常用除湿方法和原理简介
空气的相对湿度与工业生产和人们的生活密切相关.除半导体除湿方法外,较常用的除湿方法有以下3种:
制冷冷凝除湿法
近年来空气除湿技术发展迅速,此法是将空气冷却到露点温度以下以析出其中所含水分.其工作原理是:通过系统制冷剂的吸热作用,将蒸发器外表面的潮湿空气温度迅速降至5℃左右使其结露,从而除去空气中的水分.因为是将湿空气冷却至露点温度下,故也称为露点法.传统的空气除湿普遍采用冷凝法,但它在简单方便的同时也存在以下缺点:
1)待处理空气温湿度低时,能耗大,且低温时压缩机无法启动,因此冬季除湿效率低.
2)除湿空间湿负荷较大时,待处理空气需要降
到很低的露点温度,从而要求蒸发温度低,由此会导致蒸发器表面结霜.
3)除湿设备结构复杂,耗电量大.4)采用氟利昂作制冷剂对大气臭氧层有破坏作用.
静态吸附除湿法
它是利用液体吸湿剂(如溴化锂,氯化锂)和固体吸湿剂(如硅胶)来吸收空气中的水分.由于吸湿剂的吸湿量有限,只能适用于有限的封闭空间,同时吸湿剂需要定期更换,对大空间和有严格除湿要求的场所难以适用,因此应用范围较小.
固体动态吸附除湿法
固体动态吸附除湿法是在利用固体吸湿剂吸附的同时对吸湿后的吸附剂进行再生,使其循环使用,从而保证整个除湿过程的连续进行.
其优点在于:
1)处理空气量大.吸附剂为无机盐,吸水性强,从而吸湿量大.
2)在低温低湿状态时易获得低露点的空气.
3)再生热源除采用电能外,还可利用太阳能,蒸汽,煤气,工业余热等低品位能源,节能环保.
4)无须采用氟利昂,避免了氯氟烃对大气的污染和臭氧层的破坏作用.
5)吸附设备旋转部件少,结构简单,维护方便,噪音低,运行可靠性高.
此法典型的结构是转轮除湿机,具有体积小、安装简便、除湿换热性能好等优点,目前广泛应用于金库通风、洁净车间、室内冰场等众多领域中.
固体吸附除湿的工作原理
转轮式除湿器的主体结构是一个不断转动的蜂窝状干燥转轮,用载有固体吸湿剂的特殊复合耐热材料制成.转轮内用隔板分别分为270°和90°的两个扇区.前者用来处理湿空气,后者用作空气再生.当湿空气进入270°扇形区时,空气中水分子被转轮内的吸湿剂吸收,干燥后的空气通过风机送出;吸收了水分子的转轮扇面饱和时自动转到再生空气端扇区再生.再生过程中,加热后的空气进入再生区扇面,将已饱和的吸附剂内的水分蒸发出来并带走,恢复吸附剂的吸附能力,由此整个除湿过程得以连续进行.再生空气温度越高,带走吸附剂中的水分就越多,吸附能力就越强,产生的制冷量也越大.但再生空气温度过高时,外界热量消耗增大,制冷效率变小,因此再生空气的最佳温度还需进一步研究.由于固体剂吸附剂不受露点温度影响,可达到很低的相对湿度,故适用于低温低湿的空调环境.
转轮除湿机加蒸发器和冷凝器后可成为除湿、降温的新型空调系统.这种空调系统可利用天然气、太阳能、工业余热等作为热源,减轻了对电力的依赖,同时避免了氯氟烃的污染,被认为是R12或R22空调系统的替代方案之一,具有广阔的应用前景.固体除湿空调系统一般由除湿转轮,热回收转轮,增湿冷却器及加热器组成,按制冷循环方式可分为开式通风型,再循环型和dankle型.
开式通风型循环中,室外空气经过除湿轮时,其中的水蒸气被吸附剂吸附,同时吸收大量的吸附热后进入显热交换器与再生气换热,冷却,再进入蒸发冷却加湿器进一步加湿冷却,最后送入室内.控制这一过程的目的是要使处理后的新鲜空气的温湿度低于室内空气,以满足室内热负荷的要求;另一方面,室内需要再生的空气经另一个蒸发冷却加湿器加湿冷却后,与进入的室外空气换热升温,进入用废热或太阳能作热源的加热器后温度再次升高至除湿轮入口所需的再生温度,再进入除湿轮使吸附剂再生,从而吸附制冷循环得以进行.
固体除湿的材料主要有硅胶,分子筛,活性炭,氯化锂,沸石等.目前较多的是采用硅胶作为除湿剂.
关于除湿器性能计算的理论主要有相似分析理论,波理论,传热传质扩散的有限差分数值分析理论等,随着计算机技术的迅速发展,越来越多的科技人员采用差分等方法来计算除湿器性能.
固体除湿空调系统的研究现状
转轮式空调系统广泛应用于药品,食品,夹层玻璃等湿度要求严格的生产厂房以及对空气有低温要求的场合.目前欧美国家的大型除湿机主要采用吸附式转轮除湿机,日本也成功研制了吸附式转轮除湿机并应用于船舶,炼钢,化工,制药,食品等许多工业领域.吸附式除湿空调系统在国外已得到重点发展.
美国的太阳能研究所,国家再生能源研究室,威斯康星大学太阳能实验室,佛罗里达太阳能中心,澳大利亚新南威尔士大学机械工程学院,日本SHARP公司等许多著名的科研院所,大学,公司都有研究人员从事除湿型空调系统的研究工作,国内也有西工大等院校从事固体除湿空调系统方面的研究.目前国内主要有以下几个方面的研究:
1)转轮除湿器性能的影响参数:转轮除湿器是固体吸附除湿系统的核心部件.近年来对它的研究十分活跃.
2)给出了转轮除湿器的数学模型并器性能好且COP较高.
3)换热器效率越高,系统制冷量越大,COP也增大.
4)蒸发冷却效率对系统的影响可以忽略.同时指出采用预冷装置可提高制冷量,增加COP值,有利于系统性能的改善.