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除湿机
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2kg柜式除湿机的设计（南京）,kg,除湿机,设计,南京
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毕业设计(论文)任务书课题名称2kg/h柜式除湿机的设计院 （系）能源学院专 业热能与动力工程姓 名李宏业学 号3501100308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 额定风量：按相关产品确定湿球温度：21.2 除湿量：2kg/h制冷剂：R22主要内容：柜式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；5 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：2kg/h柜式除湿机的设计内容：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 四、 其他 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5毕业设计(论文)开题报告学生姓名： 李宏业 学 号： 3501100308 所在学院： 能 源 学 院 专 业： 热能与动力工程 设计(论文)题目： 2 kg/h柜式除湿机的设计 指导教师: 金苏敏 2014年 4月 开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。第 0 页毕 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1.1冷冻调温除湿机的应用与发展春夏两季都是多雨季节，空气的湿度非常大，容易引起因为潮湿引发的问题。例如家电要注意防潮、食物容易发生霉变等，南方的潮湿会南天季节更是连镜子、墙壁都有水珠，为了防潮，很多家庭都会选购一款除湿机来降低温室的湿度。所以除湿机广泛应用于办公室、档案、资料、图书馆、电脑房、精密仪器室、医院及贵重物品仓库等场所，使电子产品、光学仪器、精密设备及贵重物品避免了潮湿、霉变的噩运。对于风湿、呼吸系统等疾病的病人以及老人、产妇及婴幼儿的保健员，为所有需要适宜湿度的用户创造一个良好的环境23。除湿机的除湿能力在大余湿和对湿度有特殊要求的场合表现逾益突出，其中冷冻调温除湿机又以大除湿量、出风温度可调的特点, 越来越受到设计人员和用户的青睐20。 冷却除湿是一种使用最早较为普遍的除湿方法，在冷却除湿过程中，空气的最终含湿量或相对湿度是主要的控制指标，它直接反映了冷却除湿及性能的好坏、效率的高低17。节能与环保是空调产业永恒的主题，从降低能耗对减小温室效应的作用看，节能和环保是统一的，冷凝热回收早已是普遍做法1316。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且节能效果显著，因而使调温除湿机应用前景更加看好1。1.2空气除湿的方法空气除湿主要有四种方法，即通风除湿、冷却除湿、液体吸湿剂除湿和固体吸附剂除湿。在空调除湿工程中，冷却除湿和固体吸附除湿是主要手段。冷却除湿在一般条件下除湿效果好，性能稳定且能耗较低，现在应用比较广泛。但对低湿要求的空气处理过程，势必使蒸发器表面温度降得很低，当表面温度低于零度，冷却盘管容易结霜，除湿能力下降，能耗增加，甚至于无法正常工作，很不经济。而应用固态吸附原理的转轮式除湿机，不受露点影响，且除湿量大，特别适用于低温低湿条件下应用，但由于再生耗热量大，使这类除湿机能耗偏高。转轮除湿与冷却除湿各有所长，假如能优化组合，互补所短，将会更好的发挥其效能710。1.3 调温除湿机的工作原理 工作时，利用离心式通风机的抽吸力，将房内湿空气抽吸人机内。湿空气首先流过空气油清器滤去空气中的杂质和污物，然后流过翅斤督式蒸发器表面被冷却。由于蒸发器表面的温度低于空气的露点温度，故进入机内的湿空气与蒸发器表面相接触时，空气中的水分被冷凝出来，落在接水盘中，再由水管排人机内水稻或直接排出室外下水道。被除去丁部分水分的湿空气，其绝对湿度虽下降了，但由于被冷却，其相对湿度却有所增加，如图2-1-1所示(由1，2过程)这种空气不能直接送入室内14。为了降低相对湿度，则要加热一下才能达到目的，这就是除湿机为什么要让被蒸发器冷却过(除去了部分水分)的冷风流过冷凝器的道理。冷风流经冷凝器一者对冷凝器中的制冷剂蒸气进行了冷却(冷凝为高压掖体)，二者本身也被加热，从而达到了降低空气相对湿度的目的(图2-1-2中由23过程，相对湿度32，290）25。 图1-1 除湿机工作原理图 图1-1是湿空气在除湿机中的除湿过程在焓一湿图上的表示。进入除湿机的湿空气的初始态为点l，于球温度为t1，湿球温度tm1，相对湿度为1，焓值为h1，绝对含湿量为d1，经过蒸发器降湿后达到状态点2，其相应的状态参数为t2、tm2、2、h2和d2，显然可见，d2d1，绝对湿度降低了；t2t1表明空气被冷却；但21，说明空气虽然绝对湿度减少了，但因温度降低而使相对湿度增加了。为了既减少空洞房的绝对湿度又保证相对湿度较低，全面达到降湿的目的，就必须将除湿降温后的冷空气通过风冷式冷凝器进行等湿加热即图2-1-2中的23的加热过程，点3状态即处理后的最终状态，也就是所要求的送回室内的空气状态。等湿加热温度八高，相对湿度降低，23，具体数值的大小则需要在运行中加以控制和调整。可见除湿机的冷凝器一定是风冷式的，这是小型除湿机的另个特点25。 图1-2 调温除湿机空气处理过程（降温过程在h-d图上的表示）251.4调温除湿机的结构特点除湿机与空调器其结构大体相同, 包括压缩机、冷凝器、蒸发器, 毛细管、风机等几个主要部件。不同之处在于空调器室内、室外共使用台风机、分别进行热交换。而除湿机由一个风道在风机的作用下湿空气与蒸发器、冷凝器进行热交换。除湿机的结构见图2-2-1所示19-20。 图1-3 除湿机结构图空气除湿机按结构与功能可分为三部分:(1)制冷循环部分压缩机吸人蒸发器来的低温、低压制冷剂、压缩后形成高温、高压气体。在风机的作用下进行热交换、被冷却的高温、高压液体、经干燥过滤器、毛细管节流变成低温、低压液体进人蒸发器、蒸发吸热后成为低温、低压气体回到压缩机、如此循环往复将潮湿的水分凝聚出来1415。(2)空气循环部分16空气去湿循环部分由进风口、出风口、离心风机、风道组成。湿空气在风机的吸引下与蒸发器表面接触进行热交换。由于蒸发器表面温度较低, 经过滤的湿空气被冷却、去湿、水分就冷凝聚下来、冷却去湿后的空气、经冷凝器加热后、再由离心风机送出机外、室内空气这样不断地循环而达到去湿的目的。(3)电气控制部分将电源开关闭合、压缩机和风机同时得电开始工作。1.5除湿机除湿功能分析 除湿机是目前最主要的机械除湿设备。它具有效果显著，稳定可靠，价格低廉等优点，但亦存在以下三个缺点： (1)在除湿机运行过程中，经过蒸发器降温后的冷空气再经过冷凝器，获取了制冷剂释放的大量热量后随自身流动将这些热能向室内扩散由此产生生热现象。这种生热在高温季节便成了多于的负担1314。 (2)当除湿环境温度tl5时，除湿机不能正常运行，这一低温的持续时间区段为低温禁区。在禁区内启动除湿机，蒸发器很容易结霜进而产生冰堵现象1314。 (3)不能双向调节室温。因此，除湿机在使用中不同程度地受到人为和自然的双重因素的限制，极大地降低了它的使用率，导致不少用户把目光转向空调机1314。1.6.调温除湿机调温盲区调温除湿机有两个冷凝器：一个水冷冷凝器，一个风冷冷凝器。对于调温除湿机，水冷冷凝器冷却水进口温度夏季通常在2932，在某一定流量下，其排热量随冷凝温度降低而减小56。在调温工况下，水冷冷凝器与风冷冷凝器串联，总的冷凝面积比升温除湿和降温除湿都大，在冷却剂流量和进口温度与降温除湿工况相同的情况下，冷凝压力和冷凝温度比升温除湿和降温除湿时都低，水冷凝器的排热量减少，无法将制冷剂全部冷凝，总有一部分制冷剂冷凝热通过风冷冷凝器传给了经蒸发器除湿后的空气，使其温度升高2022。这部分必定升高的温度区域即为调温除湿机的调温盲区56。盲区的存在限制了调温除湿机的应用在我国，通常510月为湿热季节。设室内温度控制范围25 28，送风温差取5，则送风温度应为20 23。这一送风温度范围正好是目前调温除湿机调温盲区的中心带。从而在大量这样的情况下调温湿除机不被选用, 极大地限制了温除湿机这一节能产品的推广运用16。通过对调温除湿机调温盲区形成原因的分析可看出，完全消除调温盲区是不现实也是没有必要的，但可以采取一定的措施缩小调温盲区范围。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。系统较为简单，当系统风量大时，旁通风道很大，需占用较大空间，且大风量电动风阀价格较高31。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。系统略显复杂，但控制简单，结构紧凑，便于产品定型化56。1.7调温除湿机的设计参数的分析调温除湿机的除湿量与蒸发温度有很大关系。若压缩机既定，增大蒸发器，蒸发温度上升，从图4-1中可以看出当上升到一定值时，W有极大值，而且制冷系数增大，运行经济性较好；也较低() 1.2()，较低；但、要稍高些，所以工作时除湿量会较大，但最后能达到的含湿量要偏高些。若蒸发器既定，增大压缩机，则可知蒸发温度会下降。这种方案增大了初投资，其效果显然和上升时相反，即、会高些，从而使制冷系数下降，经济性差，不能充分利用压缩机2528。而且太低会结霜。但是会增加，风量G可下降，所以能降低风机功率29。 图1-4 除湿量与蒸发温度关系图1.8调温型除湿机的维护保养 除湿机属于季节性使用的产品，若日常使用得当，除能发挥除湿机最大的功效外，还能减少故障发生率，延长其使用寿命。以下是关于正确使用、维护和保养除湿机的几点方法。1、正确调节除湿机的设定湿度：使用者调节除湿机的设定湿度时，应根据自身对潮湿的感觉、空间内的人数、空间大小等实际情况设定湿度。通常在休息、睡觉等较少活动量的状态下，房间相对湿度在60%RH左右，人体会感觉到较为舒适。湿度设置太低，除会使人感觉到干燥外，由于室内、外湿度差别较大，湿气扩善较快，致使压缩机频繁的开机和停机，缩短了除湿机的使用寿命，也消耗较多能源。2、定期对除湿机进行清洁：定期拆下除湿机的过滤网进行清洁，可以有效提高除湿机的除尘效果，改善环境空气品质。定期清洗室外机的散热片，可有效提高其换热系数和换热效率，提高除湿机的工作效率。3、定期让专业人员检查除湿机：除湿机经过长期的使用后，机组内的电气线路和控制元件都会有不同程度的老化，严重的会对机组和人体造成伤害，定期让专业人员对除湿机的电路进行检查，更换老化的元件，补充制冷剂，能防止元件老化对机器和人体产生危害，并能使除湿机保持在良好的工作状态。4、长期不使用除湿器，应做好保护措施：冬季或出外等长期不使用除湿机时，应用防护罩罩着除湿机，避免其日晒雨淋、灰尘沉积，造成日后清洗和维护的困难。1.9 热管在调温除湿机中的应用研究及课题内容热管作为新型、高效传热原件在调温除湿机中也得到了使用。用热管换热器回收蒸发器出口空气的冷量，既能节省电加热器的耗电、防止冷热抵消，又能提高出风温度。热管调温除湿机的设计原理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30。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31。热管调温除湿机的组成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。热管调温除湿机设计合理、结构紧凑、节能效果明显、机组运行可靠，达到了机组整体优化的效果32。本课题为2kg/h调温除湿机的设计。本课题设计的除湿机就是利用制冷设备将空气冷却到露点温度以下，析出大于饱和含湿量的水汽，降低空气的绝对含湿量，达到除湿目的。冷冻调温除湿机的设计主要是压缩制冷循环中蒸发器和冷凝器的设计。首先通过所给的环境工况和要达到的湿度，分析湿空气的处理，确定所需制冷量。在设计制冷循环时，通过对制冷循环的热力平衡计算，从而确定了蒸发器、冷凝器的负荷，压缩机的功率与排量，传热系数。根据压缩机的功率与排量选择合适的压缩机。再根据实际压缩机的运行特性曲线重新计算制冷量循环，确定蒸发器和冷凝器的热负荷和进出口温度。最后，对蒸发器进行、冷凝器进行的结构设计，确定其外形结构和尺寸，最终绘制出工程图纸。参考文献：1 熊炎元，刘顺波，刘浩.变频除湿机性能研究J.制冷与空调.2009.12（6）:98-101.2 关永魁,李刚,张振仁.变频技术在联合式除湿机上的应用J.第二炮兵工程学院.陕西西安.2006.10(11):86-873 杜垲，张卫红.转轮与冷却除湿组合式空捌系统变工况稳卷性能模拟分析J.东南大学学报(自然科学版)2005，35(1)：86-894 韩旭，李永，茅靳.并联型调温除湿机制冷剂调节优化方案策略及实验研究J.解放军理工大学工程兵学院J.2012.01(1):35-405 吴茂杰,刘凤田,田维.关于调温除湿机调温盲区的研究J.建筑热能通风空调,2001,(4):12-146 程其林.调温除湿机调温盲区成因及解决方案分析J.技术交流.2009.12（1）：54-567 谢继红,陈东,朱恩龙,许树学,乔木.热泵干燥装置的技术经济及环境分析J.节能,2006.(1):31-34.8 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Air dehumidification machines are mechanical equipments that were used to remove the water contained in the air to reduce the air humidity , Air dehumidification machines can be widely used in hotels, hospitals, houses and safekeeping of valuables storage or rare cultural relics. Air dehumidification machines were used to prevent corrosion damage for the materials. In recent years, with the continuous improvement of peoples living standards, home dehumidifier showing a thriving business and quickly access to the majority of ordinary daily affairs of the family room and office, creating a more comfortable living and working environment.Dehumidification is frozen in the refrigeration system manipulation surface temperature below the dew point temperature of the evaporator, the wet air through the evaporator condensate water will be precipitated to allowing air to get dried.In the process of cooling and dehumidifying,the cooling and dehumidification performance quality, the level of efficiency is reflected by final moisture content or relative humidity of the air.It is one of the earlisest commom use of the cooling and dehumidifying that not only effectively reduces the relative humidity inside the house and also adjusts the indoor temperature. has great significance and has good prospects.Key words: dehumidifier evaporator condenser compressor南京工业大学本科毕业设计（目录）目录摘要AbstractIII目录IV第一章 绪论11.1冷冻调温除湿机的应用与发展11.2空气除湿的方法11.3调温除湿机的工作原理2 1.4调温除湿机的结构特点31.5除湿机除湿功能分析51.6调温除湿机调温盲区51.7调温除湿机的设计参数的分析61.8调温型除湿机的维护保养71.9热管在调温除湿机中的应用研究及课题内容8第二章 设计计算说明92.1原始数据参数92.2 制冷循环的计算9 2.2.1湿空气计算92.2.2 压缩机选型102.2.3单级压缩制冷循环的计算112.2.4制冷循环系统112.3蒸发器的设计计算14 2.3.1确定蒸发器进口与出口空气状态参数142.3.2 蒸发器结构参数的确定142.3.3蒸发器的设计计算 152.4水冷冷凝器设计计算242.4.1制冷循环系统计算242.4.2水冷冷凝器的设计选型242.5 风冷冷凝器的设计计算262.5.1风冷冷凝器结构的确定262.5.2 风冷冷凝器设计计算262.6柜式除湿机主要换热器的结构参数312.7风机的选型31第三章 结语28参考文献29致谢31南京工业大学本科毕业设计（论文）第一章 绪论1.1冷冻调温除湿机的应用与发展春夏两季都是多雨季节，空气的湿度非常大，容易引起因为潮湿引发的问题。例如家电要注意防潮、食物容易发生霉变等，南方的潮湿会南天季节更是连镜子、墙壁都有水珠，为了防潮，很多家庭都会选购一款除湿机来降低温室的湿度。所以除湿机广泛应用于办公室、档案、资料、图书馆、电脑房、精密仪器室、医院及贵重物品仓库等场所，使电子产品、光学仪器、精密设备及贵重物品避免了潮湿、霉变的噩运。对于风湿、呼吸系统等疾病的病人以及老人、产妇及婴幼儿的保健员，为所有需要适宜湿度的用户创造一个良好的环境23。除湿机的除湿能力在大余湿和对湿度有特殊要求的场合表现逾益突出，其中冷冻调温除湿机又以大除湿量、出风温度可调的特点, 越来越受到设计人员和用户的青睐20。 冷却除湿是一种使用最早较为普遍的除湿方法，在冷却除湿过程中，空气的最终含湿量或相对湿度是主要的控制指标，它直接反映了冷却除湿及性能的好坏、效率的高低17。节能与环保是空调产业永恒的主题，从降低能耗对减小温室效应的作用看，节能和环保是统一的，冷凝热回收早已是普遍做法1316。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且节能效果显著，因而使调温除湿机应用前景更加看好1。1.2空气除湿的方法空气除湿主要有四种方法，即通风除湿、冷却除湿、液体吸湿剂除湿和固体吸附剂除湿。在空调除湿工程中，冷却除湿和固体吸附除湿是主要手段。冷却除湿在一般条件下除湿效果好，性能稳定且能耗较低，现在应用比较广泛。但对低湿要求的空气处理过程，势必使蒸发器表面温度降得很低，当表面温度低于零度，冷却盘管容易结霜，除湿能力下降，能耗增加，甚至于无法正常工作，很不经济。而应用固态吸附原理的转轮式除湿机，不受露点影响，且除湿量大，特别适用于低温低湿条件下应用，但由于再生耗热量大，使这类除湿机能耗偏高。转轮除湿与冷却除湿各有所长，假如能优化组合，互补所短，将会更好的发挥其效能710。- 41 - 3 -南京工业大学本科毕业设计（论文）1.3 调温除湿机的工作原理 工作时，利用离心式通风机的抽吸力，将房内湿空气抽吸人机内。湿空气首先流过空气油清器滤去空气中的杂质和污物，然后流过翅斤督式蒸发器表面被冷却。由于蒸发器表面的温度低于空气的露点温度，故进入机内的湿空气与蒸发器表面相接触时，空气中的水分被冷凝出来，落在接水盘中，再由水管排人机内水稻或直接排出室外下水道。被除去丁部分水分的湿空气，其绝对湿度虽下降了，但由于被冷却，其相对湿度却有所增加，如图2-1-1所示(由1，2过程)这种空气不能直接送入室内14。为了降低相对湿度，则要加热一下才能达到目的，这就是除湿机为什么要让被蒸发器冷却过(除去了部分水分)的冷风流过冷凝器的道理。冷风流经冷凝器一者对冷凝器中的制冷剂蒸气进行了冷却(冷凝为高压掖体)，二者本身也被加热，从而达到了降低空气相对湿度的目的(图2-1-2中由23过程，相对湿度32，290）25。 图1-1 除湿机工作原理图 图1-1是湿空气在除湿机中的除湿过程在焓一湿图上的表示。进入除湿机的湿空气的初始态为点l，于球温度为t1，湿球温度tm1，相对湿度为1，焓值为h1，绝对含湿量为d1，经过蒸发器降湿后达到状态点2，其相应的状态参数为t2、tm2、2、h2和d2，显然可见，d2d1，绝对湿度降低了；t2t1表明空气被冷却；但21，说明空气虽然绝南京工业大学本科毕业设计（论文）对湿度减少了，但因温度降低而使相对湿度增加了。为了既减少空洞房的绝对湿度又保证相对湿度较低，全面达到降湿的目的，就必须将除湿降温后的冷空气通过风冷式冷凝器进行等湿加热即图2-1-2中的23的加热过程，点3状态即处理后的最终状态，也就是所要求的送回室内的空气状态。等湿加热温度八高，相对湿度降低，23，具体数值的大小则需要在运行中加以控制和调整。可见除湿机的冷凝器一定是风冷式的，这是小型除湿机的另个特点25。 图1-2 调温除湿机空气处理过程（降温过程在h-d图上的表示）251.4调温除湿机的结构特点除湿机与空调器其结构大体相同, 包括压缩机、冷凝器、蒸发器, 毛细管、风机等几个主要部件。不同之处在于空调器室内、室外共使用台风机、分别进行热交换。而除湿机由一个风道在风机的作用下湿空气与蒸发器、冷凝器进行热交- 7 -南京工业大学本科毕业设计（论文）换。除湿机的结构见图2-2-1所示19-20。 图1-3 除湿机结构图空气除湿机按结构与功能可分为三部分:(1)制冷循环部分压缩机吸人蒸发器来的低温、低压制冷剂、压缩后形成高温、高压气体。在风机的作用下进行热交换、被冷却的高温、高压液体、经干燥过滤器、毛细管节流变成低温、低压液体进人蒸发器、蒸发吸热后成为低温、低压气体回到压缩机、如此循环往复将潮湿的水分凝聚出来1415。(2)空气循环部分16空气去湿循环部分由进风口、出风口、离心风机、风道组成。湿空气在风机的吸引下与蒸发器表面接触进行热交换。由于蒸发器表面温度较低, 经过滤的湿空气被冷却、去湿、水分就冷凝聚下来、冷却去湿后的空气、经冷凝器加热后、再由离心风机送出机外、室内空气这样不断地循环而达到去湿的目的。(3)电气控制部分将电源开关闭合、压缩机和风机同时得电开始工作。1.5除湿机除湿功能分析 除湿机是目前最主要的机械除湿设备。它具有效果显著，稳定可靠，价格低廉等优点，但亦存在以下三个缺点： (1)在除湿机运行过程中，经过蒸发器降温后的冷空气再经过冷凝器，获取了制冷剂释放的大量热量后随自身流动将这些热能向室内扩散由此产生生热现象。这种生热在高温季节便成了多于的负担1314。 (2)当除湿环境温度tl5时，除湿机不能正常运行，这一低温的持续时间区段为低温禁区。在禁区内启动除湿机，蒸发器很容易结霜进而产生冰堵现象1314。 (3)不能双向调节室温。因此，除湿机在使用中不同程度地受到人为和自然的双重因素的限制，极大地降低了它的使用率，导致不少用户把目光转向空调机1314。1.6.调温除湿机调温盲区调温除湿机有两个冷凝器：一个水冷冷凝器，一个风冷冷凝器。对于调温除湿机，水冷冷凝器冷却水进口温度夏季通常在2932，在某一定流量下，其排热量随冷凝温度降低而减小56。在调温工况下，水冷冷凝器与风冷冷凝器串联，总的冷凝面积比升温除湿和降温除湿都大，在冷却剂流量和进口温度与降温除湿工况相同的情况下，冷凝压力和冷凝温度比升温除湿和降温除湿时都低，水冷凝器的排热量减少，无法将制冷剂全部冷凝，总有一部分制冷剂冷凝热通过风冷冷凝器传给了经蒸发器除湿后的空气，使其温度升高2022。这部分必定升高的温度区域即为调温除湿机的调温盲区56。盲区的存在限制了调温除湿机的应用在我国，通常510月为湿热季节。设室- 9 -南京工业大学本科毕业设计（论文）内温度控制范围25 28，送风温差取5，则送风温度应为20 23。这一送风温度范围正好是目前调温除湿机调温盲区的中心带。从而在大量这样的情况下调温湿除机不被选用, 极大地限制了温除湿机这一节能产品的推广运用16。通过对调温除湿机调温盲区形成原因的分析可看出，完全消除调温盲区是不现实也是没有必要的，但可以采取一定的措施缩小调温盲区范围。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。系统较为简单，当系统风量大时，旁通风道很大，需占用较大空间，且大风量电动风阀价格较高31。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。系统略显复杂，但控制简单，结构紧凑，便于产品定型化56。1.7调温除湿机的设计参数的分析调温除湿机的除湿量与蒸发温度有很大关系。若压缩机既定，增大蒸发器，蒸发温度上升，从图4-1中可以看出当上升到一定值时，W有极大值，而且制冷系数增大，运行经济性较好；也较低() 1.2()，较低；但、要稍高些，所以工作时除湿量会较大，但最后能达到的含湿量要偏高些。若蒸发器既定，增大压缩机，则可知蒸发温度会下降。这种方案增大了初投资，其效果显然和上升时相反，即、会高些，从而使制冷系数下降，经济性差，不能充分利用压缩机2528。而且太低会结霜。但是会增加，风量G可下降，所以能降低风机功率29。 南京工业大学本科毕业设计（论文） 图1-4 除湿量与蒸发温度关系图1.8调温型除湿机的维护保养 除湿机属于季节性使用的产品，若日常使用得当，除能发挥除湿机最大的功效外，还能减少故障发生率，延长其使用寿命。以下是关于正确使用、维护和保养除湿机的几点方法。1、正确调节除湿机的设定湿度：使用者调节除湿机的设定湿度时，应根据自身对潮湿的感觉、空间内的人数、空间大小等实际情况设定湿度。通常在休息、睡觉等较少活动量的状态下，房间相对湿度在60%RH左右，人体会感觉到较为舒适。湿度设置太低，除会使人感觉到干燥外，由于室内、外湿度差别较大，湿气扩善较快，致使压缩机频繁的开机和停机，缩短了除湿机的使用寿命，也消耗较多能源。2、定期对除湿机进行清洁：定期拆下除湿机的过滤网进行清洁，可以有效提高除湿机的除尘效果，改善环境空气品质。定期清洗室外机的散热片，可有效提高其换热系数和换热效率，提高除湿机的工作效率。3、定期让专业人员检查除湿机：除湿机经过长期的使用后，机组内的电气线路和控制元件都会有不同程度的老化，严重的会对机组和人体造成伤害，定期让专业人员对除湿机的电路进行检查，更换老化的元件，补充制冷剂，能防止元件老化对机器和人体产生危害，并能使除湿机保持在良好的工作状态。4、长期不使用除湿器，应做好保护措施：冬季或出外等长期不使用除湿机11南京工业大学本科毕业设计（论文）时，应用防护罩罩着除湿机，避免其日晒雨淋、灰尘沉积，造成日后清洗和维护的困难。1.9 热管在调温除湿机中的应用研究及课题内容热管作为新型、高效传热原件在调温除湿机中也得到了使用。用热管换热器回收蒸发器出口空气的冷量，既能节省电加热器的耗电、防止冷热抵消，又能提高出风温度。热管调温除湿机的设计原理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30。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31。热管调温除湿机的组成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。热管调温除湿机设计合理、结构紧凑、节能效果明显、机组运行可靠，达到了机组整体优化的效果32。本课题为2kg/h调温除湿机的设计。本课题设计的除湿机就是利用制冷设备将空气冷却到露点温度以下，析出大于饱和含湿量的水汽，降低空气的绝对含湿量，达到除湿目的。冷冻调温除湿机的设计主要是压缩制冷循环中蒸发器和冷凝器的设计。首先通过所给的环境工况和要达到的湿度，分析湿空气的处理，确定所需制冷量。在设计制冷循环时，通过对制冷循环的热力平衡计算，从而确定了蒸发器、冷凝器的负荷，压缩机的功率与排量，传热系数。根据压缩机的功率与排量选择合适的压缩机。再根据实际压缩机的运行特性曲线重新计算制冷量循环，确定蒸发器和冷凝器的热负荷和进出口温度。最后，对蒸发器进行、冷凝器进行的结构设计，确定其外形结构和尺寸，最终绘制出工程图纸。南京工业大学本科毕业设计（论文）第二章 设计计算说明2.1原始数据参数 已知环境条件： 干球温度：27 额定风量：1000m3/h（按相关产品） 湿球温度：21.2 除湿量：2kg/h 制冷剂：R222.2制冷循环计算2.2.1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=13.6 g/kg 湿球温度：21.2 比热容：v=0.87m/kg露点温度：18.6 焓值：h=61.8kJ/kg 相对湿度：58%T/1t12h1t2h2d/(g/kg)d1d2图2-1 湿空气处理图 处理后空气的含湿量：g/kgd2与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48.2kJ/kg，t2为17.8 。 蒸发器热负荷为：2.2.2压缩机的选型根据制冷量选择压缩机：品牌：美国谷轮漩涡式压缩机 型号：ZR20K3-PFJ 制冷量：4.89 kW蒸发温度：5 水冷冷凝温度：45电压：400V 输入功率：1.6 kW排气量：4.76m/h 表2-1压缩机参数型号ZR20K3-PFJ 名义功率1.69 HP输入电流11.4 A接管尺寸（mm）吸气阀螺纹接口排气阀螺纹接口11/811/8高度（mm）底角尺寸（mm）370.4220油充注量（L）6.5重量（kg）单级压缩制冷循环的计算计算2点的实际焓值：T/t11h120 t02 h02 d/(g/kg)d02d1图2-2 实际空气处理图d02与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17.4 ，湿球温度为16.8 ，含湿量为11.68 g/kg。故，实际除湿量为： kg/h2.2.4制冷循环系统 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2-3所示。12611109875431.风冷冷凝器 2.蒸发器 3.膨胀阀 4.电磁阀 5.电磁阀（升温） 6. 干燥过滤器7. 压缩机 8. 单向阀 9. 贮液器 10.电磁阀（降温） 11.水冷冷凝器图2-3 调温除湿机的制冷系统流程图单级压缩制冷循环的设计计算图2-3 R22压焓图初步确定制冷剂的蒸发温度为5，冷凝温度为45。查R22压-焓图（图2-3）,得制冷剂各点的温度、压力、焓值，详细见表2-2-4-1。表2-2状态点参数单位R22备注1t15等温线t1与等压线p0的交点就是吸气状态1点p1kPa584h1kJ/kg403.2v1m3/kg0.04s1kJ/(kg)3402t268根据等焓线h2与等压线p2的交点就是压缩过程终点2p2kPa1800h2kJ/kg440.23t345在3点，制冷剂蒸汽开始凝结p3kPa1800h3kJ/kg414.84t445t4为饱和液体温度p4kPa1800h4kJ/kg258.35t55t5为蒸发器入口温度p5kPa600h5kJ/kg258.3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2-2-2-2中表2-3 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kwh1-h5=403.2-258.3144.92单位容积制冷量kJ/m33018.753制冷剂流量0.03374压缩机单位耗功kJ/kg375压缩机理论功耗Nkw1.2486冷凝器单位散热量kJ/kg181.97冷凝器总散热量 kw6.138制冷系数 kw3.922.3蒸发器的设计计算2.3.1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=13.6 g/kg ；焓值：h=61.8 kJ/kg。蒸发器出口空气状态参数：干球温度：17.4 ；含湿量：d=11.68 g/kg ；焓值：h=47.13 kJ/kg。 2.3.2确定蒸发的结构参数采用连续整体式铝套片，紫铜管为120.9 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=9mm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2.3）。S1S1S2Sf空气d0图2-4 蒸发器结构参数示意图2.3.3蒸发器设计计算其设计计算的具体内容及结果如下表（表 2-3-3）：表2-4 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1套片后管外径mm12.42管内径mm113当量直径defmm4.854沿气流方向的套片长度Lmm1255每米管长翅片的外表面积0.41956每米管长基管外表面积0.03637每米管长总外表面积0.45598每米管长内表面积0.03459肋化系数13.19810肋通系数15.19611净面比0.5612最窄面空气流速m/s4.46管外空气侧参数计算1平均温度22.22密度kg/m3查表1.21663比热kJ/kgK查表10054普朗特数查表0.70265动力粘度m2/s查表15.11066传热系数W/(ms)查表0.0267空气比体积m2/s查表0.00001518雷诺数14179运动系数W/(ms)1.0210运动系数C2依照得0.1611指数n-0.1712指数m0.6213空气侧干表面传热系数W/(ms)55.696蒸发器内空气相关计算1空气进口焓h1kJ/kg已知61.82空气进口湿度d1g/kg已知13.63空气出口焓h2kJ/kg已知47.134空气出口湿度d2g/kg已知11.735析湿系数0.748566循环空气的质量流量kg/h12007进口状态干空气比体积m3/kg0.8698循环空气的体积流量m3/h10439翅片参数m59.3210肋片折合高度11.1511肋效率0.875812翅片效率0.885713当量表面传热系数W/(m2k)81.269管内制冷剂计算1饱和液体密度kg/m3查表格12642饱和蒸气密度kg/m3查表格24.83液体热导率W/mK查表格0.0934R22气化热 rkJ/kg在=5时的查得2015R22液体黏度Pas在=5时的查得0.21410-36质量流量kg/s已求得0.0329217R22液体普朗特数在=5时的查得2.628入口干度0.2619热流密度W/m2取1775010750参考制冷技术与装置设计10质量流速kg/m2s取310310参考制冷技术与装置设计11总流通面积Am20.0001062012每根管子有效截面积m20.0000950313蒸发器分路数Z根1.1175取Z为214每一分路中制冷剂质量流量kg/s0.01646115每一分路实际流速kg/m2s173.213016沸腾特征数0.000308817对流特征数0.091345018液相弗劳德数0.1742019液相雷诺数2954.33420液相传热系数w/(m2k)186.1521两相表面传热系数w/(m2k)3786.97722对数平均温差16.7423传热系数W/m2K48.5724外热流密度W/m2813.199核算25内热力密度W/m210732.923核算26计算表明， 假设有效蒸发器结构尺寸计算1所需内部传热面积m20.45492所需外部传热面积m26.01333热管长m13.19074所需迎风面积0.11595蒸发器宽度Bm取0.480.486蒸发器高Hm取0.270.277实际迎风面积m20.12968每排管数根109所需热管N根 取27.483010所需排数Z排311热管总长m14.412实际管内换热面积m20.497413实际外部传热面积m2 6.56514沿空气流向深度Wm0.07515校核各个部分均保持了一定的裕量16空气阻力Pa63.395蒸发器管内制冷剂的流动阻力的计算1R22管内蒸汽流动阻力kPa2.7512R22管内蒸发流动阻力kPa2.8893由于在蒸发温度5时R22的饱和压力为5KPa，流动阻力损失仅占饱和空气压力的5.6%，因此流动阻力引起的蒸发温度变化可忽略不计。4空气侧特征数X=1.0由查的的ftz0.5,5平直套片表面引起压降Pa12.2866管子表面引起压降Pa0.40657总阻力Pa12.698凝露工况下的阻力Pa16.252.4水冷冷凝器的设计2.4.1制冷循环系统计算：表2-5 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kwh1-h5=403.2-258.3144.92单位容积制冷量kJ/m33018.753制冷剂流量0.03374压缩机单位耗功kJ/kg375压缩机理论功耗Nkw1.2486冷凝器单位散热量kJ/kg181.97冷凝器总散热量kw6.138制冷系数 3.922.4.2水冷冷凝器的设计选型水冷冷凝器的计算如表2-4-2：表2-6 水冷冷凝器计算1冷却水进口温度tw按照经验取32322冷却水出口温度tw按照经验取37373水冷冷凝器最大换热量kW6.13根据本设计的需求，选用宝得BL50冷凝器。产品介绍： 板片包厚度A=9+n2.4（mm）重量 W=1.3+n0.13(kg) n=板片数 图2-5 宝得BL50冷凝器图型 号A(mm)B(mm)C(mm)D(mm)E(mm)重量（kg）滞留液(L)换热面积(M2)设计压力(Mpa)测试压力(Mpa)设计温度(C)BL50C10+2.35N111505254662.6+0.19N0.047(N-2)0.050(N-2)34.5-160-225BL50D10+2.35N111505254662.6+0.21N0.047(N-2)0.050(N-2)34.5-160-225技术参数最低工作温度-160最高工作温度225最低工作压力真空最大工作压力30/45bar试验压力45/63bar单通道容积0.095L水侧最大流量18m/h板片组合形式D、H、X、DM、HM、XM2.5风冷冷凝器的设计2.5.1风冷冷凝器的结构风冷冷凝器采用自然对流管片式空冷冷凝器，连续整体式铝套片。紫铜管为为121 mm 正三角形排列，垂直于流动方向的管间距S1=30mm，铝片厚=0.2mm，取翅片距Sf=2.5mm，铝片导热系数=204W/(mK)。2.5.2风冷冷凝器的设计计算其设计计算如下：表2-7 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1冷凝温度已知452进口干球空气温度已知17.43空气的体积流量m3/s已知0.28984干空气密度kg/m3查表1.21665干空气比热cpaJ/(kgk)查表10056冷凝器负荷W已知61307干空气出口温度34.708对数平均温差17.559迎风面积m20.115910迎风面高度Hm取值0.251611有效单管长Lm0.4812迎风面管根数N根1013每米管长翅片表面积0.456314每米管长基管外表面积0.029415每米管长总外表面积0.485716每米管长内表面积0.035617翅片宽度bm0.151618最窄截面当量直径mm5.419肋化系数13.198420肋通系数15.195821净面比0.5622最窄面流速m/s4.57冷凝器传热计算1雷诺数1584.6742参数28.063相关系数查表3-180.137参考小型制冷装置设计指导4相关系数n查表3-180.635参考小型制冷装置设计指导5相关系数C查表3-190.98参考小型制冷装置设计指导6相关系数m查表3-19-0.153参考小型制冷装置设计指导7空气侧的表面传热系数W/(m2K)55.808翅片参数m67.1159翅片参数2.510翅片参数m1.9811翅片参数0.00512翅片效率0.882413肋片折合高度m0.009914肋效率0.874815物性系数B查表3-111386.25参考小型制冷装置设计指导16冷凝器表面换热系数w/(m2k)1535.6717冷凝器总传热系数KW/m2K23.9054冷凝器结构尺寸计算1冷凝器所需的传热面积Aofm222.452所需有效翅片管总长LM46.223沿流动方向的管排数N排9.639与假设的管排数相符104实际有效总管长Lm485实际传热面积m223.316校核传热面积，即实际布置冷凝面较传热计算所需传热面积大3.85%可作为冷凝传热面积的富余量。7空气流过冷凝器的阻力Pa55.922.6柜式除湿机主要换热器的结构参数表2-8 主要换热器的结构参数项目符号单位结果蒸发器高度Hmm270宽度Bmm480热管排数排3每排热管根数Zz根10传热系数KzW/（m2K）48.57风冷冷凝器高度Hmm251.6宽度Bmm480热管排数排10每排热管根数Zl根10传热系数KlW/（m2K）23.912.7风机的选择2.7.1 确定和计算风经过蒸发器的全压 2kg/h的除湿机的除湿量，额定风量是1000m/h空气流过蒸发器时所需风压H(单位Pa）为 式中，-平直套片表面引起压降，单位为Pa； -蒸发器前过滤网阻力，单位为Pa； -出风栅总阻力，单位为Pa； -机外余压，单位为Pa。2.7.2 确定和计算风经过冷凝器的全压空气流过冷凝器时所需风压H(单位Pa）为由冷凝器设计可得，空气流过冷凝器的阻力干空气密度，风速。2.7.1 风机的选型风机的全压较小，所以根据除湿的风量来选择风机 2-9技术性能参数表机号传动方式转速r/min流量m3/h全压pa电动机型号功率KW2. 8A290011312356994606Y90S-2（B35）1. 53. 2A2900168835171300792Y90L-2（B35）2. 214508441758324198Y90S-4（B35）1. 13. 6A2900266452681578989Y100L-2（B35）3145013322634393247Y90S-4（B35）1. 14A29004012741920141320Y132S1-2（B35）5.5145020063709501329Y90S-4（B35）1. 14. 5A290057121056225541673Y132S2-2（B35）7. 5145028565281634416Y90S-4（B35）1. 15A290077281545531872019Y160M2-2（B35）15145038647728790502Y100L-4（B35）2. 26A14506677133531139724Y112M-4（B35）496044208841498317Y100L-6（B35）1. 56D14506677133531139724Y112M-4496044208841498317Y100L-61.58D1450158262934426321490Y180M-418. 59601047819428887651Y132M2-65. 5730796814773512376Y132M-8310D1450404415660532022532Y250M-455960267753747613951104Y200L1-618. 57302036028497805637Y160L-87. 512D960462676475920131593Y280S-64573046267647591160919Y225S-818. 56C2240103142062827341733Y160L-415200092091841821761380Y160M-411180082881657617601116Y132M-47.516007367147341389881Y132S-45.51250575611511846537Y100L2-431120515710314679431Y100L1-42. 2100046059209541344Y100L1-42. 290041448288438278Y90L-41. 580036847367346220Y90S-41. 18C1800196462524031433032Y200L1-230281053642729202302Y200L2-2371600174632243524782390Y180M-222249823238023031816Y200L1-2301250136432529715071106Y160M-4111120122241570512091166Y132M-47.517487226661124887Y160M-41110001091414022963929Y132S-45.51561420237895707Y132M-47.5900982312620779752Y112M-441405218213725572Y132S-45.5800873216190615452Y100L2-43710774911085485450Y100L1-42.21216214368425356Y100L2-43630687612749381280Y100L1-42. 210C1250348634879723731877Y225S-4371120312374372219021505Y200L-4301000278903903815141199Y180M-418. 590025101351341225970Y160L-4158002231231230967766Y160M-4117101980227717761603Y132M-47. 56301757124594599475Y132S-45. 55601561821861473375Y112M-445001394519519377299Y100L2-4312C1120539787555227462172Y280S-4751000481956039721851969Y225M-445639536745718591729Y250M-455900433756071217671399Y250M-637800385564197313951376Y200L2-622453915396613951104Y225M-63071034218478951097869Y200L1-618.56303036242498863684Y180L-6155602698929381682673Y160M-67. 53177437776646540Y160L-6115002409733728543430Y160M-67. 54502168723610440434Y132M1-642553230356417348Y132M-65. 54001927826938347275Y132S-6316B90010281011193031573115Y315L2-613212104014391029902497Y315M-61608009139212792024891969Y315L1-61107108111011352019571549Y315S-6756307197110073015381218Y280N-65556063974895441214961Y250M-6375005712079950967766Y225M-6304505140871955783620Y200LI-618. 54004569663960618490Y180L-6153554055556764487386Y160L-6113153598550368383303Y160M-67. 520B71015841022173030692427Y355-822063014056019675024111908Y355-816056012495017489019021505Y315L2-811050011156015615015141199Y315M-8754501004001405301225970Y315S-85540089250124920967766Y280S-83735579209110860761603Y250M-8303157028498376599475Y225M-8222806247587445473375Y200L-8152505578178076377299Y180L-811选择风机Y90S-4(B35)机号：3.2 传动方式：A 转速：1450r/min 流量：8441758 m/h全压：324198 功率：1.1KW 离心风机结构尺寸 图2-6 Y90S-4(B35)离心风机结构 包括：叶轮、机壳、进风口、传动装置 结 语 第三章 结 语本论文参考了大量的中英文文献和专业类书籍，经过近七个月的调温除湿机设计，通过给定环境参数和除湿量进行计算。在设计部分，进行了系统的热平衡计算，包括湿空气处理的计算和制冷压缩循环热力计算，风机风压计算，通过计算得到包括蒸发器、冷凝器、压缩机、风机的参数，根据实际参数选定适合2kg/h的各部件型号。通过对本课题的研究，对调温除湿机在生产和生活中的广泛应用有了深入的了解，融会贯通工程热力学、流体力学、泵与风机、压缩机、制冷技术等专业课程的知识，将会有利于我们将来带领设计小组设计与本专业相关的器械。- 1 -南京工业大学本科毕业设计（论文）参考文献：1 熊炎元，刘顺波，刘浩.变频除湿机性能研究J.制冷与空调.2009.12（6）:98-101.2 关永魁,李刚,张振仁.变频技术在联合式除湿机上的应用J.第二炮兵工程学院.陕西西安.2006.10(11):86-873 杜垲，张卫红.转轮与冷却除湿组合式空捌系统变工况稳卷性能模拟分析J.东南大学学报(自然科学版)2005，35(1)：86-894 韩旭，李永，茅靳.并联型调温除湿机制冷剂调节优化方案策略及实验研究J.解放军理工大学工程兵学院J.2012.01(1):35-405 吴茂杰,刘凤田,田维.关于调
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