调温除湿机调温盲区成因及解决方案分析_程其林.pdf

二 OO 九年十二月 提升产业链最大价值 Technology Exchange 摘要常用调温除湿机的制冷系统由于受调节出风温度方式的限制， 造成其必然形成调温盲区， 而通过对制冷系统的改进， 能 消除调温盲区。 关键词调温除湿机调温盲区出风温度 The cause and solving scheme for the temperature regulation blind area in the temperature regulation type dehumidifier By Cheng Qilin AbstractDue to the limit of the manner by which refrigeration system regulates the supply air temperature， the common temperature regulation type dehumidifier will bring a temperature regulation blind area. But the temperature regulation blind area will be eliminated by improving the refrigeration system. Key wordsThe temperature regulation type dehumidifier，The temperature regulation blind area，Supply air temperature Tellhow Sci-tech Co., Ltd. 调温除湿机调温盲区成因及 解决方案分析 泰豪科技股份有限公司程其林 0前言 调温除湿机应用在广泛的领域， 如烟 草、 石化行业、 精密仪器、 药品、 食品生产、 地下工程等须要除湿、 调温的场所。常用 调温除湿机制冷系统中设计 2 个冷凝器， 1 个是水冷冷凝器，另 1 个是风冷冷凝 器， 通过调节冷却水流量， 从而调节冷凝 热在水冷冷凝器和风冷冷凝器之间的分 配比例， 达到调节出风温度的目的。这种 设计能够实现机组调温除湿功能， 但是出 风温度调节范围比较窄， 也就是有调温盲 区。 本文将阐述调温除湿机调温盲区的成 因及解决方案。 1常用调温除湿机工作原理及调 温盲区的成因 1.1常用调温除湿机工作原理 常用调温除湿机工作原理如图 1， 其 工作过程如下：经压缩机排出的制冷剂气 体首先经过水冷冷凝器（也可能是风冷冷 凝器， 本文以水冷冷凝器为例阐述） 换热， 换热后的制冷剂再经过风冷冷凝器冷凝后 依次经过贮液罐、 干燥过滤器， 然后进入蒸 发器， 吸收外部空气热量， 蒸发变成低压制 冷剂蒸汽， 再被压缩机吸入压缩， 从而完成 1 个制冷循环。 湿空气通过蒸发器冷却， 温度降低至 露点温度以下， 析出凝结水， 使空气含湿 量降低， 经过风冷冷凝器之后， 湿空气被 等湿加热后通过风机排出， 排出的空气温 度升高， 相对湿度降低。 当须要调温时， 冷 却水带走一部分冷凝负荷， 被冷却除湿后 的空气经过风冷冷凝器带走剩余的冷凝 负荷，根据回风温度调节冷却水流量， 以 调节风冷冷凝器所承担的冷凝负荷来达 到调温目的。 由于压缩机不断运行达到连续除湿、 调温效果。 1.2调温盲区的成因 调温盲区的形成可从 2 个方面理解， 首先从理论上分析： 水冷冷凝器的换热能力可表示为 Q=KAtm， 其中： t m= t w2 -t w1 2.31gtk-t w1 tk-t w2 = t w2 -t w1 2.31g （1+t w2 -t w1 tk-t w2 ） ， 则 Q=KA t w2 -t w1 2.31g （1+ t w2 -t w1 tk-t w2 ） （1） 式中： tm为制冷剂和冷却水的对数 平均温差， Q 为换热量， K 为传热系数， A 为换热面积， t w2 为冷却出水温度， t w1 为冷 却进水温度， tk为冷凝温度。 程其林， 1974 年 9 月出 生， 大学本科， 工程师 地址：江西省南昌高新开 发区军工大厦 技术交流 58 二 OO 九年十二月 提升产业链最大价值 表 1某调温除湿机在标准工况下性能测试数据 运行工况 进风冷却水蒸发器后出风 出水温度 /进水温度 /湿度 /温度 /湿度 /温度 /湿度 /温度 / 冷却水流量最小26.959.815.888.337.125.2 冷却水流量最大27.060.115.487.629.640.229.934.8 在 1 个已经设计好的调温除湿机制 冷系统中，水冷冷凝器的换热面积 A 确 定，在标准工况下，一般换热面积 A 的 大小设计为制冷系统中没有风冷冷凝器 时能够满足换热要求 （同理， 风冷冷凝器 换热面积 A 的大小设计为制冷系统中没 有水冷冷凝器时能够满足换热要求） ， 传 热系数 K变化不大，可以认为是 1 个定 值， 冷却进水温度 t w1 为 30， 冷却出水 温度t w2 为 35。因而由公式 （1） 可知水 冷冷凝器的换热能力 Q 与冷凝温度 tk 成正比例，即水冷冷凝器的换热能力 Q 随着冷凝温度 tk的降低而降低。而在调 温除湿机制冷系统中，水冷冷凝器和风 冷冷凝器为串联连接，总的换热面积比 制冷系统中只有 1 个冷凝器的系统冷凝 面积大，冷凝压力和冷凝温度都比只有 1 个冷凝器的系统低，水冷冷凝器换热 能力降低， 不能将制冷剂全部冷凝， 会有 一部分制冷剂通过风冷冷凝器传给经过 蒸发器除湿后的空气， 使其温度升高。 这 就是形成调温盲区的原因。 从另一方面直观理解，图 1 所示调温 除湿机制冷系统，由于湿空气通过蒸发器 被冷却后要经过风冷冷凝器，冷凝温度比 蒸发温度高许多，因而出风一定有 1 个升 温过程， 且升温幅度比较大。 通过对调温除湿机测试 （数据见表1） ， 在标准工况下， 进风温度 27， 冷却水进 水温度 30。当冷却水流量调到最小时， 出风温度为 37.1， 当冷却水流量调到最 大时，出风温度为 29.6。也就是说， 此 时调温除湿机的出风温度调节范围是 29.637.1，而湿空气通过蒸发器后的 设计温度一般在 1517，测试数据为 15.4， 因而 15.429.6为调温盲区。 图 1常用调温除湿机工作原理图 二 OO 九年十二月 提升产业链最大价值 图 2冷却风旁通法原理 蒸发器 风阀 风冷冷凝器 Technology Exchange 2调温除湿机调温盲区的解决方案 2.1笔者所见的调温除湿机调温盲区解 决方案 在建筑热能通风空调 2001 年第 4 期 关于调温除湿机调温盲区的研究 的文 章中，作者阐述了 2 种调温除湿机调温盲 区解决方案： 1 种是冷却风旁通法， 如图 2 所示， 这种 方案的原理是利用冷却风旁通的方法，减少 通过风冷冷凝器的风量来降低出风温度。 另 1 种是风冷冷凝器分组法，如图 3 所示，这种方案的原理是通过控制各组风 冷冷凝器阀门的通断来改变出风温度， 当 关闭 1 个风冷冷凝器时出风温度降低。 这 2 种方案能够降低出风温度，但不 能完全解决调温盲区的问题，因为湿空气 通过蒸发器冷却后， 还要经过风冷冷凝器， 因而还是有温升的过程。 2.2消除调温除湿机调温盲区的解决方案 笔者提出 1 种方案，能够消除调温除 湿机调温盲区， 如图 4 所示， 在风冷冷凝器 的进出口之间设计 1 个流量调节阀，通过 调节流量调节阀的开度调节制冷剂进入风 冷冷凝器的流量，因而可以控制风冷冷凝 器需要负担的冷凝热负荷， 控制出风温度。 流量调节阀的开度由出风设定温度调节。 下面具体分析图 4 所示调温除湿机调节的 各种工作状态 （引用表 1 的数据 ） ： 1. 当流量调节阀关闭， 冷却水流量最 小时， 此时除湿机属于升温状态， 在标准工 况下， 进风温度27.0， 出风温度为37.1。 2. 当须要降低出风温度时开启冷却 水泵， 通过调节冷却水流量调节出风温度， 当冷却水流量最大时， 出风温度为29.5。 3. 当出风温度须要继续降低时， 流量 调节阀开启，通过调节流量调节阀的开度 调节出风温度， 当流量调节阀开到最大时， 制冷剂全部从流量调节阀通过，因而风冷 冷凝器内没有制冷剂通过，湿空气通过蒸 发器冷却后， 不会有温升过程， 所以出风温 度就是进风通过蒸发器后的温度，从表 1 可以看出， 出风温度为 15.4。 3结束语 常用调温除湿机存在调温盲区，是由 于制冷系统中 2 个冷凝器串联连接，且湿 空气通过蒸发器后， 要经过风冷冷凝器。 笔 者通过对常用调温除湿机调温盲区的思考 和研究，认为通过图 4 所示对调温除湿机 改进， 能够实现消除调温除湿机调温盲区。 同时，通过上述对调温除湿机各种工作状 态的分析可以看出，图 4 所示调温除湿机 能够实现升温除湿、 调温除湿、 降温除