30kg/h风道除湿机的设计开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文献综述

一、课题背景

随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，人们的消费观念的不断更新，对舒适性的要求越来越高，除湿机也逐步走入家庭，成为许多家庭中不可或缺的一员。在我国长江以南地区，随着每年梅雨季节的到来，室内的湿度升高,引起衣物潮湿或衣服发霉，而且容易引起风湿、呼吸系统等疾病，影响了人民的正常生活。

除湿机又称抽湿机，目前除湿机的场地主要集中在意大利，日本，中国台湾等地，中国在全球除湿机市场中的地位并不显著，家用除湿机只是近几年被中国消费者所认知。中国的消费者对除湿机的认知度不高的原因主要是：1.消费意识不够。2.消费水平限制。3.宣传不足。关于中国除湿机行业未来的前景，行业里有两种不同的声音。乐观派认为中国除湿机市场虽然现在基数较小，但随着经济发展和人民生活品质的提升，前景值得肯定。未来几年除湿机在中国家庭中的普及会同家用空调的普及一样，商用方面也必将取得长足进展，近年发展非常迅速更是一个很好的证明。但保守派则认为，前景喜忧是相对而言的。如果将来更多大品牌大企业参与这个市场，小品牌就很难有生存空间了，届时这个市场将重新洗牌。发热电缆在工业领域应用了几十年是一种较为成熟的技术，但在民用建筑领域应用的较晚，住宅中的发热电缆低温辐射采暖和公共部位的冷水管道伴热只是其中的两个方面。在实际应用中还有许多值得研究的地方[1]。

空气除湿机市场的成熟之路还需要一段不短的时间，技术提升、产品功能和外观的多样化也是行业亟需解决的问题。另外国家还需要出台相关标准来引导促进和规范除湿设备市场。相信在多方努力下，除湿机行业在中国还有很好的市场潜景。

二、风道除湿机

通常，除湿机由压缩机、热交换器、风扇、盛水器、机壳及控制器组成。其工作原理是：由风扇将潮湿空气抽入机内，通过热交换器，此时空气中的水分子冷凝成水珠，处理过后的干燥空气排出机外，如此循环使室内湿度保持在适宜的相对湿度。除湿机主要类型有冷却除湿机，转轮除湿机，溶液除湿机，管道除湿机，电渗透除湿机。我们所设计的风道除湿机则属于冷却除湿机的一种。冷冻除湿机是一种用于进行空气温湿度调节的空调设备，它具有热泵的特点，既利用蒸发器的制冷量对空气进行冷却除湿，又利用冷凝器放出来的热量加热含湿量降低的空气，具备调温调湿的特点，因此被广泛应用于对各种温湿度要求高的场合。传统控制方式的除湿机在开、停运转过程中，既损耗电能，而且压缩机频繁开启，影响机器的使用寿命；同时存在着除湿性能的损失，并且与显热容量相比，潜热容量的损失更大[2]。

变频调速技术是通过改变供电频率从而改变压缩机转速，以适应空调区域负荷动态变化的需要，与常规定速空调相比，具有高效、节能、延长设备使用寿命等特点。本文以某型号冷冻除湿机为研究对象，利用变频器对其进行变频调速控制；用工控机、PCI-8310数据采集卡和传感器搭建了基于焓差法的除湿机性能测试系统，通过传感器实时采集运行的参数，从而研究变频调速控制方式对除湿机除湿性能的影响[3]。

影响风道除湿机的单位能耗除湿量主要有空气质量流量、空气流速、驱动风机和空气的相对湿度等，其中空气质量流量是一个影响冷冻除湿机组性能的主要因素，通过改变空气质量流量，单位能耗除湿量的值或者增加，或者减少。

一定型号的除湿机都配备一定风量的风机，这一风量叫额定风量。这一额定风量对应这种型号的除湿机在标准工况（t=27℃，Φ=60%）下大的单位能耗除湿量。然而，在实际工程的使用过程中，由于种种原因除湿机经常是在非标准工况下运行。这样根据标准工况的大单位能耗除湿量选定的额定风量在非标准工况下并不是对应大单位能耗除湿量的优风量[4]。

当除湿机在较低温度下运行时,蒸发器表面将会结霜,结霜堵塞空气流通通道、减少传热面积,使换热器换热恶化,制冷量下降,导致除湿效果变差,严重时还会引起除湿机低温保护停机。在这种环境下工作的除湿机必须带融霜装置。由于除湿机低温工作温度不低且结霜温度区域较窄,使得除霜的方法和控制手段与热泵空调器有所不同,有必要对其进行探讨和研究[5]。

全新风除湿机[6]的制冷量是普通回风型除湿机的3倍左右，相应的冷凝热更是制冷量的1.15倍左右[7]，如全部给额定风量加热，温升可达60℃。由于送风需加热至26℃~36℃，回收部分冷凝热来加热已经是非常普遍的方法[8]。

三、双风道除湿系统

双风道除湿系统：该系统将转轮除湿机和传统的固定床吸附干燥理论有效地结合起来，发扬其优点，弥补其缺陷,使系统具有吸湿量大,再生容易,吸湿芯体可清洗,使用寿命长等特点。双风道除湿系统的除湿再生过程采用红外加热技术,使得除湿系统较之其他除湿系统的能耗大大降低。

双风道除湿系统由进风风机、排风风机、双再生加热器、双吸湿芯体、交换式风道系统及切换风门组成。吸湿芯体为蜂窝结构，具备高孔隙度、大内表面的特点，处理空气量大。双风道系统，除湿、再生过程分别在两风道中同时进行。根据芯体的吸附和再生的特性来设计切换时间，保证系统连续运行。双风道除湿系统初期投资小、性能价格比高，可广泛用于制药、食品加工、电器、化工、印刷、烟草加工、储存、纸类加工、船舶运输、飞机驻港、服务办公等行业[9]。

空调的湿负荷主要来自室内人员的产湿及新风中的湿，这部分湿负荷在总的空调负荷中占20%-40%，是整个空调负荷的重要组成部分。目前，常用的空调形式的空气处理方式为采用表冷器降温除湿。这样为了满足除湿的要求，经常要把空气冷到很低的温度[10]。

三、联合除湿法

联合除湿法包括吸附-冷却式和吸附-冷却-吸附式两种不同除湿方式,目前国内的除湿和空调机组多为单纯的冷冻或是转轮除湿机组,联合式除湿系统在一定程度上还限于试验室中的研究,其工程实际应用还处于初期。联合除湿制冷系统比冷冻除湿制冷系统抗干扰能力强。联合除湿制冷系统比纯冷冻除湿制冷系统节能[11]。

朱志平、陈敏等设计了一台直接蒸发冷冻-转轮联合式除湿机,比较了联合式

除湿机三种不同的空气处理方案,并提出了联合式除湿机在应用中需要解决的一些技术问题[12]。孔德慧、陈国民分析了联合除湿机组在设计过程中应注意的问题,指出生产厂家应积极开发联合除湿机组,减少重复投资,以及研究系统中热能回收等问题[13]。

四、全新风调温除湿机工作原理

全新风调温除湿机的原理如图1所示。全新风调温除湿机工作时，压缩机排出高温高压的制冷剂气体在三通调节阀的调节下，根据送风温度要求分配给附加冷凝器C2和风冷冷凝器C1。制冷剂在冷凝器中冷凝后,进入膨胀阀节流,再经蒸发器E蒸发为低温低压的气体回到压缩机。而外部新鲜空气首先经过蒸发器E降温除湿后，被风机强制吸入通过风冷冷凝器C1升温后送出。蒸发器后温湿度传感器采集送风湿度，送风温度传感器采集送风温度,再输入控制器对机组进行控制。目前,全新风调温除湿机的压缩机一般采用半封闭螺杆式压缩机,受压缩机自身条件限制,其调节范围为压缩机输出制冷量的25%～100%,当新风负荷小于25%,压缩机不可调,导致制冷量偏高,相对湿度过低,不能满足使用要求。由此解决方法常规两种：一种是采用多台压缩机并联连接方式,也可改变可调范围,且随压缩机台数的增多,可调范围逐渐扩大;另外一种是采用变频可调压缩机,其调节范围可达到10%～100%。但由此也增加了成本的增长，和增大了控制系统和加工工艺的复杂度。于是提出将热气旁通技术用于全新风调温除湿机。原理图如下：

热气旁通技术被广泛用于空气源冷(热)水机组、热泵热水器等设备上,起到融霜的作用。热气旁通,即将压缩机排出的高温高压的制冷剂气体不经过冷凝器冷凝,直接送入蒸发器后回到压缩机[14]。

四、调温除湿机调温盲区

调温除湿机调温盲区的成因：

冷凝器热交换能力为：

Qk=FKA(tk-t1)(1)

F=MC[1-exp(-KA/MC)](KA)(2)

式中　Qk换热量;

F系数;

K传热系数;

A传热面积;

tk冷凝温度;

t1冷却剂进口温度;

M冷却剂流量;

C冷却剂比热；

由公式(2)可知,对某一冷凝器,当冷却剂流量一定时,因在一定热负荷范围内传热系数K变化不大,系数F也基本不变。所以可以认为,某给定冷凝器的热交换能力是冷凝温度和冷却剂进口温度的函数，即

Qk=PA(tk-t1)(3)

式中p可视为常数。

缩小调温盲区的技术方案:

方案一:冷却风旁通法

缩小调温盲区,增大调温范围的关键在于提高风冷冷凝器的冷凝压力,从而增大水冷冷凝器排热量,减小风冷冷凝器排热量。旁通一部分冷却风,减少通过风冷冷凝器的冷却风量即可提高风冷冷凝器内压力,减小风冷冷凝器排热、即减小制冷剂通过风冷冷凝器传给除湿后的空气的热量,从而降低出风温度。

在直接测热负荷的方法中，制冷系统一直运行在稳态机制使热负荷等于制冷量和热传导[15]。

方案二:冷凝器分组法

将风冷冷凝器分为数组,每组通过阀门单独控制制冷剂通断。关断一部分风冷冷凝器,减小风冷冷凝器有效换热面积,从而提高冷凝压力,增大水冷冷凝器排热量,减小风冷冷凝器排热比例,降低出风温度[16]。

Zurigatetal.[17]研究了空气使用三乙二醇的除湿机的性能。水分去除率和表示的除湿性能的除湿效率进行了评估。

五、除湿机在高温高湿环境下的影响

一般型冷冻除湿机夏季常常工作在高温和高湿的环境中，由于除湿机负载过高导致压缩机过载保护停机，机器不能除湿工作，严重时还会造成压缩机损坏，所以要采取措施提高除湿机在恶劣工况条件下的适应能力。

我们采用了卸载的方法。当压缩机的排气压力高于2.4Mpa时，通过减少蒸发器的传热面积和毛细管制冷剂流量，使压缩机功率降低，在干球温度为38℃，相对湿度为

80%电压198V时，机器能正常工作。提高了除湿机在恶劣工况下的适应能力[18]。

在普通除湿机制冷系统中加装热管换热器来回收蒸发器出口空气的冷量,可以节能。为降低造价,热管换热器采用重力式热管,将常规冷凝器中的风冷冷凝器去掉以减少总投资。风机段与主机段可以分开,由用户根据工程实际确定是否需要风机段。热管调温除湿机主要由制冷系统、热管换热器和风机等组成。热管调温除湿机组的电气控制系统由机组的启停控制、保护装置,温湿度显示及自动控制器等组成[19]。

六、风道调温除湿机的应用

1，地下金库通风除湿

由于地下建筑围护结构表面散湿,又无太阳照射，因此，比地面建筑潮湿。夏季，洞室内温度比洞室外温度低,室外空气进人地下建筑后,温度下降,相对湿度升高,当壁面温度低于露点时,出现冷凝水,致使地下建筑夏季潮湿问题尤为突出。为防止库内存放的纸制钞票的霉变和金属的锈蚀,地下库房的温度须维持在15一18度,相对湿度须维持在70%以下。地下金库的通风除湿任务就是要保证库内存放物品的温湿度要求及满足库内工作人员所需的新风[20]。

2，地下工程专用恒温除湿机

地下工程中一般使用CTZ型调温除湿机来除湿兼调控室温。而在可能产生较大余热的地下工程中,通常使用普通水冷型恒温恒湿机来控制室内温湿度[21]。

地下工程一般选用调温型除湿机,并采用新风加一次回风的空调系统形式。其调温除湿原理为:新风与回风混合后先经过除湿机蒸发器进行冷凝除湿,再经过风冷冷凝器实现部分升温,其中除湿机制冷剂在水冷冷凝器与风冷冷凝器间比例分配来达到调温目的。地下工程内壁面温度绝大多数时间低于室内空调计算温度且湿负荷较大[22]。

现行调温除湿机的标准[23]为一种额定风量下只有一种除湿能力,应用于南北气候差异明显的地下工程不合适，为此提出的解决办法有：1.加大新风量2.二次回风的空调除湿系统3.选用分流节能型除湿机。

地下工程的除湿机冷凝水具有以下特点：1，温度较低，一般在10-15℃，这样的低温水在夏季是非常宝贵的辅助冷源；2，产生量相对较大，因为地下工程相对封闭"围护结构散湿，湿热新风散湿，工艺散湿及人体散湿造成室内空气的含湿量很大"因此产生的冷凝水量也相对较大；3，成分复杂"从形成过程分析可知"冷凝水中含有灰尘等成分复杂的物质[24]。

空气经地下风道在凝湿条件下的降温,以二维稳定导热微分方程及其边界条件建立数学模型,经计算机数字动态模拟和经积分变换解析求得降温计算公式,两者结果均与试验实测数据基木一致,风道末端的空气含湿量由风道末端空气温度及空气饱和状态的相对湿度确定[25]。

为很好的认识和掌握地下建筑的散湿情况，陈友明等在考虑建筑物内的表面材料吸放湿的前提下，通过热湿过程简化模型对室内空气湿度以及空调负荷进行了仿真，表明室内表面材料的吸放湿不仅对潜热负荷影响较大而且可以很明显的减弱湿度的变化[26]。

3,除湿机与其它能源联合干燥

木材加工厂都有一定数量的刨花、锯屑、树皮等加工剩余物,如果合理的加以利用,既节省了电耗,又可改善工厂的环境。木废料可以用废料气化炉或专门的木材燃烧炉来处理,木废料燃烧产生的热能代替除湿机辅助电热器的作用,主要在干燥室预热升沮期间和干燥后期使用。据初步估算,木废料供热设备所增加的投资,可在一年内收[27]。

除湿脱盐技术对于海水淡化意义重大，除湿脱盐工序对于小容量生产工厂是很有前途的技术[28]。给水含盐量，风速和环境温度对新鲜水的生产影响小[29]。

五、结语

关于中国除湿机行业未来的前景，行业里有两种不同的声音。乐观派认为中国除湿机市场虽然现在基数较小，但随着经济发展和人民生活品质的提升，前景值得肯定。未来几年除湿机在中国家庭中的普及会同家用空调的普及一样，商用方面也必将取得长足进长，近年发展非常迅速更是一个很好的证明。但保守派则认为，前景喜忧是相对而言的。如果将来更多大品牌大企业参与这个市场，杂牌就很难有生存空间了，届时这个市场将重新洗牌。除湿机市场的成熟之路还需要一段不短的时间，技术提升、产品功能和外观的多样化也是行业亟需解决的问题。另外国家还需要出台相关标准来引导促进和规范除湿机市场。相信在多方努力下，除湿机也许在不久的将来会迎来不一样的明天[30].

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