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2014 届毕业设计届毕业设计 论文论文 2014 年年 6 月月 题目题目 8kg h 柜式除湿机设计 学院学院 能源学院 专业专业 热能与动力工程 班级班级 热能 1002 班 姓名姓名 陈亮 指 导 教 师指 导 教 师 金苏敏 起 讫 日 期起 讫 日 期 2013 12 2014 6 南京工业大学本科生毕业设计 论文 I 8kg h 柜式除湿机设计 摘 要 空气相对湿度对工农业产品的生产工艺和人体生活环境的舒适感有着举足 轻重的影响 我国大部分地区属于亚热带气候 特别是长江流域及以南地区 空 气相对比较潮湿 对除湿技术的需求尤为突出 除湿技术目前主要有冷冻除湿 固体除湿和液体除湿等 柜式除湿机采用冷冻除湿技术 具有结构简单 运行方 便 可靠性高和能够连续除湿等优点 目前广泛应用于生物 环保 冶金 化 工 石化 航空航天等领域 本论文介绍了柜式除湿机的工作原理以及主要的结构组成 并简单介绍了目 前国内外冷冻除湿技术的现状和改进 论文中的柜式除湿机采用冷冻除湿技术 其原理是将湿空气的温度降低到露点温度析出冷凝水 再将空气通过冷凝器再热 柜式除湿机系统主要部件由蒸发器 风冷冷凝器 水冷冷凝器 压缩机 膨胀阀 和风机等组成 其中水冷冷凝器的作用是带走部分冷凝热 从而起到调节除湿机 出风温度的作用 本论文中的柜式除湿机主要由制冷系统 送风系统和电气系统 三大系统组成 在制冷系统中 由压缩机压缩出来的高温高压制冷剂气体进入水 冷冷凝器和风冷冷凝器 将热量传给空气和冷却水 冷凝成常温高压制冷剂液体 冷凝后的制冷剂液体经节流阀节流后进入蒸发器 吸收空气中的热量蒸发成低温 低压的气体 再进入压缩机压缩 如此往复循环 在送风系统中 湿空气经过过 滤器被吸入后 在蒸发器内被冷却到机器露点温度以下 析出冷凝水 然后在进 入风冷冷凝器中吸收冷凝热升温 降低空气的相对湿度 而电气系统就是控制压 缩机与风机的开关 本论文描写的是一台 8kg h 柜式除湿机的设计 其设计内容包括蒸发器和风 冷冷凝器的设计 压缩机的选型 水冷冷凝器的选型和风机的选型 本课题采用 理论计算法 根据给定的条件计算出系统热负荷 确定压缩机 根据确定的制冷 量 在取得最大除湿量的情况下确定最佳风量 从而得到实际除湿量为 8 40kg h 然后进行热平衡计算和制冷循环计算确定各部分的热负荷 并以此进行蒸发器和 风冷冷凝器的结构设计确定其结构 最后对蒸发器和冷凝器进行传热计算和阻力 压降计算 并选择合适的风机 摘要 II 本论文中的除湿机设计着重考虑蒸发器和冷凝器的空气侧的强化传热 在蒸 发器和冷凝器中采用整体套片式肋片 提高换热器空气侧换热系数 从而提高换 热器的整体换热系数 降低换热器的尺寸结构 考虑到水蒸气在翅片上析出大量 冷凝水 为便其顺利留下 翅片采用亲水膜处理 此外 在本论文中的除湿机系 统中 在风冷冷凝器的进出口之间设计一个流量调节阀 当流量调节阀全开时 风冷冷凝器里没有制冷剂流过 机组出风温度可达到蒸发器出口温度 也就是说 本论文中的除湿机系统没有调温盲区 关键词 关键词 除湿机 蒸发器 冷凝器 压缩机 南京工业大学本科生毕业设计 论文 III The design of 8kg h chest type dehumidifier Abstract The relative humidity of the air plays an important role in the production process of industrial products for agricultural products and the comfortable feeling in our daily life A majority of areas in our country belong to subtropical climate Especially at Yangtze Valley and in south area of it the relative humidity of the air is relatively high Therefore in these areas the demand of dehumidifying technology is particularly outstanding Dehumidifying technology mainly includes cooling dehumidifier solid desiccant and liquid desiccant etc By being used cooling dehumidification chest type dehumidifier has the advantages of simple structure operation convenience high reliability and continuous dehumidification etc Currently the technology is wildly applied to biology environmental protection metallurgy chemical engineering petrochemical industry and aerospace etc The working principle and the main components of the chest type dehumidifier and the status and improvement of cooling dehumidification at home and abroad are described in the thesis Cooling dehumidification is applied to the chest type dehumidifier The principle of it is that by lowing the temperature below the apparatus dew point temperature moist air is precipitated condensed water and then is pumped into condensers to reheat The main components of chest type dehumidifier are evaporator air cooled condenser condenser with water cooling compressor expansion valve fans and so on By undertaking the part of task of condensing heat the temperature of the air at the outlet of dehumidifier can be regulated through condenser with water cooling The chest type dehumidification in this thesis has three parts which are refrigeration system air supply system and electrical system In refrigeration system the high temperature and high pressure refrigerant gas which is compressed by a compressor is pumped into condenser with water cooling and air cooled condenser The heat passed to air and cooling water and the gas is condensed into high pressure liquid Then the high pressure liquid is pumped into the evaporator after being throttled by expansion valve It evaporates into the low Abstract IV temperature and low pressure gas by absorbing the heat from air Then it is sucked into the compressor for compression and the cycle is repeated again and again In the supply system the wet air sucked into the evaporator after being filtered is cooled below the apparatus dew point temperature and precipitated condensed water Then the low temperature air is pumped into air cooled condenser absorbing condensing heat to rise the temperature The function of electrical system is to control the compressor and fans to start work at the same time The design of an 8kg h chest type dehumidifier is described in the paper The main point is the designs of evaporator and air cooled condenser and the selection of compressor condenser with water cooling and fans This topic research method is theoretical calculation According to the condition of air given after calculating the thermal load of the system and selecting the right compressor we can calculate the optimum air flow rate based on the cooling capacity of compressor and get the actual amount of dehumidification 8 4kg h Then by the heat balance calculation and the refrigeration of thermodynamic calculation we can calculate the heat load of each part of system and determined the structure of the evaporator and air cooled condenser Finally we conduct the heat transfer calculation and the resistance calculation of the heat exchanger and select the right fans The problems of strengthening of air side heat exchanger were considered seriously in the design of dehumidifier To improve the air side heat transfer coefficient improve the whole heat transfer coefficient and decrease the structure of heat exchanger the whole set of fins are used in the evaporator and the air cooled condenser Considering that there will be a large amount of condensed water precipitated on the evaporator fins the membrane treatment are carried on evaporator fins to facilitate the condensate flow out What s more flow regulating valve is installed between the outlet and inlet of the air cooled condenser When flow regulating valve is fully opened there is no refrigerant in evaporator and the temperature of air at the outlet of unit equals to that of evaporator That is to say there is no temperature adjustable blind area in the dehumidifier system Key words dehumidifier evaporator condenser compressor 南京工业大学本科生毕业设计 论文 目 录 摘摘 要要 I ABSTRACT III 第一章第一章 前言前言 1 第二章第二章 除湿技术简介除湿技术简介 2 2 1 除湿技术的种类 2 2 2 冷冻除湿机简介 2 2 3 冷冻除湿机的基本原理 2 2 4 冷冻除湿机种类 3 2 5 调温型除湿机 4 2 5 1 基本原理 4 2 5 2 调温盲区 4 2 5 3 消除调温盲区解决方案 4 2 6 使用场所 5 2 7 技术现状 5 2 8 市场前景 6 2 9 冷冻除湿机的特性 6 2 9 1 冷冻除湿机的优点 6 2 9 2 冷冻除湿机的缺点 6 第三章第三章 国内外除湿技术的改进和本文的研究内容国内外除湿技术的改进和本文的研究内容 7 3 1 国内外冷冻除湿机的一些技术改进与改革 7 3 2 本文研究的内容及意义 8 第四章第四章 设计计算说明书设计计算说明书 10 4 1 原始数据参数 10 4 2 制冷循环计算 10 4 2 1 湿空气的计算 10 4 2 2 压缩机的选型 11 目录 4 2 3 制冷循环系统 12 4 2 4 实际空气状态参数的计算 15 4 3 蒸发器的设计计算 16 4 3 1 确定蒸发器进口与出口空气状态参数 16 4 3 2 确定蒸发的结构参数 16 4 4 水冷冷凝器的设计选型 28 4 4 1 制冷循环系统计算 28 4 4 2 水冷冷凝器的设计选型 29 4 5 风冷冷凝器的设计 30 4 5 1 风冷冷凝器的结构 30 4 5 2 风冷冷凝器的设计计算 31 4 6 风机的选择 38 4 6 1 风机参数 38 4 6 2 产品简介 38 4 6 3 产品特点 39 4 6 4 适用场所 39 4 6 5 风机使用条件 39 4 6 6 风机结构尺寸 39 4 6 7 风机的性能曲线与除湿机阻力曲线 40 4 6 8 风机的安装与使用 41 4 6 9 风机的维护 42 4 7 调温除湿机主要换热器的结构参数 42 结语结语 44 参考文献参考文献 45 致谢致谢 47 南京工业大学本科生毕业设计 论文 1 第一章 前言 空气湿度是空气调节的一个重要参数 具有举足轻重的影响 第一 对于人 们的生活环境 潮湿的室内环境会影响人的热舒适感 造成建筑围护结构 家具 地毯织物等霉烂 损坏电器物品 导致细菌生长繁殖 影响人的健康和带来经济损 失 1 第二 在诸如精密仪器 计量仪器 电子产品生产等工业领域中 特别是 不断发展电子产品生产领域 电子产品中的如电容器 电阻器等产品在生产过程 中的必须要有个低湿的环境 2 第三 我国是农业大国 而仓库空气环境的干燥 对于粮食产物的储存和保管有着不可估量的影响 3 除此之外 中国大部分地区属于亚热带气候 特别是长江流域及以南地区 夏季多雨 冬季潮湿 对除湿技术的需求尤为突出 随着人类在生活水平提高的同时 对环境的要求越来越高 而对绿色节能环 保的日益重视 也极大地推动了空气除湿技术的发展 4 而在空调领域 对于湿 度控制技术的研究远滞后于对于温度控制技术的研究 目前 温湿度独立控制系 统成为当今空调领域的研究热点 空调系统的除湿技术 尤其是新风的除湿技术 越来越受到重视 第二章 除湿技术简介 2 第二章 除湿技术简介 2 1 除湿技术的种类除湿技术的种类 1 冷凝除湿 使用制冷式冷源制冷除湿 利用冷源降低湿空气的温度 析 出湿空气中的水分 再对空气升温 降低其相对湿度 2 固体吸附式除湿 将固体吸附剂 如硅胶 分子筛 活性氧化铝 沸石 等 作为固定层填充于塔 筒 内进行空气除湿 此方法为间歇除湿 3 热泵除湿 通过压缩机做功使蒸发器回收的低品位热在冷凝器中温度升 高而成为高品位的热用于除湿 4 氢泵除湿 电化学除湿 在阳极处电解水蒸汽 降低阳极处水蒸气的含 量 及降低阳极处空气含湿量 5 液体除湿 6 使用 LiCl CaCl2等溶液作为吸收剂 吸收空气中的水蒸气 6 膜除湿 在膜的两端形成浓度 以水蒸气分压力为驱动力 利用膜的选 择透过性对空气进行除湿 7 HVAC 除湿 用加热办法使空气相对湿度降低 该方法投资少 运行费 用低 但只能降低空气的相对湿度 不能降低其含湿量 5 2 2 冷冻除湿机简介冷冻除湿机简介 冷冻除湿机 7 8 除湿原理就是利用制冷系统来降低空气温度至露点温度以下 降低空气的含湿量 再通过再热器将空气升温变成干燥的空气 除湿机中制冷系 统与空调中的制冷系统相同 其结构都是由压缩机 蒸发器 冷凝器和节流阀组 成 2 3 冷冻除湿机的基本原理冷冻除湿机的基本原理 除湿机主要有制冷系统 送风系统 9 和电气控制系统三大系统组成 制冷系统 包括压缩机 冷凝器 膨胀阀和蒸发器 由压缩机 1 压缩出来的 高温高压制冷剂气体进入再热器 6 作冷凝器用 将热量传给冷干空气后 冷 凝成常温高压液体 经膨胀阀 4 节流后进入蒸发器 2 吸收通过蒸发器 2 的空气 中的热量 变成低温低压气体 低温低压的制冷剂气体又被吸入压缩机进行压缩 如此往复循环 送风系统 包括通风机 过滤器 蒸发器和冷凝器 湿空气经过过滤器 3 南京工业大学本科生毕业设计 论文 3 被吸入后 在蒸发器 2 被冷却到露点温度以下 析出凝结水 绝对含湿量下降 再进入再热器 6 吸收制冷剂的热量而升温 相对湿度降低 再由送风机 5 送入 房间 电气控制系统 10 家用和小型除湿机采用单项 220V 50Hz 电源 较大型的 工业空气除湿机用三相 380V 50Hz 电源 电路由压缩机 通风机和加热器控制 三部分组成 2 4 冷冻除湿机种类冷冻除湿机种类 1 一般型除湿机 制冷剂的冷凝热全部由流经再热器的冷空气带走 出风 温度不能调节 只用于升温除湿的除湿机 2 降温型除湿机 制冷剂的冷凝热大部分由水冷或风冷冷凝器带走 只有 小部分的冷凝热用于加热经过蒸发器的空气 可用于降温除湿的除湿机 3 调温型除湿机 制冷剂的冷凝热可以全部或部分由水冷或风冷冷凝器带 走 剩下的冷凝热用于加热经过蒸发器的空气 其出风温度可以调节 4 多功能型除湿机 集升温除湿 一般型 降温除湿 调温除湿于一体的 多功能除湿机 3 1 压缩机 2 蒸发器 3 过滤器 4 膨胀阀 5 送风机 6 再热器 图 2 1 除湿机工作简图 第二章 除湿技术简介 4 2 5 调温型除湿机调温型除湿机 2 5 1 基本原理 一方面 如图2 2所示 经压缩机排出的高温高压制冷剂气体首先经过水冷 冷凝器冷凝换热 换热后的制冷剂再经过风冷冷凝器冷凝成液体后依次经过贮液 罐 干燥过滤器 然后经过膨胀阀节流 并流入蒸发器蒸发 吸收外部空气热量 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 11 另一方面 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 冷却干燥后的湿空气经风冷冷凝器换热升温 相对湿度降低 并通过离心风机排出 当需要调温时 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 2 5 2 调温盲区 调温盲区 12 一般指普通调温除湿机在降温除湿工况与调温除湿工况出风 温度之间的温差 而降温除湿工况的出风温度即为蒸发器的出风温度 也即风冷 冷凝器的进风温度 所以调温盲区是风冷冷凝器进风干球温度与出风干球温度的 差值 也等于机组的出风温度与蒸发器出风温度的差值 2 5 3 消除调温盲区解决方案 图 2 2 调温除湿机制冷循环示意图 南京工业大学本科生毕业设计 论文 5 如图2 3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 当流量调节阀全开时 风冷冷凝器里没有制冷剂流过 机组出风温度可达到蒸发 器出口温度 13 2 6 使用场所使用场所 空气除湿是一门涉及多个学科的综合性技术 目前已被广泛应用于仪器仪表 生物 环保 纺织 冶金 化工 石化 原子能 航空 航天等领域 并将日益 在工业 农业 国防 医疗 商业和日常生活中发挥巨大的作用 5 例如目前除 湿技术应用于提高掘进工程环境的舒适性 14 2 7 技术现状技术现状 目前升温除湿只适用于对室温无要求的场合 通风除湿只适用于室外空气较 干燥的地区 液体吸湿剂除湿的系统 设备复杂 投资高 液体溶液还会腐蚀金 属 固体吸湿剂的除湿性能不太稳定 并随时间的延长而性能下降 而且须再生 耗能较高 膜法除湿因其核心部件除湿膜技术还不够成熟 在现阶段还存在透湿 率低 强度差 成本高的缺点 发展受到了限制 而空调系统中的冷却除湿技术 由于应用广泛 无须增加复杂的整套独立的除湿设备 具有与空调系统紧密结合 图 2 3 无调温盲区调温除湿机工作原理 第二章 除湿技术简介 6 节能环保等优点 成为当前商用空调研发制造企业尤为关注的除湿技术热点 4 2 8 市场前景市场前景 除湿机作为一个某些场所必用品和提高人类生活质量不可缺少的产品 其市 场前景是非常大的 一方面 由于制冷技术的发展 设备制造工艺日臻完善 冷 却除湿设备应用越加广泛 除湿性能稳定且能耗少 15 另一方面 我国长江柳 绿夏季气候特点以高温高湿为主 属于夏热冬冷地区 该地区夏季建筑热环境质 量较差 空调使用量居全国前列 空调能耗也高于全国其他地区 为了提高人体皮 肤蒸发散热量和防止细菌的滋生 空气的除湿需求就显得尤为重要 16 17 因此 我国的除湿机市场极为广阔 2 9 冷冻除湿机的特性冷冻除湿机的特性 2 9 1 冷冻除湿机的优点 1 结构简单 维修简便 冷冻除湿机系统由压缩机 蒸发器 冷凝器 膨 胀阀和风机组成 结构简单维修方便 2 运行方便 只需接上相应电源和处理风管道即运行 3 性能稳定 使用可靠性高 运动部件少 性能可靠 稳定 4 能够连续除湿 与固体吸附式除湿和液体吸收式除湿相比 无需对除湿 材料再生 18 2 9 2 冷冻除湿机的缺点 1 对处理空气的进风温度有要求 普通型除湿机的进风温度在18 32 左右 低温型除湿机的进风温度在5 32 左右 2 进风温度过低会结霜 对于低温型除湿机 当进风温度低于18 时 还 要间断性的融霜 影响冷冻除湿机的除湿效率 3 对出口处空气含湿量有要求 冷冻除湿机适合处理出风含湿量不小于6 5 干的空气 对于出风含湿量更低的空气 用冷冻除湿机来处理 可靠性差 19 南京工业大学本科生毕业设计 论文 7 第三章 国内外除湿技术的改进和本文的研究内容 3 1 国内外冷冻除湿机的一些技术改进与改革国内外冷冻除湿机的一些技术改进与改革 1 冷却除湿与吸附除湿相结合 20 22 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降温与放热作为转轮的前期除湿与加 热再生空气 可达到节能和增大除湿能力的效果 这种组合系统即可充分利用内 部热能 又兼有转轮除湿的优点 2 蒸发器与冷凝器之间增设换热器 23 26 在传统除湿机原理的基础上 在 蒸发器与冷凝器之间增设了换热器 被风机吸入的湿空气首先通过空气换热器与 来自蒸发器的低温干空气进行热交换 其温度被降低 相应的低温干空气的温度 也同时被升高 该过程是等量热交换 温度被降低后的湿空气继续向前流动到 蒸发器进行 2 次降温使其达到湿空气的露点温度以下将其水分析出 由于在此过 程中湿空气不是直接送到蒸发器降温除湿 而是先通过空气换热器与来自蒸发器 的低温干空气进行热交换 因此 到达蒸发器的湿空气将比直接送到蒸发器的湿 空气的温度低 因而减轻了蒸发器的负担 提高了除湿效率 3 采用室外双冷凝器系统的节能型恒温除湿机 27 28 利用空调机制冷除湿 降温和除湿机除湿升温的特性 采用室外双冷凝器系统 并将系统部件合理匹配 室内冷凝器与室外冷凝器同时工作 空气通过蒸发器制冷除湿 再经过室内冷凝 器吸收热量温度升高 调节进入室内冷凝器的制冷剂流量来控制其负荷 使空气 经过室内冷凝器所吸收的热量正好等于升温到出风温度所需的加热量 从而使温 度和湿度保持在一定的范围内 4 采用热旁通技术 29 在普通的全新风调温除湿机的压缩机排气管上分出 一根旁通管连接到蒸发 器分液管前端 旁通管路上安装有电磁阀和能量调节阀 利用将未冷凝的高压制冷剂气体与蒸发器内节流后的制冷剂混合 再进入蒸发 器 使得蒸发器内的制冷剂温度和压力产生变化 以达到控制蒸发器后出风露 点温度的特点 这样的应用可以弥补压缩机的低负荷调节的缺陷 5 采用热管技术 30 31 将热管的冷凝段放在蒸发器后面 蒸发段放在进风口 前面 将蒸发器出口空气的冷量通过热管这一载体转移到回风口出 从而降低蒸 发器进口空气的干球温度 相应提高相对湿度 这样的应用将会使除湿机的性能 第三章 国内外除湿技术的改进和本文的研究内容 8 提高 同时提高了机组运行可靠性 6 全新风无级调载除湿机 32 通过控制除湿机的出风露点温度 蒸发器面积 以及出风温度来实现无级调控除湿机出风状态 全新风无级调载除湿机在新风工 况为 15 35 范围内能够精确且有效控制出风温度及出风露点温度 具有明显 的除湿效果 全新风无级调载除湿机能够明显降低运行费用 有明显的节能效果 7 在常规冷却系统加入乙二醇 2 33 冷冻极限除湿空调系统在常规的冷却除 湿系统中加入了 25 重量比以上的乙二醇这在理论上可保证冷冻水冰点为 10 7 在初投资和运行费用方面要低于达到相同效果的转轮除湿和复合除湿 具有节能的作用 8 使用通风量调节控制装置 34 在冷却除湿机的蒸发器和冷凝器之间设计 一个由三块挡板组成并由曲柄机构驱动的挡板机构 通过改变挡板的相对位置 调节内通风口与外通风口的开度 控制通过蒸发器的湿空气流量 使除湿效率达 到最佳状态 同时 也为冷凝器散热提供了所需通风量 从而保证了制冷系统的 正常工作 该调节控制装置在准确及时地控制除湿过程的前提下 简化了除湿控 制的方法 可快速 准确地调节制冷系统的工作状态 从而有效地降低空气的相 对湿度 9 将冷凝水用于新风预冷 35 水箱通过将工程内部产生的冷凝水手机并存 储起来 咋爱通过水泵 经空气 水表面式换热器将新风预冷 从而达到回收利 用冷凝水冷量的目的 该技术一般用于国防地下工程 3 2 本文研究的内容及意义本文研究的内容及意义 本文主要描述的是关于 8kg h 柜式除湿机的设计 其中包括蒸发器和风冷冷 凝器的设计 压缩机 水冷冷凝器和风机的选型 本文中的除湿机使用的是运用 最为广泛的冷冻除湿技术 原理是将湿空气降温到露点温度以下 析出冷凝水 再到冷凝器里再热升温 降低相对湿度 从而达到除湿的目的 本文的设计思路是通过给定的条件计算系统热负荷并选择合适的压缩机 从 而得到确定的制冷量 并根据确定的制冷量求得最佳风量 其次根据热平衡计算 和制冷循环计算确定系统主要部件的额热负荷 并据此进行传热计算和结构计算 最后 根据阻力计算选择合适的风机 随着人们对生活品质的要求的不断提高 除湿技术越来越多的受到重视 除 南京工业大学本科生毕业设计 论文 9 湿机的市场前景也将会相当广阔 通过本文的叙述 将会加深大家对除湿机工作 原理和设计思路的理解 第四章 设计计算说明书 10 第四章 设计计算说明书 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 按相关产品确定 湿球温度 21 2 除湿量 8kg h 制冷剂 R22 4 2 制冷循环计算制冷循环计算 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 4g kg 湿球温度 21 2 比容 0 858m3 kg 露点温度 18 61 焓值 h 61 4kJ kg 相对湿度 60 h1 图 4 1 湿空气处理图 T d g kg d2 d1 1 2 h2 t2 t1 95 100 南京工业大学本科生毕业设计 论文 11 查产品样本 选定额定风量 苏州可林艾尔 型号 除湿量 kg h 额定风量 m3 h CFTZF7 7 2000 CFTZF10 10 2500 初步选取额定风量为 2200m3 h 处理后空气的除湿量 21 8 1000 13 4 10 37 1 2 2200 D ddg kg G 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 5kJ kg t2为 15 68 蒸发器热负荷 12 0 1 2 220061 442 5 13 86 36003600 G hh QkW 4 2 2 压缩机的选型 根据制冷量选择压缩机 品牌 美国谷轮压缩机 型号 ZF15K4E TED 制冷量 14 1kW 蒸发温度 5 水冷冷凝温度 45 风冷冷凝温度 45 输入功率 4 44kW 压缩机参数如下表 表 4 1 表表 4 1 压缩机参数压缩机参数 型号 ZF15K4E TED 输入电流 7 69A COP 3 18 排量 m3 hr 14 5 长度 宽度 高度 mm 241 244 442 净重 kg 39 第四章 设计计算说明书 12 接管尺寸 英寸 吸气阀螺纹接口 角阀排气管 11 4 1 油充注量 L 1 9 安装底脚尺寸 mm 190 190 底脚孔径 mm 8 5 功率级噪声 dBA 76 4 2 3 制冷循环系统 4 2 3 1 制冷循环系统的基本流程 调温除湿机的制冷循环系统主要由压缩机 蒸发器 两个冷凝器 一个水冷 冷凝器 一个风冷冷凝器 和风机等部件组成 其中水冷冷凝器主要是用来调节 除湿机的出风温度的 具体流程如图 4 2 所示 4 2 3 2 单级压缩制冷循环的设计计算 T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 蒸发器 2 风冷冷凝器 3 热力膨胀阀 4 干燥过滤器 5 贮液器 6 单向阀 7 电磁阀 8 水冷冷凝器 9 压缩机 图 4 2 调温除湿机的制冷系统流程图 南京工业大学本科生毕业设计 论文 13 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 4 3 得制冷剂各点的温度 压力 焓值 详细见表 4 2 表表 4 2 制冷循环各点制冷剂状态参数制冷循环各点制冷剂状态参数 状态点 参数 单位 R22 备注 1 1 t 5 等温线 t1与等 压线 p0的交点 就是吸气状态 1 点 1 p kPa 584 1 h kJ kg 406 71 1 v 3 mkg 0 041 1 s kJkg 1 7436 2 2 t 62 等焓线 h2与等 压线 p2的交点 就是压缩过程 线终点 2 2 p kPa 1730 2 h kJ kg 434 3 3 t 45 在 3 点 制冷 剂蒸汽开始凝 3 p kPa 1730 3 1 2 4 5 p 105Pa h kJ kg 图 4 3 R22 压焓图 第四章 设计计算说明书 14 3 h kJ kg 417 结 4 4 t 45 t4为饱和液体 温度 4 p kPa 1730 4 h kJ kg 256 37 5 5 t 5 t5为蒸发器入 口温度 5 p kPa 584 5 h kJ kg 256 37 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 详细参数列与表 4 3 中 表表 4 3 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 0 q kW 015 406 71 256 37qhh 150 34 2 单位容积 制冷量 v q 3 kJ m 0 1 150 34 0 041 v q q v 3666 83 3 制冷剂流 量 m q kJ s 0 14 1 150 34 m Q q q 0 094 4 压缩机单 位功耗 W kJ kg 21 434406 71Whh 27 29 5 压缩机理 论功耗 N kW 0 094 27 29 m Nq W 2 57 6 冷凝器单 位散热量 k q kJ kg 24 434256 37 k qhh 177 63 7 冷凝器总 散热量 k Q kW 0 094 177 63 kmk Qqq 16 7 南京工业大学本科生毕业设计 论文 15 8 制冷系数 0 150 34 27 29 q W 5 51 4 2 4 实际空气状态参数的计算 4 2 4 1 确定最佳风量 根据选取的压缩机的制冷量为 14 1kW 即蒸发器的实际负荷为 14 1kW 假设 G 1900m3 h 0 21 36003600 14 1 61 439 14 1 2 1900 Q hhkJ kg G 查焓湿图得 d2 9 75g kg 12 1 2 190013 49 758 32 D G ddkg h 再假定风量为 2000 m3 h 2100m3 h 2200 m3 h 依次计算除湿机的实际除 湿量 所得结果列在表 4 4 中 表表 4 4 风量与除湿量的关系风量与除湿量的关系 风量 m3 h 1900 2000 2100 2200 实际除湿量 kg h 8 32 8 40 8 366 8 157 由上表结果分析可知 当风量为 2000m3 h 时 该除湿机可达到最大除湿量 4 2 4 2 空气实际状态参数和实际除湿量的计算 h1 T d g kg d02 d1 1 20 h02 t02 t1 图 4 4 实际湿空气处理图 95 100 第四章 设计计算说明书 16 计算 2 点的实际焓值 0 0 0 21 36003600 14 1 61 440 25 2000 1 2 Q hhkJ kg G 0 2 d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 14 9 湿球温度为 14 14 含湿量为 9 9g kg 故 实际除湿量为 00 12 1 2 2000 13 49 98 40 1000 D G ddkg h 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 4g kg 焓值 h 61 4kJ kg 蒸发器出口空气状态参数 干球温度 14 9 含湿量 d 9 9 g kg 焓值 h 40 25 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 6 mm 正三角形排列 管间距 S1 25mm S2 21mm 铝箔片厚 f 0 2mm 片距 Sf 3mm 翅片高 h 9mm 铝 片导热 204W m K 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 5 南京工业大学本科生毕业设计 论文 17 其设计计算的具体内容及结果如下表 表 4 5 表表 4 5 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 b d mm 0 2122 0 2 bf dD 12 4 2 管内 径 i d mm 0 2122 0 6 i dD 10 8 3 当量 直径 ef d mm 1 1 2 225 12 430 2 25 12 430 2 bff ef bff SdS d SdS 4 58 S2 S1 S1 f Sf f d0 图 4 5 蒸发器结构参数示意图 第四章 设计计算说明书 18 4 沿气 流方 向的 套片 长度 L mm 2 5 21 65LZS 108 27 5 每米 管长 翅片 的外 表面 积 f a 2 mm 2 12 2 1 2 4 1000 1 225 21 6512 4 4 1000 3 b f f S S d a S 0 28 6 每米 管长 基管 外表 面积 b a 2 mm 1000 3 14 12 430 2 1000 3 bff b f dS a S 0 036 7 每米 管长 总外 表面 积 of a 2 mm 0 2800 036 offb aaa 0 317 8 每米 管长 内表 面积 i a 2 mm 3 14 10 4 1 10001000 i i d l a 0 339 9 肋化 系数 0 317 0 0339 of i a a 9 341 10 肋通 系数 1 0 317 25 1000 of a S 0 013 11 净面 比 1 1 25 12 430 2 25 3 bff f SdS S S 0 4704 12 最窄 面空 气流 速 max m s max 2 5 0 4704 f 5 315 管外空气侧参数计算管外空气侧参数计算 南京工业大学本科生毕业设计 论文 19 1 平均 温度 f t 0 12 27 14 9 22 f tt t 20 95 2 密度 f 3 kg m 查表 1 201 3 比热 p f c kJ kg K 查表 1 005 4 普朗 特数 Prf 查表 0 7028 5 运动 粘度 f 2 ms 查表 15 15 10 6 6 动力 粘度 f Pa s 6 15 15 101 201 fff 18 2 10 6 7 传热 系数 f W m K 查表 0 02598 8 雷诺 数 Red max 6 Re 1 201 5 315 4 58 18 2 10 fef d f d 1606 88 9 4排管 平均 表面 传热 系数 4 4 0 15 0 4 0 4 0 15 0 00140 2618 Re 0 00140 2618 1606 88 0 317 0 0389 d of bo a a 0 0114 10 实际 干表 面传 热系 数 of W m K 4max 2 3 2 3 Pr 0 0114 1 201 5 315 1 005 0 7028 fp f of c 92 329 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 1 h kJ kg 已知 61 8 第四章 设计计算说明书 20 2 空气 进口 湿度 1 d g kg 已知 13 4 3 空气 出口 焓 2 h kJ kg 已知 40 25 4 空气 出口 湿度 2 d g kg 已知 9 9 5 析湿 系数 12 0 12 61 440 25 1 00527 14 9 p f hh ctt 1 739 6 循环 空气 的质 量流 量 m da q kg h 0 12 3600 14100 360061 440 25 m da Q q hh 2400 7 循环 空气 的体 积流 量 v a q 3 mh 2400 1 201 m da v a f q q 1998 33 8 翅片 参数 m 1 25 12 4 m b S d 2 016 9 翅片 参数 max min 1 270 3 25 1 27 2 0160 3 25 m S S 2 142 10 翅片 参数 m 1 m 2 2 92 33 1 739 0 02598 0 2 of ff m 88 72 11 肋片 折合 高度 h mm 1 1 0 35ln 2 12 4 2 142 1 2 1 0 35 ln2 142 b d h 8 97 12 翅片 效率 f 88 72 8 97 88 72 8 97 f th mhth mh 0 83 南京工业大学本科生毕业设计 论文 21 13 当量 表面 传热 系数 j W m K 1 739 92 33 0 831 0 280 036 0 280 036 ffb jof fb aa aa 136 62 管内制冷剂计算管内制冷剂计算 1 单位 制冷 量 0 q kJ kg 已知 150 34 2 饱和 液体 比定 压热 容 pl c kJ kg K 查表 1 1836 3 饱和 蒸气 比定 压热 容 pg c kJ kg K 查表 0 7611 4 饱和 液体 密度 l 3 kg m 查表 1264 32 5 饱和 蒸气 密度 g 3 kg m 查表 24 79 6 气化 热 r kJ kg 查表 200 95 7 饱和 压力 s P MPa 查表 0 58 8 表面 张力 N m 查表 0 011 9 液体 动力 粘度 l Pa s 查表 2 045 10 4 10 蒸气 动力 粘度 g Pa s 查表 1 158 10 4 11 液体 热导 率 l W m K 查表 9 25 10 2 第四章 设计计算说明书 22 12 蒸气 热导 率 g W m K 查表 9 75 10 3 13 液体 普朗 特数 Prl 查表 2 6173 14 蒸气 普朗 特数 Prg 查表 0 9037 15 蒸发 器进 口制 冷剂 干度 1 0 1 150 34 11 200 95 q r 0 252 16 蒸发 器出 口制 冷剂 干度 2 已知 1 17 蒸发 器制 冷剂 平均 干度 12 0 252 1 22 0 626 18 总质 量流 量 m q kg h 0 21 3600 3600 14 1 200 951 0 252 m Q q r 337 63 19 管