摘要:在工業(yè)生產(chǎn)過程中,隨著人們對(duì)空氣、水源、食品、醫(yī)藥等品質(zhì)要求的不斷提高,生產(chǎn)環(huán)境中濕度的控制成為一個(gè)重要指標(biāo)。目前比較成熟的除濕技術(shù)有冷卻式除濕、液體吸收式除濕、固體吸附式除濕、膜法除濕及轉(zhuǎn)輪除濕。轉(zhuǎn)輪除濕原理轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的關(guān)鍵是位于機(jī)

圖文解讀:轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)及應(yīng)用

圖文解讀:轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)及應(yīng)用

  在工業(yè)生產(chǎn)過程中,隨著人們對(duì)空氣、水源、食品、醫(yī)藥等品質(zhì)要求的不斷提高,生產(chǎn)環(huán)境中濕度的控制成為一個(gè)重要指標(biāo)。目前比較成熟的除濕技術(shù)有冷卻式除濕、液體吸收式除濕、固體吸附式除濕、膜法除濕及轉(zhuǎn)輪除濕。

  轉(zhuǎn)輪除濕原理

  轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的關(guān)鍵是位于機(jī)組中部的除濕轉(zhuǎn)輪。除濕轉(zhuǎn)輪是一個(gè)載有吸濕劑的蜂窩狀的特殊紙質(zhì)轉(zhuǎn)輪,由于蜂窩狀孔徑僅1.5mm,故1m3的轉(zhuǎn)輪紙芯吸濕面積達(dá)3000m2??諝饬鹘?jīng)蜂窩狀孔道處于邊界層流狀態(tài),濕交換效果好,所以除濕能力較強(qiáng)。

  除濕轉(zhuǎn)輪的原理是采用減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)或同步帶傳動(dòng),轉(zhuǎn)輪以每小時(shí)8~14轉(zhuǎn)的速度緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)輪圓面的3/4區(qū)域是處理區(qū)。需要處理的空氣通過處理區(qū)時(shí),空氣中的水分被附著在特殊纖維上的吸濕劑吸收,成為低濕干燥空氣,從另一端吹出,由風(fēng)機(jī)經(jīng)管道送到所需的區(qū)域。

  與此同時(shí),再生的空氣經(jīng)過過濾、加熱到120±10℃,通過相反方向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪剩下的1/4的區(qū)域。將緩慢進(jìn)入再生區(qū)域的附著在特殊纖維上的吸濕劑的溫度升高,使附著在特殊纖維上的吸濕劑所含水分汽化,并被帶出轉(zhuǎn)輪,使附著在特殊纖維上的吸濕劑恢復(fù)吸濕功能,即吸濕劑得到再生。

  轉(zhuǎn)輪緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)輪附著在特殊纖維上的吸濕劑的吸濕和再生過程是同時(shí)進(jìn)行的,故轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)能保證連續(xù)、穩(wěn)定地輸出干燥空氣。波紋狀介質(zhì)中載有吸濕劑,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊,而且可以為濕空氣與吸濕介質(zhì)提供充分接觸的巨大表面積,提高了除濕機(jī)的除濕效率。

  專業(yè)基礎(chǔ)

  干球溫度:用普通溫度計(jì)測(cè)得的濕空氣的正常溫度。用符號(hào)t表示。單位:℃(攝氏度)。濕球溫度:溫度計(jì)水銀球包裹有含水棉芯,并有一定流速的空氣吹過棉芯時(shí),該溫度計(jì)所指示的溫度。用符號(hào)ts表示。單位:℃(攝氏度)。露點(diǎn)溫度:空氣濕度達(dá)到飽和時(shí)的溫度,換言之空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r(shí)候的溫度叫露點(diǎn)溫度。一般凝結(jié)水或露水現(xiàn)象可以用露點(diǎn)溫度形成來解釋。用符號(hào)tl表示。單位:℃(攝氏度)。含濕量(絕對(duì)含水量)在濕空氣中,與1kg干空氣同時(shí)并存的水蒸汽量稱為含濕量。用符號(hào)d表示。單位:g/kg(克/千克)。

  絕對(duì)濕度:單位體積濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量,即濕空氣中水蒸氣的密度。用符號(hào)dq表示。單位:g/m3(克/立方米)。相對(duì)濕度:濕空氣的絕對(duì)濕度與相同溫度下可能達(dá)到的最大絕對(duì)濕度之比。也可表示為濕空氣中水蒸氣分壓力與相同溫度下水的飽和壓力之比。用符號(hào)φ表示。單位:%(百分比)。焓值:空氣中的焓值是指空氣中含有的總熱量,通常以干空氣的單位質(zhì)量為基準(zhǔn),稱作比焓。工程中簡(jiǎn)稱為焓,是指一千克干空氣的焓和與它相對(duì)應(yīng)的水蒸氣的焓的總和。(空氣的焓值是指空氣所含有的決熱量,通常以干空氣的單位質(zhì)量為基準(zhǔn)。)用符號(hào)h表示。單位:kj/kg(千焦/千克)。除濕量:空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),單位時(shí)間內(nèi)從密閉空間、房間或區(qū)域的空氣中除去的水分。單位:g/h(克/小時(shí))

  加濕量:空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),單位時(shí)間內(nèi)向密閉空間、房間或區(qū)域的空氣中添加的水分。單位:g/h(克/小時(shí))

  循環(huán)風(fēng)量:空調(diào)系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)向密閉空間、房間或區(qū)域送入的風(fēng)量。用符號(hào)Q表示。單位:m3/h(立方米/小時(shí))。

  換氣次數(shù):空調(diào)系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)向密閉空間、房間或區(qū)域送入的送風(fēng)量對(duì)該空間的倍數(shù)。單位:次/小時(shí)。運(yùn)行功率:亦稱額定功率,用電裝置在正常工況時(shí)運(yùn)行的功率。用符號(hào)W表示。單位:kW(千瓦)。單位換算

  卡(cal):熱量單位,又稱卡路里。1千卡=1大卡=1000kcal=4.1868kJ;焦(J):熱量單位。1千焦(kJ)=0.239千卡(kcal),1焦(J)=0.239卡(cal)。1千瓦時(shí)(kW?h)=3600千焦(kJ)=860千卡(kcal)。焓濕圖:

  焓濕圖是將濕空氣各種參數(shù)之間的關(guān)系用圖線表示。從圖上可查知溫度、相對(duì)濕度、含濕量、露點(diǎn)溫度、濕球溫度、水蒸氣含量及分壓力、空氣的焓值等空氣狀態(tài)參數(shù)。為了解空氣狀態(tài)及對(duì)空氣進(jìn)行處理提供依據(jù)。圖上亦可反映出空氣的處理過程。溫度t、含濕量d和大氣壓力B是空氣的基本參數(shù),它們決定了空氣的狀態(tài),并可以由此計(jì)算出該空氣狀態(tài)的其余參數(shù)。

  注意,每一張焓濕圖都是按規(guī)定的大氣壓繪制的,因此在計(jì)算工作中,應(yīng)選用與要求大氣壓相符的(或接近的)焓濕圖。

  圖中:等φ線是曲線,等h線是傾斜直線,等d線是垂直線,等t線接近水平,看似平行,實(shí)際互不平行。水蒸氣分壓力(Pq)標(biāo)尺為水平線。最低的一根等φ線,其值為φ=100%。這條曲線稱為飽和線。狀態(tài)在這條線上的空氣處于飽和狀態(tài)。在其他φ線上的空氣都是非飽和的??諝鉅顟B(tài)不可能位于飽和線以下的區(qū)域中。

  關(guān)于焓濕圖,請(qǐng)查看暖通南社相關(guān)課件《看懂焓濕圖并學(xué)會(huì)在設(shè)計(jì)中的運(yùn)用》。

  轉(zhuǎn)輪除濕的吸附介質(zhì)

  1氯化鋰

  氯化鋰是最早用來作為轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的吸附材料的,它屬于一種高含濕量的吸濕鹽,易再生,具有高度化學(xué)穩(wěn)定性。此外,氯化鋰吸附劑具有強(qiáng)烈的殺菌能力,因此,氯化鋰作為除濕劑被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品等對(duì)空氣潔凈度和濕度要求較高的領(lǐng)域。但是氯化鋰在低濕度范圍除濕量小、除濕能力低,而且吸濕時(shí)易形成液體從基體逸出,對(duì)除濕設(shè)備周圍的金屬產(chǎn)生腐蝕,這些不足在很大程度上限制了除濕機(jī)中氯化鋰吸附劑的用量,也即限制了除濕機(jī)的除濕量。

  2硅膠

  硅膠是繼氯化鋰后研究應(yīng)用比較多的一種固體吸附劑,其吸濕能力、再生能耗等方面較氯化鋰稍差,但由于在吸附、解吸過程中始終保持固態(tài),有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性,克服了氯化鋰吸附劑容易液化逸出的缺點(diǎn),即使在高濕度下(100%)也能保持轉(zhuǎn)輪表面不結(jié)露,對(duì)周邊設(shè)備無腐蝕。同時(shí)當(dāng)轉(zhuǎn)輪長(zhǎng)期使用過程中因灰塵或油污覆蓋表面影響除濕效率時(shí),可采用清水(除灰塵)或清潔劑(除油污)直接清洗掉使之恢復(fù),因此得到了廣泛的應(yīng)用。

  目前制備硅膠轉(zhuǎn)輪最有效方法為浸漬法。其工作原理是:在無機(jī)纖維基材上讓水玻璃與酸就地反應(yīng),使生成的硅膠較為均勻地分散在纖維表面及其空隙中,構(gòu)成塊體吸附劑。

  硅膠作為吸附材料存在的不足:

 ?。?)吸附性能有待提高;

 ?。?)耐熱性能需要加強(qiáng),由于硅膠耐熱性能較弱,除濕轉(zhuǎn)芯長(zhǎng)時(shí)間處于80~150℃再生環(huán)境中,易出現(xiàn)熔融、塌陷、堵塞孔道等現(xiàn)象,從而使系統(tǒng)吸附效率降低;

 ?。?)機(jī)械強(qiáng)度有待增強(qiáng),由于硅膠與陶瓷纖維作用力較弱,使得轉(zhuǎn)芯材料機(jī)械強(qiáng)度較差,在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,易出現(xiàn)粉化、掉粉現(xiàn)象,從而影響其使用壽命。

  3沸石分子篩

  沸石分子篩是研究及應(yīng)用比較多的固體吸附劑材料,它在低濕度環(huán)境下仍能吸濕的優(yōu)異性能,使它非常適用于低露點(diǎn)深度除濕;另一方面即使在較高溫度下(如100~120℃)分子篩仍保持13%以上的吸水率,而硅膠的吸水率幾乎為零。因此在電子、精密儀器等一些對(duì)濕度要求非常低及環(huán)境溫度較高的情況下,分子篩除濕得到廣泛的應(yīng)用,應(yīng)用分子篩的轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)其出風(fēng)口空氣露點(diǎn)最低可達(dá)到-60℃。

  轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)用各種吸附材料的對(duì)比

  轉(zhuǎn)輪除濕器與空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合

 ?。?)轉(zhuǎn)輪除濕器與一般空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合

  對(duì)于室內(nèi)冷負(fù)荷和濕負(fù)荷都較大的場(chǎng)合,或新風(fēng)負(fù)荷較大,室內(nèi)要求濕度較低的環(huán)境,如果靠常規(guī)制冷就要降低蒸發(fā)溫度或采用乙二醇溶液,把空氣冷卻到很低的溫度,有時(shí)還要加熱以防房間溫度過低。這樣既增加系統(tǒng)能耗,而且冷卻盤管容易結(jié)霜,導(dǎo)致COP值下降。如果由轉(zhuǎn)輪除濕器承擔(dān)濕負(fù)荷,機(jī)械制冷承擔(dān)顯熱負(fù)荷,就能達(dá)到比較滿意的效果。這就是除濕技術(shù)與一般空調(diào)相結(jié)合的基本思路。在這里使用的是氯化鋰轉(zhuǎn)輪除濕器。

  轉(zhuǎn)輪除濕器內(nèi)部共有二路空氣流,分別是處理空氣流,再生空氣流。處理空氣流1匯同從房間出來的一次回風(fēng)至2,首先經(jīng)過一級(jí)蒸發(fā)器至3,在這里空氣被冷卻,溫濕度降低,然后通過處理風(fēng)入口進(jìn)入轉(zhuǎn)輪除濕器至4,其中所含的絕大部分水分被留在轉(zhuǎn)輪除濕器中,以備再生空氣流帶走,此時(shí)再匯同二次回風(fēng)至5,達(dá)到了送風(fēng)所要求的濕量,然后再經(jīng)過二級(jí)冷卻器至6,處理空氣等濕降溫,達(dá)到送風(fēng)狀態(tài),然后送入房間:再生空氣流經(jīng)過一個(gè)熱交換器,溫度升高,然后在加熱器中形成高溫干燥的再生氣,再進(jìn)入轉(zhuǎn)輪除濕器的再生區(qū),將其中的水分帶出,經(jīng)過換熱器換熱,然后排到大氣。為了達(dá)到節(jié)能的效果,我們利用了房間回風(fēng)。

  轉(zhuǎn)輪除濕器之前設(shè)置一級(jí)蒸發(fā)器的目的是冷卻新風(fēng)和一次回風(fēng),當(dāng)處理空氣溫度較低時(shí),氯化鋰表面水蒸汽分壓力下降,從而導(dǎo)致除濕效率上升。設(shè)置二級(jí)蒸發(fā)器的目的是冷卻從轉(zhuǎn)輪除濕器出來的高溫處理空氣,等濕降溫。對(duì)氯化鋰轉(zhuǎn)輪除濕器來說,再生空氣溫度達(dá)到90℃,氯化鋰就已完全再生,此時(shí)COP最大。如果再生空氣溫度大于或小于90℃,COP均減小。

 ?。?)除濕轉(zhuǎn)輪與燃?xì)饪照{(diào)系統(tǒng)的結(jié)合

  轉(zhuǎn)輪除濕方式的主要能耗是在轉(zhuǎn)輪的再生氣部分,如果不使用電加熱再生而使用廢熱或太陽能再生,那么節(jié)能效果將更佳。用燃?xì)饧訜嵩偕諝?,可以輕易地得到較高的再生溫度。

 ?。?)除濕轉(zhuǎn)輪與蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合:開式通風(fēng)型空調(diào)。

  室外新風(fēng)1首先進(jìn)入轉(zhuǎn)輪除濕器至2,空氣中的水分被吸收或吸附。同時(shí)釋放出汽化潛熱,使處理空氣濕度降低,溫度升高。處理后的空氣由風(fēng)機(jī)送至顯熱交換器至3。與此同時(shí),再生空氣進(jìn)入水直接蒸發(fā)冷卻器,直接蒸發(fā)冷卻(DEC)使空氣與水直接接觸,水在焓值不變的情況下和空氣進(jìn)行熱濕交換,蒸發(fā)吸熱,該空氣處理過程是絕熱加濕過程,主要其冷卻加濕的作用。再生空氣經(jīng)過噴淋降溫后送至顯熱交換器。在顯熱交換器里,處理空氣和再生空氣換熱后送入直接蒸發(fā)冷卻器至4,經(jīng)過噴淋降溫后送入室內(nèi)。同時(shí),再生空氣經(jīng)加熱器加熱后,送入轉(zhuǎn)輪除濕器的再生區(qū)。

  除濕工藝計(jì)算

  單位時(shí)間為維持房間恒溫恒濕,需要空調(diào)系統(tǒng)向室內(nèi)提供的冷量稱為冷負(fù)荷;相反,為補(bǔ)償房間失熱而需要向室內(nèi)提供的熱量稱為熱負(fù)荷。為了維持室內(nèi)相對(duì)濕度恒定需從房間除去的濕量稱為濕負(fù)荷。

  濕負(fù)荷是亦指空調(diào)房間的濕源向室內(nèi)的散濕量,濕源包括墻門等圍護(hù)滲漏、人體、水槽表面、地面積水、洗滌洗浴、燃燒、工藝過程;另外,濕負(fù)荷還應(yīng)包括空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)和回風(fēng)等等。

  濕負(fù)荷計(jì)算:1房間滲漏濕負(fù)荷公式:Mf=Δd×K1×K2×ρ×V式中:Mf:房間滲漏濕負(fù)荷,g

  Δd:室內(nèi)外空氣含濕量差值,g/kgK1:房間密封性好K1=0.1,一般K1=0.2,其次K1=0.3K2:房間體積<400立方米時(shí)K2=1;400≤房間體積≤立方米時(shí)K2=0.8;房間體積>時(shí)K2=0.6。

  ρ空氣密度,kg/m3。一般取1.29kg/m3;V房間體積,m3。2墻體滲透濕負(fù)荷公式:Mq=ΔPq×k×A式中:Mq:墻體滲透濕負(fù)荷,g;ΔPq:室內(nèi)外空氣水蒸氣壓力差,Pa;k:滲透系數(shù),一般k=0.2;A:與外界接觸的圍護(hù)面積,m23門開關(guān)濕負(fù)荷公式:Mm=Δd×T×ρ×A×n式中:Mm:門開關(guān)濕負(fù)荷,g/h;

  Δd:室內(nèi)外空氣含濕量差值,g/kgT:門單次開啟持續(xù)時(shí)間,h/次;

  ρ:空氣密度,kg/m3。一般取1.29kg/m3;A:門面積,m2;n:一小時(shí)內(nèi)門的開啟次數(shù),次/h。

  4室內(nèi)人員濕負(fù)荷公式:Mr=q×p式中:Mr:室內(nèi)人員濕負(fù)荷,g/hq:人員散濕量,輕度勞動(dòng)100g/h·人

  中度勞動(dòng)150g/h·人;重度勞動(dòng)200g/h·人(一般取中度勞動(dòng))p:室內(nèi)人數(shù),人除濕一般工藝流程:

  工作流程:轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的工作流程可分幾個(gè)部分完成:預(yù)冷/預(yù)熱(供選件)—轉(zhuǎn)輪除濕—后冷/后熱(供選件)。

  預(yù)冷/預(yù)熱:利用冷凍水降低空氣的溫度,空氣在降溫過程中,其相對(duì)濕度逐漸接近飽和狀態(tài),在達(dá)到要求的溫度時(shí),高于該空氣溫度飽和狀態(tài)的多余水份會(huì)析出,起到降溫除濕的目的。

  轉(zhuǎn)輪除濕:除濕轉(zhuǎn)輪在除濕段內(nèi)部由密封系統(tǒng)分為處理區(qū)域和再生區(qū)域,除濕轉(zhuǎn)輪以8-10轉(zhuǎn)/小時(shí)的速度緩慢旋轉(zhuǎn),以保證整個(gè)除濕為一個(gè)連續(xù)的過程。

  當(dāng)處理空氣通過轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)域時(shí),其中的水蒸汽被轉(zhuǎn)輪中的吸濕介質(zhì)所吸附,水蒸氣同時(shí)發(fā)生相變,并釋放出潛熱,轉(zhuǎn)輪也因吸附了一定的水份而逐漸趨向飽和;這時(shí),處理空氣因自身的水份減少和潛熱釋放而變成干的、熱的空氣。

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