关 键 词：

15 kgh 除湿机 设计 南京

资源描述：

15kgh柜式除湿机设计（南京）,15,kgh,除湿机,设计,南京

内容简介：

毕业设计(论文)任务书 课题名称15kg/h柜式除湿机设计 院（系）能源学院 专 业热能与动力工程 姓 名吕珍余 学 号3501100116 起讫日期 指导教师金苏敏 2014年1月24日 一、毕业设计（论文）的内容和要求本毕业设计课题结合产品开发，要求学生有一定的工程能力，本课题选题合理，工作量饱满，机械制图要求比较高。学生通过本课题的设计可以综合大学4年所学知识的运用能力，特别是工程热力学、传热学、流体力学、制冷技术及相关专业课程的知识应用，同时有要有一定创新能力。本毕业设计资料比较欠缺，所设计要求学生进行设计计算、总装图和零部件图纸的设计，通过本毕业课题的设计有利于学生工作尽快适应工作岗位的要求设计。主要设计参数：（1）已知环境条件：干球温度：27 （2）额定风量：按相关产品确定（3）湿球温度：21.2（4）除湿量：15kg/h （5）制冷剂：R22 主要内容：冷冻除湿机的设计主要是单级压缩制冷循环中蒸发器和冷凝器的设计 1、查阅资料，要求查阅相关资料，中文文献25篇以上，英文文献5篇以上，了解冷除湿机工作原理，写文献综述，并作开题报告；2、环境工况及需求分析； 3、制冷循环热力计算：4、蒸发器、冷凝器的设计计算；图纸设计，重点在总图和各换热器的设计图纸上。 二、毕业设计（论文）图纸内容及张数设计部分：15kg/h调温除湿机的设计内容：1、零部件图纸（折1#图纸6张以上）；2、完成除湿机的设计说明书；3、完成除湿机的设计； 三、实验内容及要求 无 四、其他 无 五、参考文献1、制冷技术及其应用； 2、制冷原理与设备；3、工程热力学； 4、传热学； 5、流体力学； 六、毕业设计（论文）进程安排起讫日期设计（论文）各阶段工作内容备 注11.1-14.1.1文献综述、英文资料翻译1.1-1.12开题报告2.20-3.20系统的设计计算3.21-5.31图纸设计6.1-写论文，准备答辩 毕业设计(论文)任务书 课题名称课题名称 15kg/h 柜式除湿机设计 院（系）院（系） 能源学院 专专 业业 热能与动力工程 姓姓 名名 吕珍余 学学 号号 3501100116 起讫日期起讫日期 指导教师指导教师 金苏敏 20142014 年年 1 1 月月 2424 日日 一、一、毕业设计（论文）的内容和要求毕业设计（论文）的内容和要求 本毕业设计课题结合产品开发，要求学生有一定的工程能力，本课题选题合理，工作量饱满，机械制图要求比较高。学生通过本课题的设计可以综合大学 4年所学知识的运用能力，特别是工程热力学、传热学、流体力学、制冷技术及相关专业课程的知识应用，同时有要有一定创新能力。本毕业设计资料比较欠缺，所设计要求学生进行设计计算、总装图和零部件图纸的设计，通过本毕业课题的设计有利于学生工作尽快适应工作岗位的要求设计。 主要设计参数：主要设计参数： （1）已知环境条件：干球温度：27 （2）额定风量：按相关产品确定 （3）湿球温度：21.2 （4）除湿量：15kg/h （5）制冷剂：R22 主要内容：主要内容： 冷冻除湿机的设计主要是单级压缩制冷循环中蒸发器和冷凝器的设计 1、 查阅资料， 要求查阅相关资料， 中文文献 25 篇以上， 英文文献 5 篇以上，了解冷除湿机工作原理，写文献综述，并作开题报告； 2、环境工况及需求分析； 3、制冷循环热力计算： 4、蒸发器、冷凝器的设计计算；图纸设计，重点在总图和各换热器的设计图纸上。 二、二、毕业设计（论文）图纸内容及张数毕业设计（论文）图纸内容及张数 设计部分：15kg/h 调温除湿机的设计 内容： 1、零部件图纸（折 1#图纸 6 张以上） ； 2、完成除湿机的设计说明书； 3、完成除湿机的设计； 三三、实验内容及要求实验内容及要求 无 四、四、其他其他 无 五、五、参考文献参考文献 1、制冷技术及其应用； 2、制冷原理与设备；3、工程热力学； 4、传热学； 5、流体力学； 六、毕业设计（论文）进程安排六、毕业设计（论文）进程安排 起讫日期 设计（论文）各阶段工作内容 备 注 11.1-14.1.1 文献综述、 英文资料翻译 1.1-1.12 开题报告 2.20-3.20 系统的设计计算 3.21-5.31 图纸设计 6.1- 写论文，准备答辩 毕业设计(论文)开题报告 学生姓名：学生姓名： 吕珍余 学学 号：号： 3501100116 所在学院：所在学院： 南京工业大学 专专 业：业： 热能与动力工程 设计设计( (论文论文) )题目：题目： 15kg/h 柜式除湿机设计 指导教师：指导教师： 金苏敏 2014 年 3 月 5 日 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 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： 文文 献献 综综 述述 1 1 课题课题背景背景 空气除湿是日常生活和生产活动中一个普遍存在的问题， 不同的生产环境对湿度的要求也不同。因此，控制湿度不仅与人的生活息息相关，也对工业生产等活动有着重要的影响。尤其在我国华南地区，相对空气湿度较高，如何保证所需要的低湿度环境，对改善居住条件、保护生产活动等都具有非常重要的意义1-2。 随着生产的发展和生活水平的提高，空气除湿已发展成一门新的技术。目前常用的空气除湿方法有冷却法除湿、液体吸收剂除湿、固体吸附剂除湿、转轮法除湿3-4。除湿系统在国民经济的发展中发挥着极其重要的作用，被广泛地应用于机械制造、光学仪器、电子、食品、化学、医药及近几年发展起来的设施农业等生产领域5。其中冷却除湿是最早且被广泛使用的一种除湿方式，由于能耗小、操作简单、易于控制，得到了广泛的应用6-10。 2 2 冷却冷却除湿除湿机机的的原理原理 冷却除湿机是目前用得比较广泛的一种空气除湿设备。它主要由制冷压缩机, 直接蒸发空气冷却器(蒸发器) , 冷凝器, 膨胀阀, 通风机等组成。 除湿机的工作原理如图1 所示11。 室内需要除湿的空气经过空气过滤器除去灰尘, 再经直接蒸发空气冷却器(蒸发器) 冷却干燥, 然后通过冷凝器吸收高压制冷剂的冷凝热量,而被等湿加热, 干燥并加热后的空气经过风机再送回室内。空气处理过程如图2所示12。点1 是空气处理前的状态, 点3 是处理后的状态。 过程1 - 2 是空气经过蒸发器的冷却干燥过程; 2 - 3 是空气经过冷凝器的等湿加热过程13-18。 3 3 冷却除湿机冷却除湿机分类分类 （1） 按使用功能可分为：一般型、降温型、调温型、多功能型。 图 1 冷却除湿机的工作原理 图 2 空气除湿过程图 一般型除湿机是指空气经过蒸发器冷却除湿，由再热器加热升温，降低相对湿度、 蒸发器 压缩机 节流阀 冷凝器 3 2 1 t1 t2 t3 d1 d2 d3 1 2 3 d tl2 t2 tl1 t1 t3 3 1 i3 i1 a c b 2 i2 tb t 制冷剂的冷凝热全部由流过再热器的空气带走，其出风温度不能调节，只用于升温除湿的除湿机。 降温型除湿机是指在一般型除湿机的基础上，制冷剂的冷凝热大部分由水冷或风冷冷凝器带走，只有小部分冷凝热用于加热经过蒸发器后的空气，可用于降温除湿的除湿机19。 调温型除湿机是指在一般型除湿机的基础上，制冷剂的冷凝热可全部或部分由水冷或风冷冷凝器带走，剩余冷凝热用于加热经过蒸发器后的空气，其出口温度能进行调节的除湿机20。 多功能除湿机是指集升温除湿（一般型） 、降温除湿、调温除湿三种功能于一体的除湿机。在无室外机（风冷）或冷却水（水冷）时仍然可选择升温除湿功能进行除湿的除湿机。 （2） 按有无带风机可分为：常规除湿机、风道式除湿机。 （3） 按结构形式可分为：整体式、分体式、整体移动式。 （4） 按适应温度范围可分为：A 型（普通型 18-32oC） 、B 型（低温型 5-32oC） 。 （5） 按送回风方式可分为：前回前送带风帽型、后回上送型等。 （6） 按控制形式可分为：自动型和非自动型。 （7） 按特殊使用情况还可分为：全新风型、防爆型等。 4 4 冷却冷却除湿国内外研究现状除湿国内外研究现状 冷却除湿是最早被采用的一种除湿方式，以其在一般条件下除湿效果好、性能稳定且除湿效率高等优点得到了广泛的应用。但当被处理空气的温湿度较低时，冷却除湿的效率就会变低，且易出现结霜现象，更重要的是目前常用的空调系统基本上都是以调节温度为主，湿度由于其满足舒适度的范围较广，常常不予考虑，这样更加重了结霜的发生和冷却除湿效率的降低21，因此为了解决这些问题，并给常用的空调系统找到合适的除湿方式， 许多学者在传统冷却除湿技术的基础上进行了创新改进， 主要改进的技术有：节能型冷却除湿机、单元式空调机加室内冷凝盘管、具有双级表冷器的新风机及转轮与冷却除湿组合式空调系统（DWCCDS）。 4 4.1 .1 节能型节能型冷却除湿机冷却除湿机 对于传统型冷却除湿机而言，湿空气被直接送入到蒸发器进行冷却，待温度降至露点温度时析出冷凝水，然后经再热送入室内，如此则造成了能源的浪费。为了解决这一问题，节能型冷却除湿机在蒸发器和冷凝器之间增加了一个换热器，用以对进入蒸发器之前的湿空气进行预冷和对经处理后的干空气进行加热22,23。 4 4.2 .2 单元式单元式空调机加室内冷凝盘管空调机加室内冷凝盘管 这种系统在单元式空调机组蒸发器的下风向增加一个盘管作为室内冷凝盘管。 高温高湿的空气经蒸发器冷却除湿后，温湿度降低，常需再热方可送入室内，将其通入至室内冷凝盘管则可达到除湿且调温的目的24,25。 4 4.3 .3 具有双级具有双级表冷器的新风机表冷器的新风机 该系统将表冷器分为一、二两级，低温冷媒先进入一级表冷器，通过热湿交换后升温成中间温度的冷媒并供给二级表冷器使用。 而从室外进入的高温高湿的新风先与二级表冷器中处于中间温度的冷媒进行热交换，新风温度降低，相对湿度提高，随后该状态空气再与一级表冷器中的低温冷媒进行热交换，达到露点温度以下之后再析出水分26。 4 4.4.4 转轮转轮与冷却除湿组合式空调系统（与冷却除湿组合式空调系统（DWCCDSDWCCDS） DWCCDS 就是将具有冷热交换的冷却除湿循环系统与转轮除湿相结合， 利用制冷系统的吸热除湿进行前期除湿，而利用转轮除湿机进行深度除湿，同时利用冷凝器的放热作为转轮固态吸附剂再生热源的一部分，再生加热器采用电加热或其他形式的能源，如太阳能等27。 5 5 冷却冷却除湿的优缺点除湿的优缺点 优点：体积小；除湿效率高；运行方便，只要接上相应的电源和处理风管道即可运行；冷凝器的冷却方式有水冷和风冷，可以根据具体使用要求来选择；根据不同场所的余热要求，可以灵活选择升温型、调温型、降温型除湿机；调温型除湿机的出风温度还可以在一定范围内调节28,29。 缺点：对被处理空气的进风温度有一定的要求，普通型除湿机的进风温度在1832左右，低温型除湿机的进风温度在532左右；对于低温型除湿机，当进风温度低于18时，还要间断性地融霜，影响冷冻除湿机的除湿效率；冷冻除湿机适合处理出风含湿量不小于6.5g/kg千的空气，对于出风含湿量更低的空气，用冷冻除湿机来处理，可靠性较差21。 6 6 总结总结 冷却除湿以其在一般条件下除湿效果好、 性能稳定且除湿效率高等优点得到了广泛的应用。但当被处理空气的温湿度较低时，冷却除湿的效率就会变低，且易出现结霜现象21,30。所以我们在传统冷却制冷的基础上，不断地进行创新改进，提高其效率。 参考文献参考文献 1张立志.除湿技术M.化学工业出版社, 2005. 2梁廷安,奚红霞,李忠,等.一种新型环保,节能除湿技术热电冷凝除湿J.化工进展, 2007, 25(11): 1276-1283. 3朱冬生,剧霏,李鑫,等.除湿器研究进展J.暖通空调, 2007, 37(4): 35-40. 4房小军,朱志平.常用除湿机比较J.流体机械, 2003, 31(z1):191-193. 5何建国,刘贵珊,张海红,等.节能型冷却除湿机的研制J.农业科学研究, 2006, 27(1): 25-27. 6CEN.Ventilation for Buildings:Design Criteria for the Indoor Environment S. Brussels, European Committee for Standardization (CR 1752),l998. 7ASHRAE Standard 55.2004.Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy S. Atlanta,GA,American Society of Heating,Refrigerating and Air-conditioning Engineers, 2004. 8黄剑云.冷冻除湿机设计探讨J.机电工程技术, 2002,31 (7): 66-68. 9路延魁.空气调节设计手册M.中国建筑工业出版社,1995. 10李丽芬,陈旭.单元式空调机冷却除湿技术分析J.制冷与空调(北京), 2011, 11(4): 14-18. 11陆紫生,费千.冷却除湿机的最佳设计参数及实例的分析J.制冷, 2003, 22(4): 49-52. 12电子工业部第十设计研究院.空气调节设计手册M.2 版.北京:中国建筑工业出版社, 2000: 443- 460. 13张祉祜,陈和暑.冷藏与空气调节M.机械工业出版社,1995. 14陆亚俊等.制冷技术与应用M.中国建筑工业出版社, 1992. 15金苏敏.制冷技术及其应用M.机械工业出版社, 1999. 16吴业正,韩宝琦.制冷原理与设备M.西安交通大学出版社,1997. 17黄虎,李志浩.风冷热泵除霜控制方法分析J.建筑热能通风空调,1999,18(3): 38-40. 18马旭升.制冷净化干燥设备: 原理. 结构. 维修M.上海交通大学出版社,1991. 19 吴瑾, 张建珍. 调温型除湿机的双冷凝器连接模式的分析J. 制冷与空调 (北京), 2007, 7(4): 84-87. 20何元季.制冷设备维修工简明实用手册M.江苏科学技术出版社, 2008. 21李丽芬, 陈旭. 单元式空调机冷却除湿技术分析J.制冷与空调(北京), 2011, 11(4): 14-18. 22 何建国,刘贵珊,张海红,等.节能型冷却除湿机的研制J. 农业科学研究, 2006, 27(1): 25-27. 23邵双全,石文星,李先庭,等.低温除湿调温热泵机组技术现状分析J.制冷与空调, 2003, 3(6): 16-19. 24 Chou S K, Chua K J, Ho J C, et al. On the study of an energy-efficient greenhouse for heating, cooling and dehumidification applicationsJ. Applied energy, 2004, 77(4): 355-373. 25 张立群,周翔宇.水冷单元式空调器系统的应用分析J.低温建筑技术,1999 (2): 37-38. 26 Niu J L, Zhang L Z, Zuo H G. Energy savings potential of chilled-ceiling combined with desiccant cooling in hot and humid climatesJ. Energy and Buildings, 2002, 34(5): 487-495. 27杜垲,张卫红.转轮与冷却除湿组合式空调系统变工况稳态性能模拟分析J. 东南大学学报:自然科学版, 2005, 35(1): 86-89. 28梁仲智.冷却除湿与吸附除湿的综合应用J. 制冷, 1998, 65(4): 74-77. 29ASHRAE.1997 ASHRAE handbook-foundamentals. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers Inc,1997 30彦启森主编.空气调节用制冷技术(第二版)M.北京:中国建筑工业出版社,1985. 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径） ： 课题课题设计参数：设计参数： 已知环境条件： 干球温度：27 额定风量：按相关产品确定 湿球温度：21.2 除湿量：15kg/h 制冷剂：R22 课题设计课题设计主要内容主要内容及途径及途径： 调温除湿机设计的主要内容是单级压缩制冷循环中蒸发器和冷凝器的设计， 其中冷凝器包括风冷冷凝器和水冷冷凝器。 1、查阅资料：要求查阅相关资料，中文文献 25 篇以上，英文文献 5 篇以上，了解冷却除湿机工作原理。 2、整理资料并撰写文献综述和开题报告。 3、设计计算：环境工况及需求分析；制冷循环热力计算；蒸发器冷凝器的设计计算。要求：综合运用大学 4 年所学的知识，特别是工程热力学、传热学、流体力学、制冷技术及相关专业课程的知识应用，同时要有一定创新能力，熟悉整个产品设计的流程。 4、设计图纸：借助计算机，运用 CAD 绘图软件进行图纸设计，熟练地运用软件，并对工程制图标准有所了解。 5、论文：对整个设计过程进行总结、梳理，并书写毕业设计论文。 课题设计计算的具体步骤课题设计计算的具体步骤 冷却除湿机的设计主要是单级压缩制冷循环中蒸发器和冷凝器的设计， 其中冷凝器包括风冷冷凝器和水冷冷凝器。 1、环境工况及需求分析： 1) 查阅相关除湿机样品，确定额定风量； 2) 根据额定风量和所需除湿量，计算出蒸发器热负荷； 3) 根据蒸发器热负荷选择压缩机， 由压缩机额定制冷量计算出实际除湿量。 4) 改变风量重复以上步骤确定最佳风量(即实际除湿量最大时的风量)。 2、制冷循环热力计算： 1) 根据蒸发温度和冷凝温度，并按照理想制冷循环确定循环中 R22 的状态参数（包括压力、温度、焓、熵、比体积）。 2) 根据已知数据确定制冷循环的单位制冷量、单位容积制冷量、制冷剂流量、冷凝放热量以及制冷系数。 3) 根据计算的参数选择膨胀阀、高低压保护器以及节流阀。 3、蒸发器、冷凝器的设计计算： 对于调温型除湿机,我们主要使用三个换热器:蒸发器、 水冷冷凝器、 风冷冷凝器。风冷冷凝器用于将除湿后的空气加热到合适的温度， 而水冷冷凝器则是通过调节其热负荷，进而改变风冷冷凝器的热负荷达到调温的目的。对于每一个换热器的设计步骤如下： 1) 确定换热器进出口的工质的状态参数； 2) 初步设计出换热器的结构； 3) 热力计算：确定传热温差；通过计算管内和管外的传热系数,进而确定总的传热系数；根据热平衡,计算出所需的传热面积； 4) 校核计算；将结构设计所得的参数（管排数、总管长、总传热面积）与热力计算所需的参数进行比较,要求保证一定的余量。 5) 阻力计算：对换热器的管内和管外工质进行阻力计算，如果阻力过大，需重复以上步骤进行设计。 课题设计成果课题设计成果：15kg/h 调温除湿机的设计 1、除湿机零部件图纸（折 1#图纸 6 张以上） 2、除湿机设计说明书； 3、除湿机设计论文。 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 指导教师意见指导教师意见： 1对“文献综述”的评语： 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 毕业设计(论文)开题报告学生姓名： 吕珍余 学 号： 3501100116 所在学院： 南京工业大学 专 业： 热能与动力工程 设计(论文)题目： 15kg/h柜式除湿机设计 指导教师： 金苏敏 2014 年 3 月 5 日 毕 业 设 计（论 文）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1 课题背景空气除湿是日常生活和生产活动中一个普遍存在的问题，不同的生产环境对湿度的要求也不同。因此，控制湿度不仅与人的生活息息相关，也对工业生产等活动有着重要的影响。尤其在我国华南地区，相对空气湿度较高，如何保证所需要的低湿度环境，对改善居住条件、保护生产活动等都具有非常重要的意义1-2。随着生产的发展和生活水平的提高，空气除湿已发展成一门新的技术。目前常用的空气除湿方法有冷却法除湿、液体吸收剂除湿、固体吸附剂除湿、转轮法除湿3-4。除湿系统在国民经济的发展中发挥着极其重要的作用，被广泛地应用于机械制造、光学仪器、电子、食品、化学、医药及近几年发展起来的设施农业等生产领域5。其中冷却除湿是最早且被广泛使用的一种除湿方式，由于能耗小、操作简单、易于控制，得到了广泛的应用6-10。2 冷却除湿机的原理冷却除湿机是目前用得比较广泛的一种空气除湿设备。它主要由制冷压缩机, 直接蒸发空气冷却器(蒸发器) , 冷凝器, 膨胀阀, 通风机等组成。除湿机的工作原理如图1 所示11。室内需要除湿的空气经过空气过滤器除去灰尘, 再经直接蒸发空气冷却器(蒸发器) 冷却干燥, 然后通过冷凝器吸收高压制冷剂的冷凝热量,而被等湿加热, 干燥并加热后的空气经过风机再送回室内。空气处理过程如图2所示12。点1 是空气处理前的状态, 点3 是处理后的状态。过程1 - 2 是空气经过蒸发器的冷却干燥过程; 2 - 3 是空气经过冷凝器的等湿加热过程13-18。3 冷却除湿机分类（1） 按使用功能可分为：一般型、降温型、调温型、多功能型。 蒸发器压缩机节流阀冷凝器321t1t2t3d1d2d3123图1 冷却除湿机的工作原理dtl2t2tl1t1t331i3i1acb2i2tbt图2 空气除湿过程图一般型除湿机是指空气经过蒸发器冷却除湿，由再热器加热升温，降低相对湿度、制冷剂的冷凝热全部由流过再热器的空气带走，其出风温度不能调节，只用于升温除湿的除湿机。降温型除湿机是指在一般型除湿机的基础上，制冷剂的冷凝热大部分由水冷或风冷冷凝器带走，只有小部分冷凝热用于加热经过蒸发器后的空气，可用于降温除湿的除湿机19。调温型除湿机是指在一般型除湿机的基础上，制冷剂的冷凝热可全部或部分由水冷或风冷冷凝器带走，剩余冷凝热用于加热经过蒸发器后的空气，其出口温度能进行调节的除湿机20。多功能除湿机是指集升温除湿（一般型）、降温除湿、调温除湿三种功能于一体的除湿机。在无室外机（风冷）或冷却水（水冷）时仍然可选择升温除湿功能进行除湿的除湿机。（2） 按有无带风机可分为：常规除湿机、风道式除湿机。（3） 按结构形式可分为：整体式、分体式、整体移动式。（4） 按适应温度范围可分为：A型（普通型18-32oC）、B型（低温型5-32oC）。（5） 按送回风方式可分为：前回前送带风帽型、后回上送型等。（6） 按控制形式可分为：自动型和非自动型。（7） 按特殊使用情况还可分为：全新风型、防爆型等。4 冷却除湿国内外研究现状冷却除湿是最早被采用的一种除湿方式，以其在一般条件下除湿效果好、性能稳定且除湿效率高等优点得到了广泛的应用。但当被处理空气的温湿度较低时，冷却除湿的效率就会变低，且易出现结霜现象，更重要的是目前常用的空调系统基本上都是以调节温度为主，湿度由于其满足舒适度的范围较广，常常不予考虑，这样更加重了结霜的发生和冷却除湿效率的降低21，因此为了解决这些问题，并给常用的空调系统找到合适的除湿方式，许多学者在传统冷却除湿技术的基础上进行了创新改进，主要改进的技术有：节能型冷却除湿机、单元式空调机加室内冷凝盘管、具有双级表冷器的新风机及转轮与冷却除湿组合式空调系统（DWCCDS）。4.1 节能型冷却除湿机对于传统型冷却除湿机而言，湿空气被直接送入到蒸发器进行冷却，待温度降至露点温度时析出冷凝水，然后经再热送入室内，如此则造成了能源的浪费。为了解决这一问题，节能型冷却除湿机在蒸发器和冷凝器之间增加了一个换热器，用以对进入蒸发器之前的湿空气进行预冷和对经处理后的干空气进行加热22,23。4.2 单元式空调机加室内冷凝盘管这种系统在单元式空调机组蒸发器的下风向增加一个盘管作为室内冷凝盘管。高温高湿的空气经蒸发器冷却除湿后，温湿度降低，常需再热方可送入室内，将其通入至室内冷凝盘管则可达到除湿且调温的目的24,25。4.3 具有双级表冷器的新风机该系统将表冷器分为一、二两级，低温冷媒先进入一级表冷器，通过热湿交换后升温成中间温度的冷媒并供给二级表冷器使用。而从室外进入的高温高湿的新风先与二级表冷器中处于中间温度的冷媒进行热交换，新风温度降低，相对湿度提高，随后该状态空气再与一级表冷器中的低温冷媒进行热交换，达到露点温度以下之后再析出水分26。4.4 转轮与冷却除湿组合式空调系统（DWCCDS）DWCCDS就是将具有冷热交换的冷却除湿循环系统与转轮除湿相结合，利用制冷系统的吸热除湿进行前期除湿，而利用转轮除湿机进行深度除湿，同时利用冷凝器的放热作为转轮固态吸附剂再生热源的一部分，再生加热器采用电加热或其他形式的能源，如太阳能等27。5 冷却除湿的优缺点优点：体积小；除湿效率高；运行方便，只要接上相应的电源和处理风管道即可运行；冷凝器的冷却方式有水冷和风冷，可以根据具体使用要求来选择；根据不同场所的余热要求，可以灵活选择升温型、调温型、降温型除湿机；调温型除湿机的出风温度还可以在一定范围内调节28,29。缺点：对被处理空气的进风温度有一定的要求，普通型除湿机的进风温度在1832左右，低温型除湿机的进风温度在532左右；对于低温型除湿机，当进风温度低于18时，还要间断性地融霜，影响冷冻除湿机的除湿效率；冷冻除湿机适合处理出风含湿量不小于6.5g/kg千的空气，对于出风含湿量更低的空气，用冷冻除湿机来处理，可靠性较差21。6 总结冷却除湿以其在一般条件下除湿效果好、性能稳定且除湿效率高等优点得到了广泛的应用。但当被处理空气的温湿度较低时，冷却除湿的效率就会变低，且易出现结霜现象21,30。所以我们在传统冷却制冷的基础上，不断地进行创新改进，提高其效率。参考文献1张立志.除湿技术M.化学工业出版社, 2005.2梁廷安,奚红霞,李忠,等.一种新型环保,节能除湿技术热电冷凝除湿J.化工进展, 2007, 25(11): 1276-1283. 3朱冬生,剧霏,李鑫,等.除湿器研究进展J.暖通空调, 2007, 37(4): 35-40.4房小军,朱志平.常用除湿机比较J.流体机械, 2003, 31(z1):191-193.5何建国,刘贵珊,张海红,等.节能型冷却除湿机的研制J.农业科学研究, 2006, 27(1): 25-27.6CEN.Ventilation for Buildings:Design Criteria for the Indoor Environment S. Brussels, European Committee for Standardization (CR 1752),l998.7ASHRAE Standard 55.2004.Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy S. Atlanta,GA,American Society of Heating,Refrigerating and Air-conditioning Engineers, 2004.8黄剑云.冷冻除湿机设计探讨J.机电工程技术, 2002,31 (7): 66-68.9路延魁.空气调节设计手册M.中国建筑工业出版社,1995.10李丽芬,陈旭.单元式空调机冷却除湿技术分析J.制冷与空调(北京), 2011, 11(4): 14-18.11陆紫生,费千.冷却除湿机的最佳设计参数及实例的分析J.制冷, 2003, 22(4): 49-52.12电子工业部第十设计研究院.空气调节设计手册M.2版.北京:中国建筑工业出版社, 2000: 443- 460.13张祉祜,陈和暑.冷藏与空气调节M.机械工业出版社,1995.14陆亚俊等.制冷技术与应用M.中国建筑工业出版社, 1992.15金苏敏.制冷技术及其应用M.机械工业出版社, 1999.16吴业正,韩宝琦.制冷原理与设备M.西安交通大学出版社,1997.17黄虎,李志浩.风冷热泵除霜控制方法分析J.建筑热能通风空调,1999,18(3): 38-40.18马旭升.制冷净化干燥设备: 原理. 结构. 维修M.上海交通大学出版社,1991.19 吴瑾, 张建珍. 调温型除湿机的双冷凝器连接模式的分析J. 制冷与空调 (北京), 2007, 7(4): 84-87.20何元季.制冷设备维修工简明实用手册M.江苏科学技术出版社, 2008.21李丽芬, 陈旭. 单元式空调机冷却除湿技术分析J.制冷与空调(北京), 2011, 11(4): 14-18.22 何建国,刘贵珊,张海红,等.节能型冷却除湿机的研制J. 农业科学研究, 2006, 27(1): 25-27.23邵双全,石文星,李先庭,等.低温除湿调温热泵机组技术现状分析J.制冷与空调, 2003, 3(6): 16-19.24 Chou S K, Chua K J, Ho J C, et al. On the study of an energy-efficient greenhouse for heating, cooling and dehumidification applicationsJ. Applied energy, 2004, 77(4): 355-373.25 张立群,周翔宇.水冷单元式空调器系统的应用分析J.低温建筑技术,1999 (2): 37-38.26 Niu J L, Zhang L Z, Zuo H G. Energy savings potential of chilled-ceiling combined with desiccant cooling in hot and humid climatesJ. Energy and Buildings, 2002, 34(5): 487-495.27杜垲,张卫红.转轮与冷却除湿组合式空调系统变工况稳态性能模拟分析J. 东南大学学报:自然科学版, 2005, 35(1): 86-89.28梁仲智.冷却除湿与吸附除湿的综合应用J. 制冷, 1998, 65(4): 74-77.29ASHRAE.1997 ASHRAE handbook-foundamentals. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers Inc,199730彦启森主编.空气调节用制冷技术(第二版)M.北京:中国建筑工业出版社,1985. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：课题设计参数：已知环境条件：干球温度：27 额定风量：按相关产品确定湿球温度：21.2 除湿量：15kg/h制冷剂：R22课题设计主要内容及途径：调温除湿机设计的主要内容是单级压缩制冷循环中蒸发器和冷凝器的设计，其中冷凝器包括风冷冷凝器和水冷冷凝器。1、查阅资料：要求查阅相关资料，中文文献25篇以上，英文文献5篇以上，了解冷却除湿机工作原理。2、整理资料并撰写文献综述和开题报告。3、设计计算：环境工况及需求分析；制冷循环热力计算；蒸发器冷凝器的设计计算。要求：综合运用大学4年所学的知识，特别是工程热力学、传热学、流体力学、制冷技术及相关专业课程的知识应用，同时要有一定创新能力，熟悉整个产品设计的流程。4、设计图纸：借助计算机，运用CAD绘图软件进行图纸设计，熟练地运用软件，并对工程制图标准有所了解。5、论文：对整个设计过程进行总结、梳理，并书写毕业设计论文。课题设计计算的具体步骤冷却除湿机的设计主要是单级压缩制冷循环中蒸发器和冷凝器的设计，其中冷凝器包括风冷冷凝器和水冷冷凝器。1、环境工况及需求分析：1) 查阅相关除湿机样品，确定额定风量；2) 根据额定风量和所需除湿量，计算出蒸发器热负荷；3) 根据蒸发器热负荷选择压缩机，由压缩机额定制冷量计算出实际除湿量。4) 改变风量重复以上步骤确定最佳风量(即实际除湿量最大时的风量)。2、制冷循环热力计算：1) 根据蒸发温度和冷凝温度，并按照理想制冷循环确定循环中R22的状态参数（包括压力、温度、焓、熵、比体积）。2) 根据已知数据确定制冷循环的单位制冷量、单位容积制冷量、制冷剂流量、冷凝放热量以及制冷系数。3) 根据计算的参数选择膨胀阀、高低压保护器以及节流阀。3、蒸发器、冷凝器的设计计算：对于调温型除湿机,我们主要使用三个换热器:蒸发器、水冷冷凝器、风冷冷凝器。风冷冷凝器用于将除湿后的空气加热到合适的温度，而水冷冷凝器则是通过调节其热负荷，进而改变风冷冷凝器的热负荷达到调温的目的。对于每一个换热器的设计步骤如下：1) 确定换热器进出口的工质的状态参数；2) 初步设计出换热器的结构；3) 热力计算：确定传热温差；通过计算管内和管外的传热系数,进而确定总的传热系数；根据热平衡,计算出所需的传热面积；4) 校核计算；将结构设计所得的参数（管排数、总管长、总传热面积）与热力计算所需的参数进行比较,要求保证一定的余量。5) 阻力计算：对换热器的管内和管外工质进行阻力计算，如果阻力过大，需重复以上步骤进行设计。课题设计成果：15kg/h调温除湿机的设计1、除湿机零部件图纸（折1#图纸6张以上）2、除湿机设计说明书；3、除湿机设计论文。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 2012014 4 届届 毕毕 业业 设设 计（论文计（论文） 题题 目目： 15kg/h 柜式除湿机设计 学学 院院： 能 源 学 院 专专 业业： 热能与动力工程 班班 级级： 热能 1001 班 姓姓 名名： 吕珍余 指导教师指导教师： 金苏敏 起讫日期起讫日期： 2013.12 2014.6 2014 年年 6 月月 南京工业大学本科毕业设计（论文） 15kg/h 柜式除湿机设计 摘要 空气的湿度影响着人们的生活和工作， 除湿系统在国民经济中发挥着极其重要的作用，被广泛地应用于机械制造、光学仪器、电子、食品、化学、医药及近几年发展起来的设施农业等生产领域。调温除湿机因其体积小、除湿效率高、运行方便等特点被广泛运用于各种需要除湿的场合。 本课题研究的是柜式除湿机的设计。所设计的除湿机属于调温除湿机，其除湿的方法是将湿空气冷却到露点温度以下， 除去产生的冷凝水， 从而使空气干燥。调温除湿机主要包括空气循环部分、制冷循环部分和电器控制部分。空气循环部分是由进风口、出风口、风道、离心式风机组成。制冷循环部分主要由蒸发器、冷凝器、压缩机、节流机构组成。从压缩机出来的高温高压的制冷剂蒸气在冷凝器中冷凝，放出热量变成高压液体。高压液体经过节流后进入蒸发器，吸收热量变成低温低压的蒸气。制冷剂蒸气又进入压缩机，如此循环，与空气交换热量。调温除湿机有两个冷凝器，分别是风冷冷凝器和水冷冷凝器。空气在风机的驱动下分别经过蒸发器和风冷冷凝器，制冷剂在蒸发器中的蒸发吸热冷却空气，产生除湿效果，在风冷冷凝器中冷凝放热加热空气。而通过改变水冷冷凝器中制冷剂的冷凝放热量，调节离开风冷冷凝器的空气温度，从而达到调温的目的。电气控制部分控制着电源的开关、风机和压缩机的启闭以及压差保护器等装置。 本论文描述的是 15kg/h 柜式除湿机的设计，设计内容包括：环境工况及需求分析、制冷循环热力计算、蒸发器和风冷冷凝器设计计算。课题的研究需要运用工程热力学、传热学、流体力学、制冷原理及相关技术专业课程的知识。根据除湿量、风量、进口空气状态确定制冷量，进而选择压缩机，进行制冷循环的热力计算。根据空气和制冷剂的进出口状态参数、换热量，对蒸发器和冷凝器进行结构设计、热量计算、校核计算，最终确定其结构与尺寸，并进行阻力计算。设计时重点考虑了蒸发器和冷凝器强化传热的问题，通过换热管的叉排布置、安装翅片等方法增加空气侧传热系数，进而减少换热面积，降低制造成本。考虑到蒸发器翅片上会有大量水蒸气凝结，蒸发器翅片采用清水膜处理，便于凝结水的流出。但是调温除湿机易出现的结霜现象在本研究中并未进一步展开。 通过本课题的研究，可以看出调温除湿机具有较高的除湿效率，体积小，运摘要 行方便等特点，同时还能够调节室内空气温度，改善空气质量，避免空气湿度太大引起霉菌，影响身体健康。所以调温除湿机在库房、办公室、医疗、图书馆等多种场合使用，具有广泛地应用前景。 关键词：关键词：除湿机 蒸发器 冷凝器 压缩机 南京工业大学本科毕业设计（论文） The design of 15kg/h cabinet dehumidifier Abstract The air humidity has a significant effect on peoples life and work. Dehumidification system plays a major role in the national economy which is widely used in many areas such as machinery manufacturing, optical instruments, electronics, food, chemistry, medicine and agriculture developed in recent years. Thermostat dehumidifier has been widely used in various areas requiring dehumidification because of its small size, high dehumidifying efficiency and convenient operation. This research is about the design of cabinet dehumidifier which belongs to thermostat dehumidifier. Dehumidification method is to cool wet air to dew point temperature, remove condensed water and dry air. Air dehumidification machine comprises air circulation part, refrigeration cycle and electrical control part according to the structure and function. Air circulation part is composed of air inlet, outlet, duct and centrifugal fan. Refrigeration cycle part mainly consists of evaporator, condenser, compressor and throttle mechanism. High-temperature and high-pressure refrigerant gas from the compressor is condensed in the condenser and changed into high-pressure liquid owing to emitting heat. High-pressure liquid flows into the evaporator after throttling and becomes low-temperature and low-pressure gas because of absorption of heat. The refrigerant gas is sucked into the compressor for compression, and so forth cycle, to exchange heat with air. Temperature-regulated dehumidifier has two condensers including a water-cooled condenser and an air-cooled condenser. Under the drive of a fan, air flows through the evaporator and air-cooled condenser. Air is cooled and dehumidified due to heat absorbed from refrigerant evaporation, which is heated by condensation heat transfer in air-cooled condenser. At the same time, temperature of air leaving air-cooled condenser is regulated through changing heat transfer in a water-cooled condenser. Electrical control part controls the power switch and operation of centrifugal fan, compressor andAbstract pressure differential protection devices. This paper describes the design of 15kg/h cabinet dehumidifier including analysis of environmental conditions and requirements, thermodynamic calculation of refrigeration cycle and design calculations of evaporator and air-cooled condenser. This design involves the professional courses of engineering thermodynamics, heat transfer, fluid mechanics, refrigeration principle and related technical knowledge. In line with dehumidification capacity, air flow rate and inlet parameters, the compressor is selected and thermodynamic calculation of refrigeration cycle is finished. Then according to inlet and outlet parameters of air and refrigerant as well as heat transfer, structure design, heat calculation and verifying calculation of evaporator and air-cooled condenser are completed in order to determine their appearance structure and resistance pressure drop. In this design, the problem of enhancing heat transfer of the evaporator and condenser is considered. With staggered arrangement of heat transfer tubes and installation of a fin, the air-side heat transfer coefficient is increased aiming to decrease heat transfer area and manufacturing cost. Considering that there will be a large number of water vapor condensation on the evaporator fin, the membrane treatment is carried on to facilitate the condensate flow out. However, thermostat dehumidifier is prone to frost phenomenon, which is not researched further. Through the research of this topic, we can find that thermostat dehumidifier has higher dehumidification efficiency, small size, convenient operation, etc. At the same time, the dehumidifier also can regulate indoor air temperature, improve air quality and avoid mold which is caused by high humidity. So temperature-regulated dehumidifier is used in a variety of circumstances, such as warehouses, offices, libraries and so on, and has bright prospects in application. Key words: dehumidifier; evaporator; condenser; compressor 南京工业大学本科毕业设计（论文） 目 录 摘要 . I Abstract . III 第一章 前言 . 1 第二章 除湿机简介 . 2 2.1 冷却除湿机的原理 . 2 2.2 冷却除湿机分类 . 2 2.3 冷却除湿机的优缺点 . 4 第三章 冷却除湿国内外研究现状 . 5 3.1 冷却除湿国内外研究现状 . 5 3.1.1 节能型冷却除湿机. 5 3.1.2 单元式空调机加室内冷凝盘管. 5 3.1.3 具有双级表冷器的新风机. 5 3.1.4 转轮与冷却除湿组合式空调系统（DWCCDS）. 6 第四章 设计计算说明 . 7 4.1 原始数据参数 . 7 4.2 设计计算 . 7 4.2.1 湿空气的计算. 7 4.2.2 压缩机的选型. 8 4.2.3 单级压缩机制冷循环的计算. 8 4.2.4 制冷循环系统. 9 4.2.4.1 制冷循环系统的基本流程. 9 4.2.4.2 单级压缩制冷循环的设计计算. 10 目录 4.3 蒸发器的设计计算 . 12 4.3.1 确定蒸发器进口与出口空气状态参数. 12 4.3.2 确定蒸发的结构参数. 12 4.3.3 蒸发器设计计算. 13 4.4 水冷冷凝器的设计 . 21 4.4.1 制冷循环系统计算. 21 4.4.2 水冷冷凝器的设计选型. 22 4.5 风冷冷凝器的设计 . 23 4.5.1 风冷冷凝器的结构. 23 4.5.2 风冷冷凝器的设计计算. 23 4.6 风机的选型 . 28 4.7 除湿机主要换热器的结构参数 . 30 结语 . 32 参考文献 . 33 致谢 . 35 南京工业大学本科毕业设计（论文） 1 第一章 前言 空气除湿是日常生活和生产活动中一个普遍存在的问题，不同的生产环境对湿度的要求也不同。因此，控制湿度不仅与人的生活息息相关，也对工业生产等活动有着重要的影响。尤其在我国华南地区，相对空气湿度较高，如何保证所需要的低湿度环境，对改善居住条件、保护生产活动等都具有非常重要的意义1-2。 随着生产的发展和生活水平的提高，空气除湿已发展成一门新的技术。目前常用的空气除湿方法有冷却法除湿、液体吸收剂除湿、固体吸附剂除湿、转轮法除湿3-4。除湿系统在国民经济的发展中发挥着极其重要的作用，被广泛地应用于机械制造、光学仪器、电子、食品、化学、医药及近几年发展起来的设施农业等生产领域5。其中冷却除湿是最早且被广泛使用的一种除湿方式，由于能耗小、操作简单、易于控制，得到了广泛的应用6-10。 第二章 除湿机简介 2 第二章 除湿机简介 2.1 冷却冷却除湿除湿机的机的原理原理 冷却除湿机是目前用的比较广泛的一种空气除湿设备。它主要由制冷压缩机, 直接蒸发空气冷却器(蒸发器) , 冷凝器, 膨胀阀, 通风机等组成。除湿机的工作原理如图2.1所示11。 室内需要除湿的空气经过空气过滤器除去灰尘, 再经直接蒸发空气冷却器(蒸发器) 冷却干燥, 然后通过冷凝器吸收高压制冷剂的冷凝热量,而被等湿加热, 干燥并加热后的空气经过风机再送回室内。空气处理过程如图2.2所示12。点1 是空气处理前的状态, 点3 是处理后的状态。过程1 - 2是空气经过蒸发器的冷却干燥过程; 2 - 3 是空气经过冷凝器的等湿加热过程13-18。 2.2 冷却除湿机冷却除湿机分类分类 （1） 按使用功能可分为：一般型、降温型、调温型、多功能型。 一般型除湿机是指空气经过蒸发器冷却除湿，由再热器加热升温，降低相对湿度、制冷剂的冷凝热全部由流过再热器的空气带走，其出风温度不能调节，只用于升温除湿的除湿机。降温型除湿机是指在一般型除湿机的基础上，制冷剂的冷凝热大部分由水冷或风冷冷凝器带走，只有小部分冷凝热用于加热经过蒸发器后的空气，用于降温除湿的除湿机19。 调温型除湿机是指在一般型除湿机的基础上， 制冷剂的冷凝热可全部或部分由水冷或风冷冷凝器带走，剩余冷凝热用于加热经过蒸发器后的空气，其出口温度能进行调节的除湿机20。 多功能除湿机是指集升温除湿（一般型） 、降温除湿、调温除湿三种功能于一体的除湿机。在无室外机（风冷）或冷却水（水冷）时仍然可选择升温除湿功能进行除湿的除湿机。 （2） 按有无带风机可分为：常规除湿机、风道式除湿机。 （3） 按结构形式可分为：整体式、分体式、整体移动式。 （4） 按适应温度范围可分为：A 型（普通型 18-32oC） 、B 型（低温型 5-32oC） 。 南京工业大学本科毕业设计（论文） 3 d tl2 t2 tl1 t1 t3 3 1 i3 i1 a c b 2 i2 tb t 蒸发器 压缩机 节流阀 冷凝器 3 2 1 t1 t2 t3 d1 d2 d3 1 2 3 图 2.1 冷却除湿机的工作原理 图 2.2 空气除湿过程图第二章 除湿机简介 4 （5） 按送回风方式可分为：前回前送带风帽型、后回上送型等。 （6） 按控制形式可分为：自动型和非自动型。 （7） 按特殊使用情况还可分为：全新风型、防爆型等。 2.3 冷却冷却除湿除湿机机的优缺点的优缺点 优点：体积小；除湿效率高；运行方便，只要接上相应的电源和处理风管道即可运行；冷凝器的冷却方式有水冷和风冷，可以根据具体使用要求来选择；根据不同场所的余热要求，可以灵活选择升温型、调温型、降温型除湿机；调温型除湿机的出风温度还可以在一定范围内调节28,29。 缺点：对被处理空气的进风温度有一定的要求，普通型除湿机的进风温度在1832左右，低温型除湿机的进风温度在532左右；对于低温型除湿机，当进风温度低于18时，还要间断性地融霜，影响冷冻除湿机的除湿效率；冷冻除湿机适合处理出风含湿量不小于6.5g/kg千的空气，对于出风含湿量更低的空气，用冷冻除湿机来处理，可靠性较差21。 南京工业大学本科毕业设计（论文） 5 第三章 冷却除湿国内外研究现状 3.1 冷却冷却除湿国内外研究现状除湿国内外研究现状 冷却除湿是最早被采用的一种除湿方式，以其在一般条件下除湿效果好、性能稳定且除湿效率高等优点得到了广泛的应用。但当被处理空气的温湿度较低时，冷却除湿的效率就会变低，且易出现结霜现象，更重要的是目前常用的空调系统基本上都是以调节温度为主，湿度由于其满足舒适度的范围较广，常常不予考虑，这样更加重了结霜的发生和冷却除湿效率的降低21，因此为了解决这些问题，并给常用的空调系统找到合适的除湿方式，许多学者在传统冷却除湿技术的基础上进行了创新改进，主要改进的技术有：节能型冷却除湿机、单元式空调机加室内冷凝盘管、具有双级表冷器的新风机及转轮与冷却除湿组合式空调系统（DWCCDS）。 3.1.1 节能型冷却除湿机 对于传统型冷却除湿机而言，湿空气被直接送入到蒸发器进行冷却，待温度降至露点温度时析出冷凝水，然后经再热送入室内，如此则造成了能源的浪费。为了解决这一问题，节能型冷却除湿机在蒸发器和冷凝器之间增加了一个换热器，用以对进入蒸发器之前的湿空气进行预冷和对经处理后的干空气进行加热22,23。3.1.2 单元式空调机加室内冷凝盘管 这种系统在单元式空调机组蒸发器的下风向增加一个盘管作为室内冷凝盘管。 高温高湿的空气经蒸发器冷却除湿后， 温湿度降低， 常需再热方可送入室内，将其通入至室内冷凝盘管则可达到除湿且调温的目的24,25。 3.1.3 具有双级表冷器的新风机 该系统将表冷器分为一、二两级，低温冷媒先进入一级表冷器，通过热湿交换后升温成中间温度的冷媒并供给二级表冷器使用。 而从室外进入的高温高湿的新风先与二级表冷器中处于中间温度的冷媒进行热交换，新风温度降低，相对湿度提高，随后该状态空气再与一级表冷器中的低温冷媒进行热交换，达到露点温度以下之后再析出水分26。 第三章 冷却除湿国内外研究现状 6 3.1.4 转轮与冷却除湿组合式空调系统（DWCCDS） DWCCDS 就是将具有冷热交换的冷却除湿循环系统与转轮除湿相结合，利用制冷系统的吸热除湿进行前期除湿，而利用转轮除湿机进行深度除湿，同时利用冷凝器的放热作为转轮固态吸附剂再生热源的一部分， 再生加热器采用电加热或其他形式的能源，如太阳能等27。 南京工业大学本科毕业设计（论文） 7 第四章 设计计算说明 4.1 原始数据参数原始数据参数 已知环境条件： 干球温度：27 额定风量：4500kg/h 湿球温度：21.2 除湿量：15kg/h 制冷剂：R22 4.2 设计计算设计计算 4.2.1 湿空气的计算 查焓湿图的空气状态（1 点）参数： 干球温度：27 含湿量：d=13.4 g/kg 湿球温度：21.2 比热容：v=0.87m /kg 露点温度：18.6 焓值：h=61.5kJ/kg 相对湿度：%59= 图 4.2.1 湿空气处理图 处理后空气的含湿量： 5 .10=450015. 1100015-4 .13=GD-=dd12g/kg = 95% = 100% h2 h1 2 1 t/oC t1 t2 d2 d1 d/(g/kg) 第四章 设计计算说明 8 d2与%95在标准大气压下湿空气焓湿图的交点为 2 点，查焓湿图可以得到 2 点的焓值为 42.3 kJ/kg，t2为 15.6 。 蒸发器热负荷为： ()()kW28.2= 3600450042.3-61.51.15=h-hG=Q210 4.2.2 压缩机的选型 根据制冷量选择压缩机： 品牌：比泽尔半封闭往复式压缩机 型号：4CE-9 制冷量：28.7kW 蒸发温度：5 冷凝温度：50 输入功率：7.95 kW 压缩机参数如下表（表 4-2-2） 表表 4-2-2 压缩机参数压缩机参数 型号 4CE-9 输入功率 7.95kW 输入电流 13.59A 气缸数 4 吸气管线联接 排气管线联接 28mm-1 1/8 22mm-1 7/8 缸径/行程(mm) 长度/宽度/高度(mm) 55/39.3 457/309/352 润滑油型号 油充注量（L） B5.2 2 重量（kg） 90.5 4.2.3 单级压缩机制冷循环的计算 根据选定压缩机的制冷量来确定 2 点空气实际状态： 计算 2 点的实际焓值： 南京工业大学本科毕业设计（论文） 9 41.96=3600/45001.228.7-61.5=GQ-h=h00102kJ/kg 图 4.2.3 实际空气处理图 d20与%95在标准大气压下湿空气焓湿图的交点为 20点，查焓湿图可以得到 20点实际干球温度为 15.5，湿球温度为 15，含湿量为 10.5 g/kg。 故，实际除湿量为： kg/h15.33=10.5)-(13.4100045001.2=)d-G(d=D0210 4.2.4 制冷循环系统 4.2.4.1 制冷循环系统的基本流程 调温除湿机的制冷系统主要由压缩机、两个冷凝器（一个水冷冷凝器，一个风冷冷凝器） 、蒸发器、风机以等部件组成。其工作的主要流程如图 4.2.4.1 所示。 = 95% = 100% h20 h1 20 1 t/oC t1 t20 d20 d1 d/(g/kg) 第四章 设计计算说明 10 1.压缩机 2.压差保护器 3.压力表 4.膨胀阀 5.感温包 6.积水盘 7.过滤网 8.蒸发器 9.风冷冷凝器 10.风机 11.水冷冷凝器 12、14.截止阀 13.过滤器 15.分液器 图 4.2.4.1 调温除湿机的制冷系统流程图 4.2.4.2 单级压缩制冷循环的设计计算 图 4.2.4.2 R22 压焓图 初步确定制冷剂的蒸发温度为 5，冷凝温度为 50。 南京工业大学本科毕业设计（论文） 11 查 R22 压-焓图（图 4.2.4.2）,得制冷剂各点的温度、压力，焓值，详细见表4-2-4-1。 表表 4-2-4-1 状态点 参数 单位 R22 备注 1 t1 5 等温线 t1与等压线 p0的交点就是吸气状态 1点 p1 kPa 583.8 h1 kJ/kg 407.1 v1 m3/kg 0.04 s1 kJ/(kg ) 1.74 2 t2 67.5 根据等焓线 h2与等压线 p2的交点就是压缩过程终点 2 p2 kPa 1942 h2 kJ/kg 435.3 3 t3 50 在 3 点，制冷剂蒸汽开始凝结 p3 kPa 1942 h3 kJ/kg 417.8 4 t4 50 t4为饱和液体温度 p4 kPa 1942 h4 kJ/kg 263.3 5 t5 5 t5为蒸发器入口温度 p5 kPa 583.8 h5 kJ/kg 263.3 根据以上数据，我们可以进一步计算出单级压缩制冷循环的热力性能的其他各项指标，详细列于表 4-2-4-2 中 第四章 设计计算说明 12 表表 4 4- -2 2- -4 4- -2 2 制冷循环热力性能指标制冷循环热力性能指标 序号 项目 符号 单位 计算过程 结果 1 单位制冷量 0q kW 3 .263-1 .407=h-h51 143.8 2 单位容积制冷量 vq kJ/m3 04. 08 .143=vq=q0v 3595 3 制冷剂流量 mq kg/s 8 .1437 .28=qQ=q00m 0.20 4 压缩机单位耗功 w kJ/kg 1 .407-3 .435=h-h=w12 28.2 5 压缩机理论功耗 N kW 2 .2820. 0=wq=Nm 5.63 6 冷凝器单位散热量 kq kJ/kg 3 .263-3 .435=h-h=q42k 172 7 冷凝器总散热量 kQ kW 17220. 0=qq=Qkmk 34.3 8 制冷系数 2 .288 .143=wq=0 5.10 4.3 蒸发器的设计计算蒸发器的设计计算 4.3.1 确定蒸发器进口与出口空气状态参数 蒸发器入口空气状态参数： 干球温度：27 ；含湿量：d=13.4 g/kg ；焓值：h=61.5 kJ/kg。 蒸发器出口空气状态参数： 干球温度：15.5 ；含湿量：d=10.5 g/kg ；焓值：h=41.96 kJ/kg。 4.3.2 确定蒸发的结构参数 采用连续整体式铝套片，紫铜管为 12 0.8 mm 正三角形排列，管间距S1=30mm，S2=25mm，铝箔片厚 =0.2mm，片距 Sf=3mm，翅片高 h=10mm，铝片导热 =204W/(mK)。取空气流动方向排数为 5 排，取迎面风速 2.5m/s。具体结构参见下图（图 4.3） 。 南京工业大学本科毕业设计（论文） 13 图 4.3 蒸发器结构参数示意图 4.3.3 蒸发器设计计算 其设计计算的具体内容及结果如下表（表 4-3-3） ： 表表 4-3-3 蒸发器设计计算蒸发器设计计算 序号 项目 符号 单位 计算过程 结果 备注 几何参数计算几何参数计算 1 套片后管外径 bd mm 2 . 02+12=2+d=d0b 12.4 2 管内径 id mm 8 . 02-12=2-d=df0i 10.4 d d0 0 S Sf f 空气 S S2 2 S S1 1 S S1 1 第四章 设计计算说明 14 3 当量直径 ed mm ()()()()()()()()2 . 0-3+4 .12-032 . 0-34 .12-032=-S+d-S-Sd-S2=dfb1fb1e 4.831 4 沿气流方向的套片长度 L mm 255=S5=L2 125 5 每米管长翅片的外表面积 fa m2/m 100034 .124-30252=Sd4-SS2=a2f2021f 0.419 6 每米管长基管外表面积 ba m2/m ()()100032 . 0-34 .12=S-Sd=affbb 0.0364 7 每米管长总外表面积 ofa m2/m 0364. 0+419. 0=a+a=abfof 0.4559 8 每米管长外表面积 boa m2/m 1000/4 .12=1d=abbo 0.0390 9 每米管长内表面积 ia m2/m 1000/4 .10=1d=aii 0.0327 10 每米管长平均直径处表面积 ma m2/m ()()1000/12+4 .105 . 0=d+d5 . 0=a0im 0.0358 11 肋化系数 0327. 04559. 0=aa=iof 13.95 12 肋通系数 025. 04559. 0=Sa=1of 15.20 13 净面比 ()()()()3302 . 0-312-03=SS-Sd-S=f1f01 0.56 南京工业大学本科毕业设计（论文） 15 14 最窄面空气流速 max m/s 56. 05 . 2=fmax 4.464 管外空气侧参数计算管外空气侧参数计算 1 平均温度 ft 25 .15+27=2t+t=t021f 21.25 2 密度 f kg/m3 查表 1.188 3 比热 f , pc kJ/kg K 查表 1.007 4 普朗特数 fPr 查表 0.706 5 运动粘度 f m2/s 查表 6-103 .15 6 传热系数 f W/(m s) 查表 0.0259 7 空气比体积 fv m2/s 查表 0.842 8 雷诺数 dRe 6fmaxbd103 .15464. 40124. 0=d=Re 3618 9 传热因子 j 15. 0-4 . 015. 0-boof4 . 0d0390. 04559. 036182618. 0+0014. 0=aaRe2618. 0+0014. 0=j 0.008229 10 空气侧干表面传热系数 of W/（m2 K） 3232ff ,pmaxfof706. 01007464. 4188. 1008229. 0=Prcj= 55.43 蒸发器内空气相关计算蒸发器内空气相关计算 1 空气进口焓 h1 kJ/kg 已知 61.5 第四章 设计计算说明 16 2 空气进口湿度 d1 g/kg 已知 13.4 3 空气出口焓 h2 kJ/kg 已知 41.96 4 空气出口湿度 d2 g/kg 已知 10.5 5 饱和状态干球温度 tw 查图 13.5 6 饱和状态焓值 hw kJ/kg 查图 38 7 饱和状态湿度 dw g/kg 查图 9.65 8 蒸发器中空气的平均比焓 hm kJ/kg 38-96.4138-5 .61ln96.41-5 .61+38=h-hh-hlnh-h+h=hw2w121wm 48.97 9 析湿系数 5 .13-1965. 9-7 .1146. 2+1=t -td-d46. 2+1=wmwm 1.92 10 循环空气的质量流量 da,mq kg/h 96.41-5 .6136007 .28=h-hQ=q210da,m 5288 11 进口状态干空气比体积 1 m3/kg ()B1a1pd0.0016+1TR= 0.869 12 循环空气的体积流量 qv,a m3/h 869. 05288=q=q1da,ma , v 4600 13 翅片参数 m m-1 0002. 00259. 092. 143.552=2=mfof 72.17 14 翅片长对边距离 A mm 30=S=A1 30 南京工业大学本科毕业设计（论文） 17 15 翅片短对边距离 B mm 30=B=A 30 16 翅片参数 m m-1 4 .1230=dB=bm 2.419 17 翅片参数 m 3 . 0-1419. 228. 1=3 . 0-BA28. 1=m 2.591 18 肋片折合高度 h mm ()()()()591. 2ln35. 0+11-591. 224 .12=pln35. 0+11-2d=hb 13.151 19 肋效率 f ()()151.1317.72151.1317.72th=mhmhth=f 0.7790 20 当量表面传热系数 j W/(m2K) 0364. 0+419. 00364. 0+419. 0779. 043.5592. 1=a+aa+a=bfbffofj 84.65 管内制冷剂计算管内制冷剂计算 1 饱和液体密度 l kg/m3 查表格 1267.4 2 饱和蒸汽密度 g kg/m3 查表格 25.53 3 液体热导率 l W/m K 查表格 0.093 4 R22 气化热 r kJ/kg 在 t0=5时的查得 201 5 R22 液体黏度 l Pa s 在 t0=5时的查得 6-10256 6 质量流量 mq kg/h 已求得 718.5 7 R22 液体普朗特数 Pr1 在 t0=5时的查得 2.62 第四章 设计计算说明 18 8 入口干度 2x 2018 .143-1=rq-1=x02 0.285 9 热流密度 iq W/m2 取 11200 11200 参考制冷技术与装置设计 10 质量流速 iq kg/m2 s 取 250 250 参考制冷技术与装置设计 11 总流通面积 A m2 220360050.718=qq=Aim 4 -1098. 7 12 每根管子有效截面积 iA m2 40104. 0=4d=A22ii 5 -1049. 8 13 蒸发器分路数 Z 根 5-4-i1049. 81098. 7=AA=Z 9.4 取 Z 为9 14 每一分路中制冷剂质量流量 d ,mq kg/h 950.718=Zq=qmd ,m 79.83 15 每一分路实际流速 ig kg/m2 s 5id ,mi1049. 8360083.79=Aq=g 261.05 16 沸腾特征数 0B 100020105.26111200=rgq=Bii0 4-1013. 2 17 对流特征数 0C 4 .126753.2564. 064. 0-1=xx-1=C5 . 08 . 0-15 . 0g8 . 00 0.08886 18 液相弗劳德数 lFr 0104. 08 . 94 .126705.261=gdg=Fr22i2l2il 0.42 南京工业大学本科毕业设计（论文） 19 19 液 相 雷 诺数 lRe ()()000256. 00104. 064. 0-105.261=dx-1g=eRliil 3793.6 20 液相传热系数 1 W/(m2K) 0104. 0093. 062. 26 .3793023. 0=dPrRe023. 0=4 . 08 . 0il4 . 0l8 . 0ll 220.7 查表可知：。，对于，2 . 2=F22R3 . 0=C7 . 0=C2 .667=C9 . 0=C136. 1=C65. 0Cfl543210 21 两相表面传热系数 i w/(m2K) ()()()flC03ClC01liFBC+Fr25CC=452 5343.2 22 对 数 平 均温差 m 5-5 .155-27ln5 .15-27=t -tt -tlnt -t=020121m 15.55 23 传热系数 0K W/m2K jtmofswiiof01+raa+R+R+aa1=K 52.02 24 外热流密度 0q W/m2 55.1502.52=K=qm00 808.7 核算 25 内热力密度 iq W/m2 7 .8080390. 04559. 0=qaa=q0iofi 11283.1 核算 26 由于%5 . 2%7 . 0=1120011200-1 .11283，所以假设有效 蒸发器结构尺寸计算蒸发器结构尺寸计算 1 所需内 部传热 面积 iA m2 112007 .281000=qQ=Ai0i 2.56 2 所需外 部传热 面积 f0A m2 7 .8087 .281000=qQ=A000 35.49 第四章 设计计算说明 20 3 热管长 tL m 4559. 049.35=aA=Loff0t 77.9 4 所需迎风面积 fA m2 5 . 236004600=q=Avf 0.51 5 蒸发器宽度 B m 取 1 1 6 蒸发器高 H m 取 0.5 0.5 7 实际迎风 面积 fA m2 5 . 01=BH=Af 0.5 8 每排管数 1n 根 03. 05 . 0=SH=n11 16.7 取 18 9 所需热管 N 根 185=Zn=N1 90 10 热管总长 tL m 190=NB=Lt 90 11 实际管内换热面积 iA m2 03267. 090=aL=Aiti 2.94 12 实际外部传热面积 ofA m2 4559. 090=aL=Aoftof 37.75 13 沿空气流向深度 L m 5025. 0=ZS=L2 0.125 14 校核 15. 1=9 .7790=LLtt 1 . 1=49.3575.37=AAf0fo 15. 1=56. 294. 2=AAii 合格 各个部分均保持了一定的裕量 15 空气的平均参数 mv m3/kg d001. 0+1d0016. 0+1PTR=vmmbmam 0.834 16 m kg/m3 834. 0/1=v/1=mm 1.198 南京工业大学本科毕业设计（论文） 21 17 干空气 流动阻力 dP Pa ()()7 . 17 . 1maxmed46. 4198. 1831. 41251107. 0=dL1107. 0=P 49.57 18 修正系数 查表 1.36 19 湿空气 流动阻力 wP Pa 36. 157.49=P=Pdw 67.4 蒸发器管内制冷剂的流动阻力的计算蒸发器管内制冷剂的流动阻力的计算 1 R12 管内蒸汽流动阻力 12RP kPa ()i91. 0ii512Rd/Lgq10986. 5=P 22.03 2 R22 管内蒸汽流动阻力 22RP kPa 98.1505. 1=P05. 1=P12R22R 23.14 3 由于在蒸发温度 5时 R22 的饱和压力为 583.8KPa，流动阻力损失仅占饱和空气压力的 3.9%，因此流动阻力引起的蒸发温度变化可忽略不计。 4.4 水冷冷凝器的设计水冷冷凝器的设计 4.4.1 制冷循环系统计算 表表 4-4-1 制冷循环系统参数制冷循环系统参数 序号 项目 符号 单位 计算过程 结果 1 单位制冷量 0q kW 3 .263-1 .407=h-h51 143.8 2 单位容积制冷量 vq kJ/m3 04. 08 .143=vq=q0v 3595 3 制冷剂流量 mq kg/s 8 .14310007 .28=qQ=q00m 0.20 4 压缩机单位耗功 w kJ/kg 1 .407-3 .435=h-h=w12 28.2 第四章 设计计算说明 22 5 压缩机理论功耗 N kW 2 .2820. 0=wq=Nm 5.63 6 冷凝器单位散热量 kq kJ/kg 3 .263-3 .435=h-h=q42k 172 7 冷凝器总散热量 kQ kW 17220. 0=qq=Qkmk 34.3 8 制冷系数 2 .288 .143=wq=0 5.10 4.4.2 水冷冷凝器的设计选型 水冷冷凝器的选型计算如图表 4-4-2 所示 表表 4-4-2 水冷冷凝器计算水冷冷凝器计算 1 冷却水进口温度 tw 按照经验取 32 32 2 冷却水出口温度 tw 按照经验取 37 37 3 水冷冷凝器最大换热量 kQ kW 3 .34=Qk 34.3 根据冷凝放热量选择型号为 WS-10 的管壳式水冷冷凝器，其尺寸与外形如表 4-4-3 和图 4-4-2 所示： 表表 4-4-3 管壳式管壳式水冷冷凝器尺寸参数水冷冷凝器尺寸参数 图 4-4-2 水冷冷凝器外形 南京工业大学本科毕业设计（论文） 23 4.5 风冷冷凝器的设计风冷冷凝器的设计 4.5.1 风冷冷凝器的结构 风冷冷凝器采用强制对流管片式空冷冷凝器，连续整体式铝套片。紫铜管为为 100.7 mm 正三角形排列，垂直于流动方向的管间距 S1=25mm，铝片厚=0.2mm，考虑风源热泵的结霜特性，取翅片距 Sf=2.5mm，铝片导热系数=204W/(mK)。 4.5.2 风冷冷凝器的设计计算 其设计计算如表 4-5-2 所示： 表表 4-5-2 风冷冷凝器的设计计算风冷冷凝器的设计计算 序号 项目 符号 单位 计算过程 结果 备注 几何参数计算几何参数计算 1 冷凝温度 kt 已知 50 2 进口干球空气温度 1at 已知 15.5 3 空气的体积流量 mq kg/s 已知 1.47 4 假设冷凝器出口空气温度 2at 假设 39 5 干空气密度 a kg/m3 查表 1.164 6 干空气比热 paC J/(kg K) 查表 1007 7 干空气导热系数 a W/(m K) 查表 0.0263 8 干空气动力粘度 a Pa s 查表 6105 .18- 第四章 设计计算说明 24 9 冷凝器负荷 kQ kW 已知 34.3 10 干空气出口温度 2at 5 .15+164. 1100726. 110003 .34=t+CqQ=t1aapavk2a 38.7 由于 39-38.7=0.29，所以假设出口空气温度合理。 11 对数平均温差 m 7 .38-505 .15-50ln5 .15-7 .38=t -tt -tlnt -t=2ak1ak1a2am 20.78 12 管内径 id m 7 . 02-10=2-d=df0i 8.6 13 套片后管外径 bd m 2 . 02+10=2+d=d0b 10.4 14 每米管长翅片表面积 fa m2/m 10005 . 24 .104-21252=Sd4-SS2=a2f2021f 0.352 15 每米管长基管外表面积 ba m2/m ()()10005 . 22 . 0-5 . 24 .10=S-Sd=affbb 0.03 16 每米管长总外表面积 ofa m2/m 03. 0+352. 0=a+a=abfof 0.382 17 每米管长内表面积 ia m2/m 10086. 0=1d=aii 0.027 18 每米管长平均直径处表面积 ma m2/m ()()01. 0+0086. 05 . 0=d+d5 . 0=a0im 0.029 南京工业大学本科毕业设计（论文） 25 19 当量直径 de mm ()()()()()()()()2 . 0-5 . 2+10.4-252 . 0-5 . 210.4-252=-S+d-S-Sd-S2=dfb1fb1e 3.974 20 翅片宽度 b m oo130cos025. 06=30cosS6=b 0.130 21 肋化系数 027. 0382. 0=aa=iof 14.14 22 肋通系数 025. 0382. 0=Sa=1of 15.28 23 净面比 ()()()()5 . 2252 . 0-5 . 210-25=SS-Sd-S=f1f01 0.54 24 最窄面空气流速 max m/s 54. 05 . 2=fmax 4.653 25 迎风面积 yA m2 5 . 247. 1=q=Avy 0.505 26 有效单管长 l m 取值 1 1 27 迎风面高度 H m 1505. 0=LA=Hy 0.505 取 0.5 28 迎风面管根数 N 根 21-025. 05 . 0=21-SH=N1 19.5 取 24 第四章 设计计算说明 26 冷凝器传热计算冷凝器传热计算 1 雷诺数 deR 0000185. 0004. 065. 4164. 1=d=Reaemaxad 1163.4 2 参数 edb 004. 0130. 0=dbe 32.7 3 相关系数 1C 10004 .116324. 0-36. 1=1000Re24. 0-36. 1=Cd1 1.08 参考换热器原理与设计 4 相关系数 2C ()()()3e6-2ee2db103-db000425. 0+db0.02315-518. 0=C 0.11 参考换热器原理与设计 5 相关系数 m 004. 0130. 00066. 0+45. 0=db0066. 0+45. 0=me -0.187 参考换热器原理与设计 6 相关系数 n 10004 .116308. 0+28. 0-=1000Re08. 0+28. 0=nd 0.67 参考换热器原理与设计 7 空气侧的表面传热系数 of W/(m2 K) 67. 067. 0mdneea21of4 .1163004. 0130. 0004. 00263. 011. 008. 1=RedbdCC= 59.8 8 翅片参数 m m-1 00007. 00263. 08 .592=2=mfaof 54.1 9 翅片参数 c 查表 1.063 南京工业大学本科毕业设计（论文） 27 10 翅片折合高度 h m 0.01 11 翅片效率 f ()()01. 01 .5401. 01 .54th=mhmhth=f 0.911 12 表面效率 o 03. 0+352. 003. 0+911. 0352. 0=a+aa+a=bfbff0 0.918 13 物性系数 B 查表 3-11 1325.4 参考小型制冷装置设计指导 14 壁温 wt 迭代计算 42 15 冷凝器表面换热系数 i k W/(m2 K) ()()25. 025. 025. 0wk25. 0ii k42-500086. 04 .1325555. 0=t -tBd555. 0= 1436.3 16 接触热阻 br (m2 K)/W 查表 0.004 17 尘埃垢热阻 or (m2 K)/W 查表 0.0001 18 冷凝器总传热系数 K W/(m2 K) oofbomofaiofki1+r+r+aa+aa11=K 31.08 第四章 设计计算说明 28 冷凝器结构尺寸计算冷凝器结构尺寸计算 1 冷凝器所需的传热面积 ofA m2 78.2008.3110003 .34=KQ=Amkof 53.16 2 所需有效翅片管总长 L m 382. 016.53=aA=Lofof 139.12 3 沿流动方向的管排数 n 排 8 . 5=24112.139=lNL=n 取 6，与假设的管排数相符 6 4 实际有效总管长 L m 1624=nNl=L 144 5 实际传热面积 ofA m2 382. 0144=aL=Aofof 57 6 校核 ofofAA 1 . 1=16.5357=AAofof 合格 各个部分均保持了一定的裕量 LL 04. 1=12.139144=LL 7 空气流过冷凝器的阻力 P Pa ()()7 . 17 . 1maxae65. 4164. 10.0040.130007. 081. 92 . 1=db007. 081. 92 . 1=P 47.6 4.6 风机的选型风机的选型 风机选型的方法：测出不同流量下系统的阻力，试选风机，在同一幅图上作出系统的阻力曲线与风机的性能曲线，曲线的交点即为风机的最佳工况点。当风机的最佳工况点所对应的风量与除湿机风量相差 10%以内时，所选风机合格。 不同的流量下系统的阻力和风机的全压分别如表 4-6-1 和表 4-6-2 所示 南京工业大学本科毕业设计（论文） 29 表表 4-6-1 不同的不同的流量下系统的流量下系统的阻力阻力 风量 kg/h 3500 4000 4500 50