各因素對轉(zhuǎn)輪除濕機性能影響的綜合分析(再生空氣的影響)-轉(zhuǎn)自除濕技師
3.2
再生空氣參數(shù)的影響
除濕轉(zhuǎn)輪中吸濕劑解吸再生性能主要體現(xiàn)在兩個方面：一是吸濕劑最終能夠達到的干燥狀態(tài)，這取決于吸濕劑的平衡含水量；二是達到最終干燥狀態(tài)的再生速率，這包括吸濕劑表面的汽化速率和吸濕劑內(nèi)部水分的擴散傳遞速率，其大小取決于以上兩種速率中的主要影響部分，主要是由速率較低的過程所支配；平衡含水量與再生速率是相互影響的，人們在應(yīng)用研究中側(cè)重于再生速率的影響。
轉(zhuǎn)輪除濕機中吸附劑的再生過程實質(zhì)是將水分趕出吸附劑，進入再生空氣的過程，吸濕劑的再生過程主要受到吸濕劑與熱空氣兩方面因素的影響。吸濕劑參數(shù)對除濕機性能的影響主要體現(xiàn)在：吸濕劑形狀、吸濕劑的放置方式、吸濕劑溫度等；熱空氣參數(shù)對除濕機性能的影響主要體現(xiàn)在：溫度、含濕量、流動速度、與吸濕劑的接觸情況等。在實際應(yīng)用中，更容易控制的是再生空氣的參數(shù)，因此人們更關(guān)注再生空氣對除濕機性能的影響：空氣含濕量不變時，提高空氣的溫度，不但可以加強汽化和帶走水分的能力，而且可以對吸濕劑進一步升溫，提高吸濕劑表里之間水分的擴散速率，對恒速干燥階段和減速干燥階段都有利，但是每種吸濕劑都存在允許的最高溫度值；空氣的含濕量越低，帶走吸濕劑中水分的能力越強，干燥過程的推動力越大，因而干燥速率越高；提高熱空氣的流動速度，可以有效地強化干燥過程，對傳熱和傳質(zhì)都有利，但是空氣流速大，與吸濕劑的接觸時間短，熱能的有效利用率降低；空氣與吸濕劑的良好接觸有利于吸濕劑的干燥均勻，合理安排氣流，獲得較大的氣固接觸面積，可以有效地強化再生過程。以下重點探討再生空氣的溫度、濕度和流速等參數(shù)對轉(zhuǎn)輪除濕機性能的影響。
3.2.1
進口處再生空氣溫度的影響
再生空氣的溫度是直接影響到轉(zhuǎn)輪除濕機性能的重要參數(shù)，若在較低的再生溫度下，轉(zhuǎn)輪中進行的主要是全熱交換過程；隨著溫度的升高，轉(zhuǎn)輪中吸濕劑解吸再生的趨勢才逐漸明顯，直至整個過程都是由解吸再生趨勢控制。人們希望能夠充分利用低品位的熱源來作為轉(zhuǎn)輪解吸再生的能源，低品位能源可能溫度不高，使得再生空氣被升溫的幅度有限。再生空氣溫度是如何影響轉(zhuǎn)輪除濕機的性能，再生空氣的溫度降至何值時仍可確保進行的主要是除濕過程，都是人們所關(guān)心的問題。所以確定再生空氣溫度對轉(zhuǎn)輪除濕機性能的影響，如何判斷轉(zhuǎn)輪中進行的傳熱傳質(zhì)過程是全熱交換過程還是吸濕-解吸再生過程，導(dǎo)致兩者分界點的再生溫度在何處，是本文研究的重點之一。
在轉(zhuǎn)輪式全熱交換器中，兩股空氣的主要過程是將處理空氣中的水分傳遞給再生空氣，并且將低溫側(cè)的溫度升高，此時轉(zhuǎn)輪除濕的數(shù)學(xué)模型應(yīng)該改為全熱交換器的數(shù)學(xué)模型；而且由于全熱交換過程最合適的熱空氣區(qū)扇形角jR是1800，若此時仍然按照除濕過程來設(shè)置再生區(qū)扇形角jR為900，也不能夠使全熱交換過程高效率地進行；此外作為全熱交換器的轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速也比除濕轉(zhuǎn)輪所要求的轉(zhuǎn)速要快得多[19]。這些都是研究轉(zhuǎn)輪除濕過程必需考慮的問題。
吸濕劑可能在不同的再生溫度下工作，此時除濕機的性能如何是人們關(guān)心的問題。吸濕劑的再生過程分為預(yù)熱期、等速干燥和減速干燥等階段，在不同的階段，溫度的影響是不盡相同的。再生空氣的溫度都高于此時吸濕劑的溫度，吸濕劑被空氣加熱，吸濕劑在向外蒸發(fā)水分的同時，溫度也升高，當吸濕劑的表面溫度與空氣的濕球溫度相等時就達到穩(wěn)定狀態(tài)。對于同一吸濕劑而言，如果再生空氣的溫度升高，會使吸濕劑的表面溫度上升，吸濕劑的表面溫度上升之后，其表面的蒸發(fā)壓力也提高了，即與吸濕劑表面接觸的空氣的水蒸汽分壓力提高，這樣可以使再生的速度增加，縮短再生的時間。對于不等溫的吸附體系，可以利用“溫度波”與“濃度波”概念來分析吸附干燥過程。在一般情況下，溫度比質(zhì)量傳遞要快，即“溫度波”走在“濃度波”之前。溫度波的前沿速度與溫度無關(guān)，在理想的情作者認為：判斷轉(zhuǎn)輪中進行的主要是全熱交換過程還是除濕-解吸再生過程的關(guān)鍵是看轉(zhuǎn)輪除濕機出口處處理空氣的露點溫度，空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)狀態(tài)點的露點溫度所對應(yīng)的再生空氣溫度可作為兩者的分界點。若出口處處理空氣的露點溫度低于空調(diào)送風(fēng)狀態(tài)點的露點溫度，轉(zhuǎn)輪中進行的主要是吸濕-解吸再生過程；若高于送風(fēng)狀態(tài)點的露點溫度則可認為進行的主要是全熱交換過程，此空調(diào)系統(tǒng)達不到設(shè)計的濕度控制要求；因此轉(zhuǎn)輪除濕供冷空調(diào)系統(tǒng)的參數(shù)控制應(yīng)該以此為依據(jù)。
3.2.2
進口處再生空氣濕度的影響
吸濕劑的再生過程實際是吸濕劑的干燥過程，此時推動水蒸汽由吸濕劑向再生空氣傳遞的動力是吸濕劑表面的水蒸汽分壓力與再生空氣中的水蒸汽分壓力之差。除濕機進口再生空氣的濕度對除濕機性能的影響的研究并不全面，對于這種因素的影響應(yīng)該結(jié)合溫度的影響來共同考慮，這是因為再生空氣比吸濕劑的溫度高，因而傳遞熱量給吸濕劑，使吸濕劑的溫度同時升高。再生空氣中的水蒸汽分壓力主要與大氣壓力和空氣的含濕量有關(guān)[4]。
式中：
Pw：水蒸汽分壓力（Pa）
B：
大氣壓力（Pa）
d：空氣含濕量[kg
(kg干空氣)-1]
當大氣壓力和空氣中的含濕量不變時，升高空氣的溫度，水蒸汽的分壓力是不會改變的，但是飽和水蒸汽分壓力增加，從而使空氣的相對濕度減小，即空氣的不飽和程度增大，這樣使得再生用的熱空氣具有更加強的接受水蒸汽的能力；這時轉(zhuǎn)變成主要是再生空氣溫度對轉(zhuǎn)輪的解吸再生性能的影響。若再生空氣的溫度不變，減小空氣的相對濕度，空氣中的水蒸汽分壓力減小，加大了與吸濕劑表面接觸的空氣的水蒸汽分壓力之差，從而加強了水分傳遞的推動力。此時將再生空氣的相對濕度降低的實質(zhì)是需要進行除濕的，或者是將室外新風(fēng)與循環(huán)風(fēng)進行混合得到，以獲得較低的相對濕度（含濕量）。再生空氣被加熱的過程是等濕加熱過程，一般是在加熱之前來改變其含濕量。與干球溫度相比較而言，再生空氣的濕度對除濕轉(zhuǎn)輪的性能影響較小，而且控制也更為復(fù)雜。但是了解再生空氣濕度的影響可以為轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)在不同地區(qū)、不同時間的應(yīng)用所采用的技術(shù)措施提供參考。
3.2.3
再生空氣流速的影響
再生空氣的流速直接影響吸濕劑再生速度的大小，對流換熱系數(shù)因流速的增加而增大，傳熱系數(shù)也因流速的增加而增加，這樣使總的再生過程時間都縮短了；而且可以通過調(diào)節(jié)再生空氣的流速來適應(yīng)處理空氣流量及狀態(tài)參數(shù)的變化?？傊偕諝饬魉俚脑黾訌娀嗽偕^程，使得轉(zhuǎn)輪的再生速度加快，但是此時不改變再生區(qū)扇形角，可能會再生后的轉(zhuǎn)輪區(qū)域被加熱，升高吸濕劑的溫度，從而影響吸濕過程的進行；而且從系統(tǒng)的能耗考慮，流速增加會導(dǎo)致再生熱量的需求增大，在轉(zhuǎn)輪再生側(cè)的換熱效率降低，系統(tǒng)的COP將下降；所以在額定工況下應(yīng)慎重考慮改變空氣流速，若改變再生空氣流速，應(yīng)相應(yīng)調(diào)節(jié)再生區(qū)扇形角，再生空氣的溫度等參數(shù)，在實際的應(yīng)用中，用戶來改變再生區(qū)扇形角是不可行的，因此多采用調(diào)節(jié)再生空氣溫度的方法。
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