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轉輪除濕機的兩種節能設計措施

作者:聯眾 | 發布時間:2021-01-15

  摘要:本文闡述了活性硅膠和分子篩轉輪除濕機的兩種節能措施,充分剖析了轉輪除濕機組的廢熱利用,彌補了轉輪除濕機的耗能缺點,對轉輪除濕機在食品制藥行業的推廣應用進行了拓寬。
  關鍵詞:廢熱利用、板式顯熱換熱器、熱管式換熱器、冷凝熱
⒈概述:在食品制藥行業,許多生產加工工藝必須使空氣濕度維持在45%以下,才能生產出質量合格的產品。如青霉素粉針的生產需要空氣濕度維持在28%以下;軟膠囊的烘干需要空氣濕度維持在30%以下;檸檬酸的冷卻包裝需要空氣濕度維持在15%以下等等.為使空氣濕度維持在45%以下,必須借助轉輪除濕機和空調冷卻除濕相結合的雙級除濕方法。采用轉輪除濕機的優點是可以獲得低溫低濕的空氣,缺點是轉輪除濕機由于需要再生而消耗大量的能源。目前市面上常見的除濕機轉輪因吸濕劑不同而分為三種:氯化鋰、活性硅膠、分子篩。由于氯化鋰腐蝕性很強、極易溶于水等原因,再生用熱空氣不宜回收?;钚怨枘z和分子篩無腐蝕性,再生能源可以回收利用。采用板式顯熱交換器或者熱管式換熱器可以回收再生廢熱,從而降低再生能源。由于轉輪除濕機特別耗能,一般用戶大都采用局部除濕的方式。采用局部除濕時,除濕機組所需制冷量大都在10萬kcal/h以下,故制冷方式采用直接蒸發式的較多。直接蒸發式制冷機有冷凝熱產生,而轉輪除濕機又需要再生熱源,所以把冷凝熱作為轉輪除濕機的再生用熱源是一種比較好的節能措施。
⒉轉輪除濕機再生空氣的廢熱利用(見圖1):
① 對再生系統排出廢氣不回收時的耗電量:
聯眾-ECW之USD-30D轉輪除濕機的額定處理風量為5000CMH(立方米/小時,下同),再生風量為1700CMH,硅膠除濕轉輪的再生溫度為140℃,再生進風溫度按20℃計算,此轉輪除濕機的每小時的耗能量為(140-20)×1.01×1700×1.2÷3.6=68680(W),每小時耗電量是68680÷0.9=76311(W)。
② 對再生系統排出廢氣回收時的耗電量:
當再生加熱溫度為140℃時,再生風排出廢氣溫度為70~80℃。因為再生風排出廢氣中含有大量水分,所以只針對其中的顯熱部分進行回收。板式或者是熱管式換熱器顯熱回收效率按60%進行計算,則20℃的新風與廢氣經過熱回收換熱器后,新風溫度升高至62~68℃。我們取中間值按65℃進行計算,則每小時耗電量為(140-65)×1.01×1700×1.2÷3.6÷0.9=47695(W)。
③ 運行費用的節約:
每小時節約電:76311-47695=28616(W)。按每年運行150天,每天運行8小時計算,每度工業用電按0.80元計算,則每年下來節約的運行費用為:0.80×8×150×28.616=27471.36元。而目前一臺1700CMH的板式顯熱交換器的市場價為¥5100.00元,而熱管式換熱器的價格只需要¥3500.00元。從而可見采用帶熱回收裝置的轉輪除濕機是經濟節能的。
④ 板式顯熱換熱器:
板式顯熱交換器的工作原理是采用厚度0.105mm的防腐鋁箔作為基材;單元體的波紋板交叉疊積,并用膠使其峰谷與隔板粘結而組成的。當隔板兩側之間存在溫度差時,兩者間就將產生傳熱過程。目前此類產品,國內技術已相當成熟。
⑤ 熱管式換熱器:
熱管換熱器是一種借助工質(如氨、丙酮、甲醇等)的相變進行熱傳遞的換熱管件。通常,熱管換熱器由多根熱管組成。為了增大傳熱面積,管外加有翅片,翅化比一般為10~25。沿氣流方向的熱管排數通常為4~10排。


圖1 熱交換器對再生排風的回收利用示意圖

 

⒊帶風冷制冷機的組合式轉輪除濕機冷凝熱的回收利用:
轉輪除濕與冷卻除濕各有所長,如果能優化組合,互補所短,將會更好的發揮其效能。目前,國內外已經有學者關注這種轉輪除濕與冷卻除濕相結合的組合式除濕空調系統,有的轉輪除濕機的生產廠家已進行了這種改進,如聯眾-ECW的風冷型轉輪除濕機組。但是如何使它的結構更趨合理,運行更加經濟,還需要進行不斷的研究與改進。
①轉輪與冷卻組合式除濕空調系統及其特性:
轉輪與冷卻組合式除濕空調系統,就是將具有冷熱交換的冷卻除濕循環系統與轉輪除濕相結合,利用制冷系統的吸熱除濕進行前期除濕,而利用轉輪除濕機進行深度除濕,同時利用冷凝器的放熱來加熱再生空氣。
圖2所示為轉輪與冷卻組合式除濕空調系統簡圖。轉輪和冷卻組合式除濕空調系統與冷卻除濕空調系統的比較:冷卻除濕在一定的范圍內除濕效果好,且性能穩定,但當要求濕度較低時,蒸發溫度很低,除濕能力下降,此時選用轉輪與冷卻組合式除濕空調系統,可以達到很好的效果。

圖2 轉輪與冷卻組合式除濕空調系統簡圖

 

圖3 空氣除濕處理過程

 

從圖3上可以看出,2點干球溫度遠遠高于2'點,即組合式空調系統中的冷卻除濕蒸發溫度高于冷卻除濕機中的蒸發溫度,當4點所對應的露點溫度低于0℃時,采用冷卻除濕空調系統容易使蒸發器表面結霜,而組合式空調系統卻不受露點溫度限制,可以根據需要選擇合適的蒸發溫度,避免了由于蒸發溫度降低而引起的種種不利情況,所以,當送風狀態的露點溫度低于0℃時,采用轉輪與冷卻組合式空調系統比單一的冷卻除濕系統要優越的多。
②轉輪與冷卻組合式除濕空調系統特性
Ⅰ冷卻除濕作為前期除濕,突出了冷卻除濕機高露點工況下能
耗低且冷卻盤管不易結霜的優點。
Ⅱ用轉輪除濕進行深度除濕,突出了轉輪除濕機低溫低濕條件
下,不受露點限制且除濕量大的優點。
Ⅲ用冷卻除濕循環系統冷凝器放熱來加熱再生空氣,充分利用
系統內部熱能,克服了轉輪除濕機再生耗熱量大的缺點,最終達到節能目的。
Ⅳ可以利用太陽能、工業廢熱等低溫熱源作為再生加熱熱源,
減輕了對電力的依賴,并節約了大量的能源。

參考文獻:
⑴陸耀慶 主編 《實用供熱空調設計手冊》
⑵2004年暖通年會論文集----轉輪與冷卻除濕組合式空調系統變工況穩態性能模擬分析
⑶無錫北溪空調設備有限公司熱管式換熱器產品手冊
⑷無錫市聯眾控濕節能設備有限公司轉輪除濕機產品手冊。

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