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浅析蜂巢转轮除湿原理
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蜂巢转轮的构成

蜂巢转轮包括蜂巢转轮轮体、蜂巢固定架、中心轴承、齿轮(链轮、皮带轮)与电动机。蜂巢转轮轮体是由陶瓷纤维及有机添加剂制成的陶质蜂巢轮体,再以分子筛及硅胶为基材经高温烧结使之表面坚硬并强力吸附于蜂巢内部,在陶瓷纤维转轮的表面均匀布着许多细微小孔,如此大大增加了与潮湿空气的接触面积、提高吸湿能力。

由于采用了陶瓷纤维,蜂巢转轮轮体有不易脱落、无粉末化、不老化、可重复清洗再使用的优点;蜂巢固定架两端用高度密封性能的硅橡胶制成的隔板将转轮整个表面分成三个扇区:除湿区、再生区和冷却区;通过电动机带动齿轮(链轮、皮带轮)转动使蜂巢转轮轮体在蜂巢固定架的密封区内围绕中心轴承连续转动、从而除湿区、再生区和冷却区可以连续交替循环的工作。

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图1: 蜂巢转轮轮体

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图2: 蜂巢转轮

蜂巢转轮除湿原理

当需要除湿的潮湿空气(称处理空气)进入除湿处理区域,进入除湿处理区的空气首先经过冷却后由转轮底部慢慢通过转轮的细微小孔流向转轮上部,湿空气中的水蒸气被转轮中的活性硅胶及分子筛所吸附,从而得到干燥,干燥后的空气则通过送风机送出;随着吸收水分的增加,处理扇区渐渐趋于饱和状态,为了其稳定的除湿性能,就需要对转轮中的吸湿剂进行再生还原,这时,趋于饱和的转轮除湿区在马达的驱动下,慢慢转入再生区域,开始再生过程(实质是将水分赶出吸附剂,进入再生空气的过程)。

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图3 : 蜂巢转轮除湿原理图

再生区的空气通过过滤和高温加热后以与除湿区相反的气流方向通过转轮,饱和状态下的扇区经过高温空气加热升温后,吸附能力大大下降,水分快速蒸发、释放出来,释放出的水气通过再生风机排出;由于再生过程转轮轮体温度升高,为了维持高效的除湿能力需要对其降温,这时,再生区慢慢转入冷却区,开始冷却过程,冷却区利用部分经过过虑、冷却、除湿后的干燥气体对经过再生空气处理的再生区域进行冷却和排出残留的有水分的空气,从而恢复到吸收能力强的吸湿区,冷却区排出的空气再次进入循环。

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图4: 除湿区空气流向

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图5 : 再生区空气流向

影响转轮除湿性能的因素

· 转轮本体参数的影响

· 吸湿剂质量分数的影响

除湿转轮是由不能吸湿的支撑材料和吸湿剂组成的,吸湿剂所占总的质量的百分比称为吸湿剂质量分数f。研究表明,在相同的质量下,f值增大,吸湿剂的质量增加,除湿机出口的空气湿度降低,在0~0.6之间,吸湿剂质量分数对除湿性能的影响最大,超过0.6后其影响能力大为减弱,在实际应用中一般取f值为0.8~0.85,而且减小金属支撑材料的比例也可以有效降低除湿转轮的总热容量,有利于改善转轮系统的除湿性能。

· 吸湿剂表面积的影响

吸湿剂表面积即与气体接触的面积:小孔越多,孔径越小,接触面积越大越有利于吸湿,并且减少吸湿剂内部扩散的距离,缩短了再生阶段的时间,但是会使气流穿透阻力增加。

· 吸湿剂温度的影响

吸湿剂的温度:在除湿区处理过程中吸湿剂温度相对需要较低,同一吸湿剂温度越低吸湿能力越强,而在再生处理过程中的吸湿剂温度越高,越有利于提高吸湿剂表面水蒸汽的压力,加速吸湿剂水分的汽化。

· 转轮转速的影响

转轮转速:提高转速可以使换热效果增强,但是这样由于吸湿剂在再生区停留的时间变短,得不到充分的再生,会使除湿效果降低;转速太低则使吸湿剂在除湿区停留的时间过长,会造成靠近再生区的部分区域的吸附剂由于饱和而失去继续除湿的能力,也会降低除湿效果;所以根据实际情况选择合适的转速是较关键的步骤,一般转速为8~22r/hr。

· 再生区扇形角的影响

再生扇形角主要体现了除湿区与再生区的吸湿剂所占的比例;在空气流量一定的条件下,再生区扇形角太小会使吸附剂不能充分再生,降低除湿效果;再生区域太大,又会使除湿区域与冷却区域减小,吸附剂得不到充分冷却,也会降低除湿性能,因此必定存在一个最优比例。

在实际应用中,对再生区扇形角的要求应该兼顾以下方面的考虑:吸附剂再生容易,并且能够得到充分再生;出口处的处理空气湿度也可以降得很低;除湿机具有较高的性能系数。满足以上综合要求才能够可以较好地确定再生区扇形角。一般情况下,因为再生空气的温度较高,转轮的再生区域约占转轮总面积的1/4,即再生区扇形角为90°。若改变再生空气温度、再生空气的流量等,为使之能够有效再生,都需要改变除湿转轮再生区扇形角。

· 空气参数对转轮除湿性能的影响

转轮除湿系统中的空气包括处理空气和再生空气,处理空气的参数(温度、湿度、流速等)直接影响到转轮除湿机的除湿性能,而再生空气的参数(温度、湿度、流速等)直接影响到除湿机的再生性能,进而影响除湿机的吸附除湿性能,因此这两者是相互制约的。了解两类空气中各参数的影响,对于配置合适的系统,使之高效、节能运行是有利的。

·进口处处理空气温度的影响

分析吸附剂在不同温度下的吸附等温线可以知道同一类吸附剂在相同的压力下,温度越高,吸附剂的吸附能力越低;吸湿剂的吸湿性能也是随着空气温度的升高而降低的。在实际工程中通过降低进口空气的温度来提高除湿转轮的性能,可以通过预冷措施来降低除湿转轮进口的处理空气温度,使转轮对较低温度的空气进行除湿。

· 进口处处理空气湿度的影响

在干球温度相同时,空气的相对湿度越大,其含湿量也越大,空气中水蒸汽的分压力越接近饱和水蒸汽分压力,与吸湿剂表面空气的压力差增大,增大了除湿的推动力,可以使设备的除湿量增加;在含湿量相同时,空气中水蒸汽的分压力是定值,此时空气的相对湿度越大,其干球温度越低,除湿转轮表面空气的饱和水蒸汽分压力越低,有利于除湿过程的进行。

在相对湿度相同时,空气的含湿量越高,空气的干球温度也越高,处理空气的温度升高会使得除湿转轮表面的饱和空气温度升高,从而使之饱和水蒸汽分压力也升高,这对于空气的除湿是不利的;但是空气含湿量的增加会使得空气中的水蒸汽分压力相应升高,这是除湿的有利因素;因此对除湿过程的影响需要将两者综合考虑;实际应用中,将空气的露点温度作为空气湿度的控制量。

· 处理空气流速的影响

空气的流速越低,空气与吸湿剂的接触时间越多,两者之间的热、质交换也越充分,但是单位面积的处理空气量较小。增大空气的流速,会使对流换热系数和传质系数增加,这是空气与吸湿剂之间的对流传质的有利因素;但是风速增大也使两者之间的接触时间缩短,可能会使得处理空气在转轮中还没有被有效除湿就出转轮,对除湿不利,可能导致空气不能达到预定的湿度。故合适的空气流速也是转轮除湿系统的重要参数·处理空气流速对于实际工程应用的影响主要体现在处理空气流量的确定,在除湿转轮的规格确定之后,处理空气的流量不应该超出转轮的额定流量。

·再生空气参数的影响

在实际应用中,更容易控制的是再生空气的参数,因此我们更关注再生空气对除湿机性能的影响:空气含湿量不变时,提高再生空气的温度,不但可以加强汽化和带走水分的能力,而且可以对吸湿剂进一步升温,提高吸湿剂表里之间水分的扩散速率,对恒速干燥阶段和减速干燥阶段都有利,但是每种吸湿剂都存在允许的最高温度值;空气的含湿量越低,带走吸湿剂中水分的能力越强,干燥过程的推动力越大,因而干燥速率越高;再生空气的流速直接影响吸湿剂再生速度的大小,对流换热系数因流速的增加而增大,传热系数也因流速的增加而增加,这样使总的再生过程时间都缩短了;而且可以通过调节再生空气的流速来适应处理空气流量及状态参数的变化。

总之再生空气流速的增加强化了再生过程,使得转轮的再生速度加快,但是此时不改变再生区扇形角,可能会再生后的转轮区域被加热,升高吸湿剂的温度,从而影响吸湿过程的进行;而且从系统的能耗考虑,流速增加会导致再生热量的需求增大,在转轮再生侧的换热效率降低;所以在额定工况下应慎重考虑改变空气流速,若改变再生空气流速,应相应调节再生区扇形角,再生空气的温度等参数,在实际的应用中,用户来改变再生区扇形角是不可行的,因此多采用调节再生空气温度的方法。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (10/19/2012)
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佳工网友 于1/11/2013 7:10:00 PM评论说:
在距邦公司看不到的资料 在这看到了 。。。。(电话:13411521451)


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