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转轮除湿机在空气调节中的应用

时间：2012-02-01 11:03:05 下载该word文档

转轮除湿机在空气调节中的应用

空气调节，自问世以来经过多少年，主要是为人类提供一个合适的生活环境。特别是本国，基本上只是对温度的控制而已，只是偶尔对湿度加以控制。但是，在科学技术日益发展的今天，特别是生物，电子，化工技术的发展，人类对自己所处的环境也日益关注，并努力创造一个舒适，合格的生活生产环境。这是仅只为人类生活提供舒适性的空调无能为力的，特别是对工业生产，科学实验等要求很高的环境更是如此。而特种空调的出现，正好解决了现代工业上生物，化工，电子，玻璃等行业对环境的特殊要求。

所谓特种空调，是指异于一般以营造人类舒适的生活环境为目的的，专门为工业生产，科学实验等提供合格环境（空间）的工业空调它除了对温度有要求外，对洁净度，湿度，噪音及静电都有要求这里，仅只论述一下在特种空调中对湿度的控制。

转轮除湿机，是采用吸附的方法除掉空气中的水分。如图1 所示，由附载特殊材料的吸湿物质（分子筛，硅胶，氯化锂等）做成的除湿转轮，被静止的密封条分成90°的再生区和270°的处理区，随着转轮缓慢的（8~10转/小时）转动，转轮在处理区吸附水分后转到再生区被再生（脱附），然后又进入处理区吸附水分，从而连续不断的处理空气，使之达到要求的湿度。对于不同的生产环境或实验室，有着不同的湿度要求，可采用不同材质的转轮。转轮除水机可提供露点温度从-20~-60℃干燥空气。

转轮除湿机在空调系统中，有几种常见的组合方式。下面就不同湿度要求的各种生产车间的空调系统为列，说明转轮在空调中的应用。

方案一直流式全新风系统系统流程如图一

此系统中，温度为Tw 湿度为RHw的室外风经冷冻除湿后，达到某一状态点Ti，Rhi（通常是T=7℃，RH=95%）进入转轮除湿机，其出风状态点为To和Rho（Rho可小于2%，露点可达-25℃），然后再经过温度处理后送入室内，以保证室内状态参数Tn，RHn。此类系统可以提供RHn=2%~10%的环境参数，常用于湿度要求较高的小空间，如实验室或有湿度要求生产工序列。

系统流程图一

例.某研究所一实验室，面积25平方米，室内两人工作，要求温度25℃，相对湿度小于2%。此系统用蒙特公司的M1100转轮除湿机，采用全新风系统。新风经几组直接蒸发冷冻机组降温除湿到8℃，95%RH进入转轮除湿机，其出风温度29~33℃，相对湿度为1~1.3%RH.然后降温到20~22℃送入房间.经测试,房间温度在25℃左右,湿度1.5%左右,完全合乎用户要求。

方案二带一次（二次）回风的循环系统系统流程如图二

此系统中，温度为Tw湿度为RHw的室外风经冷冻除湿，达到某一状态点Tw’，Rh’（通常是T=7℃，RH=95%）后与室内回风混合，再次降温到状态Ti，RHi 进入转轮除湿机。由于室内回风较为干燥，含湿量Dn小，其出风状态露点温度可达到-60~-40℃，然后再经过温度处理后送入室内，以保证室内状态参数Tn，RHn。此类系统可以提供RHn〈1%的环境参数，室内露点温度Td可达到-40℃，常用于湿度要求很高的较大空间，如锂电池生产车间或芯片生产车间等。

系统流程图二

例.上海某厂生产车间,面积400平方米,车间内18人,要求温度22℃,露点温度Td低于-40℃.由于此系统湿度要求高,空间大,故采用回风循环系统.转轮除湿机用两台9000风量的某进口除湿机,各自组成一套独立的送回风系统.系统的新风(占总风量的10~20%)降温去湿致7度,95%RH后,与房间回风（24℃，露点-42℃）混合。混合风再次降温后进入转轮除湿机，其出风露点为-60~-48℃。经实测，干燥间露点为-38~-43℃。

方案三中央空调系统的辅助系统系统流程如图三

此系统中，温度为Tw 湿度为RHw的室外风经冷冻除湿，达到某一状态点Ti，Rhi（通常是T=7℃，RH=95%）进入转轮除湿机，其出风（状态点为To和Rho，Rho可小于2%，露点可达-25℃）与已有的中央空调系统送风混合后送入室内，或者送入空调器内混合，再经处理后送入室内。该类系统常用于湿度要求为RH=10%~30%的较大空间，如玻璃行业或生物药剂厂。

系统流程图三

例.广州某一生物制剂厂，面积500平方米左右，内有20人工作，室内空气参数要求22℃，相对湿度<10%。设计采用一台蒙特转轮除湿机M7000，对其已有的中央空调加以改造。改造后，测得室内参数为24℃，8~10%RH。基本达到用户要求。

以上简单说明了转轮除湿机的三种系统方案。事实上，除此之外，还有双转轮系统，复叠式系统等。且以上系统只是除湿，对湿度下限没有要求。而有的时候，我们要求湿度在某一范围，甚至恒温恒湿。因此，我们在系统设计时，根据不同的温湿度要求，灵活的运用转轮除湿机，冷冻除湿机，加热器，加湿器，用温控器，湿控器或微电脑可编程控制器加以控制，就可以达到要求。

转轮除湿机的节能设计分析

发布时间:2007-01-30 15:23:12 来源:／

简介：转轮除湿是降低空气含湿，获取干燥空气常用的除湿设备。它是利用涂覆在缓慢旋转的多孔道轮状或环状载体上的吸湿剂来吸附透过该转轮的湿空气中所含的水蒸气分子；吸湿后的吸湿剂可在高温下脱水再生，恢复吸湿能力。目前仍在使用已被国外厂家淘汰的纸制氯化锂吸湿转轮，除湿效率低、能耗高、寿命短。

关键字：转轮除湿机空气含湿能耗

一、引言

转轮除湿是降低空气含湿，获取干燥空气常用的除湿设备。它是利用涂覆在缓慢旋转的多孔道轮状或环状载体上的吸湿剂来吸附透过该转轮的湿空气中所含的水蒸气分子；吸湿后的吸湿剂可在高温下脱水再生，恢复吸湿能力。

目前仍在使用已被国外厂家淘汰的纸制氯化锂吸湿转轮，除湿效率低、能耗高、寿命短。

二、现有转轮除湿机的缺点

1.再生能耗主是国内外产品的共同缺点

2.转轮材质反映出国内外产品水平上的差距

国产转轮除湿机目前都是使用纸制氯化锂吸湿转轮。这种转轮是采用涂覆有吸湿剂和保护剂的石棉或玻璃纤维纸，经压瓦楞后与平板纸间隔卷绕成多孔道轮状载体。吸湿剂则采用氯化锂、氯化锰共晶体；精制聚合铝用作保护加强剂。

这种纸制吸湿转轮的致命弱点在于：

（1）载体强度低、刚性差、湿强度尤差，易变形损坏，使用寿命短。

（2）耐热性差，再生温度一般不超过135摄氏度。

（3）氯化锂吸水后对金属具有强腐蚀性，除湿机构件易锈蚀损坏，加上转轮自身强度差，所以氯化锂转轮除湿机工作寿命较短。

（4）转轮脱落的石棉或玻璃纤维粉尘对人体健康会构成不同程度的危害。

由于上述特点，纸制氯化锂吸湿转轮已被国外厂家所淘汰，新一代吸湿转轮则大多采用陶瓷纤维材料制作，并用硅胶作为吸湿剂了。

三、新型转轮除湿机的节能措施

转轮除湿机能耗包括再生空气加热器、再生风机和转轮驱动装置三部分功率消耗。其中再生空气加热器消耗的能量约占整机能耗的90-95%，要降低转轮除湿机的能耗，须从降低再生空气加热器的功率和能耗入手。

四、选用新型吸湿转轮

1.选择新型载体材料

目前大我是使用陶瓷材料制作转轮载体，在录求新的转轮载体材料过程中，有一种峰窝陶瓷很适合用作转轮载体材料。蜂窝陶瓷是以粘土为主要原料，蜂窝陶瓷目前主要用作汽车尾气无害化处理或化工催化剂的载体材料，我国已在八十年代末开始生产。

2.吸湿剂的选择

蜂窝陶瓷转轮虽然首选硅胶作为吸湿剂，但也可使用氯化锂、分子筛材料或其它固体吸湿剂。

五、节能转轮除湿机的总体结构

除湿机同样是由除湿、再生及控制三部分组成，其结构特点在于：再生空气进、排风道中装有热量回收装置。

新型除湿机采用整体化设计，便于用户安装使用以及和集中空调系统配套。

板翅式空气---空气热交换器的显热回收效率约在50%左右，实际热回收效率将高于显热回收效率。整机能耗有望比不带热回收装置的普通转轮除湿机降低40-50%，节能效果将是十分显著的。

控湿节能：转轮除湿机的选型

推荐

⑻ 除湿转轮前制冷机的选型：新风300m3/h与回风2820m3/h混合后的空气温度为23℃，空气含湿量为5.8g/kg干空气。当确保空气含湿量不变的前提下，进除湿转轮的空气温度越低，除湿转轮的除湿效果越好。我们把此混合后的空气降至10℃后再送入除湿转轮就是基于这个原理。按有关热工公式计算，前制冷机需要制冷量13.52KW，从而选择制冷机。

⑴ 确定干燥室送风量：按照《空气调节设计手册》之空气净化和洁净室的相关章节，洁净度10万级时，房间换气次数按不小于15次/小时进行设计，本实例按照换气次数20次/小时进行设计。送风量L=20V=20×60×2.6m3/h=3120m3/h。也有用户为了提高干燥效率，把换气次数提高至30次/小时的。

除湿机的选型

⑹ 空调用制冷方式的选型：水冷型制冷机适用于1000平方米以上的大房间或者说大系统，性价比较高；而针对200平方米以下的小房间来讲，风冷型管道机有着较多优势，如操作简单、维护方便、无需水源等等优势。此实例之干燥室选用风冷型管道机比较合适。

⑿ 风机的选型：计算各个过滤器、前后制冷机蒸发器、除湿转轮、

⑶ 确定送风的温湿度：因为房间无热源、也无除4名工作人员之外的其他湿源，取室内要求的中间值作为最终设计目标，即按温度22℃，湿度25%设计。考虑到送风机5℃的温升，查取相关手册，取送风温度为17℃比较恰当。扣除人体每小时散湿量，送风的含湿量应不大于3.8g/kg干空气。

软胶囊烘干房的设计实例

⑵ 计算干燥室的散湿量：查取《空气调节设计手册》得知，在室温22℃时，轻劳动强度，成人的散湿量为150g/h，室内最多有4人工作，即房间内人体散湿量最大为600g/h。因为由于软胶囊的品种不同，其自身挥发率也有所不同，其散湿量实为变值，故本实例以在夏季不放胶时为前提而设计的。软胶囊生产厂家应该由做实验得出自家产品在哪一种温湿度条件下干燥效果比较快且效果好，以最终确定送风之单位除湿量。

⑷ 确定新风量：根据《空气调节设计手册》，确定洁净室的新风量应取以下三个条件的最大值：①保证房间正压；②保证工作人员平均每人每小时的平均吸氧量不小于45个立方米；③取总送风量的10%。在夏季，软胶囊干燥时，应尽量减少新风量，因为新风中含有太多的水分。为避免室外湿负荷向室内的渗透，应该保证干燥室内正压。当补充新风量是房间的换气次数的1~2倍时，室内相对室外即可保持5~10Pa的正压差。针对本实例，我们取补充新风量为300 m3/h。

⑺ 转轮除湿机再生方式的选型：目前转轮除湿机的再生方式有两种即电加热和蒸汽加热。蒸汽加热的表压力须不小于4kgf/cm2。选用蒸汽加热再生方式时，最好选配耐高温电磁阀，这样不但可以实现自控来节约能源，而且可延长除湿转轮的使用寿命。当除湿干燥轮的实际处理风量小于2000 m3/h时，选用电加热的再生方式比较省力简单。

⑽ 除湿转轮后制冷机的选型：除湿转轮后的空气温度为23℃，含湿量为3.5g/kg干空气，送风温度为17℃，按有关热工公式计算工，需要制冷量7.28KW，从而选择制冷机。

送回风管道、高效送风口等的阻力总和不小于1200Pa，查看4-72-3.6A送风机性能曲线图，当送风量为3120m3/h时，其全压为1500Pa，系统总余压300Pa偏小。为确保其送风量、增大风压、提高软胶囊的干燥效率，再串联一台低噪音全压500Pa的空调风机。

⑾ 过滤器的选型：根据工程实际情况，选用初效和中效过滤器。

目前软胶囊烘干技术有以下几种：①转笼式烘干、②履带式烘干③静态的托盘烘干。由于静态托盘烘干技术有着保证软胶囊表面光泽度好、无破损率等优点，经过四五年的实践经验比较采用静态托盘烘干技术是一种趋势。因为物料的烘干只与空气的温度、湿度、风速、自身的挥发率这四要素相关。由于软胶囊的自身因素，烘干温度不能过高，所以为了提高生产效率，就只好在降低空气湿度、增大干燥室内之换气次数方面想办法。

⑸ 除湿机的选型：用一般空调压缩机的冷冻除湿法只能把空气露点温度降至10℃，而此软胶囊干燥室内的露点温度要求达到1℃以下，故用一般冷冻除湿法根本无法达到生产工艺要求。而采用空调制冷加转轮除湿机之组合机的方法可以轻易使空气露点温度降至-40℃。

面积60m，高度2.6m；容纳软胶囊350kg左右；干燥时间35-40小时；洁净度10万级；房间温度要求18-25℃，湿度要求20%-30%；用户所在地夏季室外计算干球温度35℃，湿球温度28℃；送风方式采用上送下回；工作人员最多4名；无其它湿源。

为保证软胶囊干燥室内的温度、湿度、洁净度、大的换气次数，且符合GMP标准，就必须创造一种人工环境来满足以上四个参数的要求。目前国内的净化空调厂家，在保证干燥室内温度、洁净度、大的送风量方面没有任何难题，难就难在低湿控制这方面。把湿度控制在50~70%，在夏季只靠空调就可解决，而软胶囊的最佳烘干湿度是20~30%，一般空调及压缩式制冷除湿机（属于物理机械除湿法）根本无法达到此湿度求，达到此要求就必须借助化学除湿法。目前普遍采用的化学除湿法就是氯化锂/硅胶/分子筛转轮除湿机。由于氯化锂具有很强的腐蚀性、易溶于水性、使用寿命短等缺点，在国外已被淘汰；而国内现于多种方面原因，有些单位还在采用。硅胶(Silica Gel)的繁体中文为矽膠二字，矽字为化学元素硅的旧名，而不是有的销售厂家在宣称的其特有的、独一无二的矽胶。硅胶除湿转轮在国内的发展也趋于缓慢，至今还不成熟，极易脱落，吸湿剂只是涂在纤维纸的表面，其吸湿效率不到国际成熟产品的20%。进口的硅胶转轮成熟产品在保证进风参数为27-30℃前提下，其单位除湿量为6g/kg干空气左右，而国产的只有2g/kg干空气以下的单位除湿量。分子筛除湿转轮适用于对空气湿度通常要求1%-10%的极低的场合，如手机锂电池制造、特种塑料行业等。由于分子筛除湿转轮的再生温度一般在160℃以上，耗能大，价格高，所以在一般制药企业不宜采用。

经过以上十三步的计算、考虑，一台量体裁衣式的软胶囊烘干用除湿空调净化一体机组选型完毕。一体机组的外壳应采用保温板，目前各个生产厂家普遍采用50mm原的夹芯板，保温层有聚乙烯发泡和聚安酯发泡两种。其中聚安酯发泡的可以耐高温，不过其价格是聚乙烯发泡的两倍。

⒀ 控制的选型：经过对传统继电接触式控制、单片机控制、PLC控制的多年实际经验的比较，认定转轮除湿机采用PLC控制最好。它有以下几大优点：①可靠性高、抗干扰能力强；②可实现电控、电仪、电结的三电一体化；③编程简单、使用方便、控制程序可变、具有很好的柔性一；④体积小、重量轻、功耗低。为实现远程监控，也可加选触摸屏或者PC微机控制。

⑼ 除湿干燥轮的选型：查取美国U.S.ROTORS.公司除湿机的技术手册，当进风空气温度为10℃，空气含湿量为5.8g/kg干空气时，经过规格φ770×200的硅胶转轮处理后，出风的空气含湿量为1.2g/kg干空气，其远远低于送风之含湿量3.8g/kg干空气的要求，此规格除湿转轮偏大。为节约能源和初投资，我们适当选小一号的如φ550×200的除湿转轮进行校核计算。φ550×200的额定处理风量为1500m3/h，所以另1620 m3/h的空气需要旁通。它们混合后的空气含湿量为3.5g/kg干空气，接近送风含湿量3.8g/kg干空气的要求，故选用此型号除湿转轮。