除濕機的性能研究

除濕機的性能研究

　　隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步和人們生活水平的提高,人類(lèi)社會(huì )對能源的需求日益增長(cháng),能源問(wèn)題成為人類(lèi)社會(huì )可持續發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。開(kāi)發(fā)利用新的能源來(lái)代替傳統的能源是社會(huì )發(fā)展的需要,也是科學(xué)的發(fā)展的結果。隨著(zhù)航空,航天,原子能等領(lǐng)域的需求,空氣除濕技術(shù)被廣泛的利用,并發(fā)揮巨大的作用。經(jīng)過(guò)近幾年的研究,在傳統的除濕技術(shù)(冷卻除濕,吸附除濕和液體除濕)上,又提出了一些新型的除濕技術(shù):如膜除濕,HVAC除濕等。

　　1.除濕器的介紹

　　1.1冷卻除濕

　　冷卻除濕的原理是利用濕空氣被冷卻到露點(diǎn)溫度以下,將冷凝水脫除的除濕方法,又稱(chēng)為露點(diǎn)法。由于用冷凍機作為冷卻的手段,所以又稱(chēng)為冷凍除濕。在冷卻除濕方法中,通常利用冷凍機本身的排熱作為再熱熱源,或設置利用處理空氣本身熱量進(jìn)行再熱回收裝置,以盡量減少除濕所消耗的能源。而作為冷源使用的冷水可以是地下的井水,也可以是由制冷機人工制取的冷凍水,具體采用何種方案由當地氣象條件和除濕空氣的終了狀態(tài)決定。

　　由于使用冷卻盤(pán)管除濕時(shí),存在盤(pán)管結冰,堵塞盤(pán)管肋片之間的間隙,妨礙傳熱和空氣流通,使除濕不能繼續的問(wèn)題,因此,冷卻除濕適用于在露點(diǎn)為8-10℃以上的場(chǎng)合,否則必須增加除霜設備。

　　1.2吸附除濕

　　目前國內外主要研究?jì)深?lèi)固體吸附式除濕裝置:一類(lèi)是固定床式除濕器,另一類(lèi)是旋轉式除濕器即轉輪除濕器。

　　經(jīng)過(guò)研究發(fā)展,在最原始的固定床除濕技術(shù)上,先后出現了利用固體吸附劑除濕的間歇除濕方式,兩塔并用的連續除濕方式,隨后出現了轉輪除濕機,由于其可連續運行,濕度控制容易,而倍受青睞。圖1所示為轉輪除濕機的流程,這種除濕機主要由除濕轉輪,傳動(dòng)機構,外殼,風(fēng)機,再生用電加熱器(或以蒸氣作熱媒的空氣加熱器或其他余熱加熱器)及控制器件所組成。

　　雖然轉輪除濕具有很多優(yōu)點(diǎn),在空調除濕領(lǐng)域很快發(fā)展,但是也有明顯的缺點(diǎn):如除濕機結構復雜,費用高,易跑濕,而且除濕過(guò)程流體溫升較大,一般為30℃;轉輪旋轉結構容易出現漏風(fēng)現象,特別是***化鋰除濕轉輪轉盤(pán)具有容易出現過(guò)飽和現象而致使吸濕劑流出或吸水不平衡致使轉盤(pán)轉動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)的缺點(diǎn);因此在相對濕度超過(guò)75%時(shí),需要在除濕機入口加設加熱器,降低入口空氣相對濕度以避免吸濕劑過(guò)飽和;分子篩轉輪除濕機不僅價(jià)格較硅膠貴,而要求轉輪再生溫度高。

　　1.3液體除濕

　　液體吸濕劑除濕是利用某些吸濕性溶液能夠吸收空氣中的水分而將空氣脫濕的方法。它又稱(chēng)液體吸收法,簡(jiǎn)稱(chēng)液體除濕。

　　在絕熱性除濕器中,除濕溶液吸收空氣中的水蒸氣后,絕大部分水蒸氣的凝結潛熱進(jìn)入溶液,使得溶液的溫度顯著(zhù)升高。同時(shí),溶液表面蒸氣壓也隨著(zhù)升高,導致溶液吸濕能力下降。在除濕過(guò)程中傳質(zhì)驅動(dòng)力不斷降低的趨勢在劉曉華等進(jìn)行的叉流絕熱型除濕器的實(shí)驗中得到證明,并可以得出溶液溫度升高是導致其除濕能力降低的最重要的原因。

　　Khan等通過(guò)對內冷性除濕器的性能研究分析得出:內冷型除濕器的性能是冷卻水與空氣的流量比,冷卻水進(jìn)口溫度,空氣和水側的傳遞單元數和溶液濃度的函數。文獻中還指出內冷型除濕器的性能幾乎同溶液與空氣的流量比沒(méi)有關(guān)系。

　　孫健等設計了一種新式的內冷型除濕器,利用空氣對除濕過(guò)程進(jìn)行冷卻。該實(shí)驗采用氯化鈣溶液作為除濕劑,對空氣與溶液的流量及溶液的濃度對除濕量的影響進(jìn)行了研究,得出增加除濕溶液的濃度,除濕溶液的流量和被處理空氣流量都可以增大除濕量。

　　1.4膜法除濕

　　膜法除濕是利用除濕膜進(jìn)行除濕的方法。膜科學(xué)技術(shù)是一門(mén)新興的高分離,濃縮,提純,凈化技術(shù),它在除濕領(lǐng)域也得到了研究及應用。利用膜的選擇透過(guò)性進(jìn)行空氣除濕,需要在膜的兩端產(chǎn)生一個(gè)濃度差,可由膜兩端壓力差造成,也可由膜兩端濕度差造成,也可以是溫度和壓力共同造成。在增大膜兩側的壓力差強化除濕方面,張立志等人綜述了利用壓差的膜除濕的各種工作模式。

　　江億院士提出一種“膜濕泵”概念,即靠膜兩側氣流的溫度差實(shí)現水蒸氣有低濕氣流向高濕氣流傳播,其原理,處理空氣(如新風(fēng))流經(jīng)膜的一側,在另一側高溫氣流(稱(chēng)為驅動(dòng)氣流,可以是新鮮空氣或排風(fēng)經(jīng)過(guò)加熱后獲得)作用下,水蒸氣由處理空氣進(jìn)入驅動(dòng)氣流,最后排入環(huán)境中。除濕后的氣流流經(jīng)交換器,降溫后供室內或其他工業(yè)場(chǎng)合使用;驅動(dòng)氣流經(jīng)交換器加熱后,溫度升高,再經(jīng)過(guò)加熱器進(jìn)一步加熱,達到一定溫度后,進(jìn)入膜組件,去驅動(dòng)并帶走水蒸氣。加熱器可以由余熱驅動(dòng),實(shí)現節能。

　　S.Paul等人則將冷凝除濕和膜除濕結合使用,其優(yōu)點(diǎn)是:冷凝液體不直接與被除濕的空氣接觸,直接回收冷凝水作為循環(huán)冷卻水,有較高的傳熱系數。

　　1.5HVAC除濕

　　HVAC除濕是指用加熱方法使空氣相對濕度降低,應用這種方法除濕投資少,運行費用低,但該方法只能降低相對濕度,而不能降低空氣中水蒸氣的含量,故難以確保室內的除濕效果。這種除濕方法的優(yōu)點(diǎn)是除濕性能穩定可靠,可連續除濕,且管理方便,缺點(diǎn)是初投資高,機器運轉噪聲大,而且不能提供室內所必須的新風(fēng)量,同時(shí)向室外放出大量的熱,氣體循環(huán)利用率低。因此,為了更有效的解決室內溫度控制的問(wèn)題,改進(jìn)的HVAC除濕方法將加熱通風(fēng)和冷凍除濕進(jìn)行了組合,同時(shí)在制冷機的內外又增加了兩路水循環(huán),再加上內外兩路氣循環(huán),共形成5個(gè)大的循環(huán),這樣不但提高制冷，同時(shí)又減小了動(dòng)力消耗，節省了能源，缺點(diǎn)是這種方式的初投資高，而且結構比較復雜，但是其運行費用較低，而且在除濕制冷的同時(shí)又提供一定的新風(fēng)量，對人體健康有益又減小了動(dòng)力消耗，節省了能源，缺點(diǎn)是這種方式的初投資高，而且結構比較復雜，但是其運行費用較低，而且在除濕制冷的同時(shí)又提供一定的新風(fēng)量，對人體健康有益

　　2.各種除濕方法的比較

　　冷卻除濕中為了實(shí)現除濕的目的，經(jīng)常把空氣冷到很低的溫度，冷源的低溫要求首先是為了滿(mǎn)足除濕要求而設定的，若只是為了降溫，蒸發(fā)溫度可以高的多。為了除濕在冷凝過(guò)程中把干空氣也冷卻到了同樣低的溫度，某些情況下還需要再熱來(lái)滿(mǎn)足送風(fēng)溫度的要求，這造成了能量的浪費。膜法除濕中利用膜兩側的水蒸氣分壓差的抽真空方法同樣耗功很大，另外對膜的強度也有很高的要求；而利用膜兩側的水蒸氣溫差的方法中，膜本身很薄，膜兩側的溫差很小，所以導致膜兩側的傳濕動(dòng)力很小，不可行。固體吸附材料的除濕系統致命的弱點(diǎn)是動(dòng)態(tài)的運行過(guò)程，期間混合損失大，影響效率；另外，這種形式很難實(shí)現等溫的除濕過(guò)程，而除濕過(guò)程釋放出的潛熱使除濕劑的溫度升高，吸濕能力下降，整個(gè)過(guò)程的傳熱傳質(zhì)的不可逆損失大，效率不高。相對于固體吸附材料，由于液體具有流動(dòng)性，采用液體吸濕材料的傳熱傳質(zhì)設備比較容易實(shí)現；另外液體除濕過(guò)程容易被冷卻，從而實(shí)現等溫的除濕過(guò)程，不可逆損失可以減小。