低温高效转轮除湿机设计分析

胡树锋

珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070

在现代科技不断发展的过程中，除湿技术已经应用到各个行业，尤其是在进行除湿空调系统设计时，因为相关系统的性能更加稳定且除湿量比较大、使用寿命更长、使用的设备比较简单，所以可以实现湿度的有效控制。对于转轮除湿空调系统的建设来说，转轮芯体属于系统的核心部件。要想提高除湿的性能，就需要引进更加先进的材料和设备。可以采用多种手段，对材料进行科学的处理，并且构建相关模型，提高系统的设计水平。

一、本体参数的影响及控制措施

(一)本体影响因素

如图1所示，在对本体参数进行提取时，主要是对转轮设备吸湿剂材料的质量分数进行测算和研究。有些设备的参数是由吸湿剂材料性质决定的，例如材料的直径过小，就可以减少扩散距离，增加气流的穿透性阻力。有些设备在应用时，本体参数是由转轮构件的形状决定的。有些设备的本体参数是由运行期间产生的气流决定的。吸湿剂材料的温度过高，可以提升表面水蒸气的压力。如果内外温度差异比较大，外表面的温度高于内部构件的温度，在综合的影响下可以减少内部扩散的推动力，设备的运行速度，会对应用性能产生直接性的影响。在提高设备运转速度的同时，可以增加换热效果。但如果再生区域的停留时间过短，就会降低综合除湿效果。设备转速的降低，还会导致再生区域的吸湿剂失去功能作用。在对设备的运转速度进行控制时，可以从COP和除湿的剂量等方面进行有效的考虑。设备的再生扇形角，体现了再生的吸湿剂材料与功能之间的关系。构件的不同，导致设备的除湿功能存在一定的差异，例如固定的条件下，会产生不同的功能效果。扇形角过小，就会降低设备的功能效果，构件过大，也会降低除湿水平。

图1 设备运行原理

(二)控制措施

在对设备的本体参数进行控制时，可以从再生区的扇形角设计方面进行综合考虑。还需要选择合适的吸附剂，要保证选择的材料类型，能够满足系统的运行需求，并且对出口区域的空气湿度进行严格的控制，降低单位的容量消耗程度。在对转轮设备的再生区进行设计时，可以将其设置为转轮设备总面积的1/4。在对系统的功能进行调整时，如果用户存在空气湿度的调整需求，需要进一步转变扇形角的设计形式。如果通过扇形角的有效控制，就要对设备的除湿能力进行全面的调控。如图2所示，通过根据不同的设备类型，选择不同的控制模式，例如可以通过对设备的运转速度进行有效的控制，增加换热的效果。

图2 设备优化设计

二、空气参数的影响及控制措施

(一)预冷设计影响因素及控制措施

除湿机空调系统在运行期间，主要是对空气和再生的空气进行有效的处理。需要对空气参数的影响程度进行全面的了解，才能选择合适的系统运行方式，并且对各项设备进行优化配置，增强设备的运行效果。除湿机设备在使用期间，处理空气的进口，会受到系统运行形式的影响，例如，回风系统是按照内部空间的温度进行参数设置的；全新风系统的进口，一般是按照室外环境温度进行参数设计；混合系统可以通过新风、回风比例的调节，对运行温度进行有效的调控。在对不同温度环境下的等温线参数进行分析时，可以得知同一种类型的吸附剂材料，在相同的压力条件下，运行温度越高，吸附能力越低。吸附剂材料的功能水平，也会随着环境温度的变化，而产生一定的差异。在进行实际设计时，需要通过降低进口的温度，增强设备的应用性能。在进行预冷设计时，制定科学合理的预冷措施，可以增加系统的冷量，增加量在13%左右。但在进行设计时，需要提供充足的冷源，才能保证系统的正常运行。在对空调系统进行预冷设计之后，可以减少传热的动力，实现对这一期间的其他因素干扰情况进行全面的控制。

(二)空气流量影响因素及控制措施

系统在使用期间，如果干球的温度属于相同状态，外部环境中的水蒸气压力接近饱和数值，可以为系统功能的运行，提供充足的推动力。如果干球的含湿量相同，空气中的相对湿度数值会不断增加，设备的表面空气饱和水蒸气分压力数值，会不断降低。在相同的条件下，干球温度会随着湿度的升高，而产生增加的情况。设备表面饱和空气温度数值的增加，会对除湿效果产生不良影响，总湿度数值的增加，会导致水蒸气压力的升高。

在对这一问题进行处理时，需要对除湿环节的影响因素进行全面的考虑，要将湿度条件作为标准的衡量依据。因此在对外部环境的露点温度进行控制时，需要将其作为控制量。在空气不断流动的状态下，速度越低，与吸湿剂材料之间的能源交换越充分，但单位面积下的处理数值比较小，会增加对流的换热系数。速度的增大，会缩短空气环境与吸湿剂材料之间的接触时间，导致外部环境条件达不到预定的标准。如图3所示，在对空调系统进行设计时，需要根据空气的流速，对各项功能进行适当的调整。要想对空气流速进行有效的处理，需要根据实际工程的运行情况，选择合适的空气流量处理措施。在对空气流量进行控制时，要严格按照转轮的额定流量，对其进行有效的调控，空气环境下的流量数值，不能超过设备的额定数值。

图3 部件优化

(三)吸湿剂影响因素及控制措施

除湿转轮设备在运行的过程中，内部吸湿剂的解吸再生性能主要体现在两个层面。一种是吸湿剂在使用一段期间之后，最终会出现干燥的状态，这一状态的发生，会受到吸湿剂内部平衡含水量的影响。另一种是吸湿剂达到最终干燥状态之后，会产生再生速率，这取决于吸水剂材料表面的汽化速率、内部水分扩散传递效果的影响。再生速率的大小，也会受到相关因素的影响，平衡含水量的数值变化，与上述参数的大小存在一定的影响关系。设计人员在对设备的除湿功能进行研究时，需要将再生速率的影响作为主要的研究部分，要通过这一区域的有效调控，增强设备的应用性能。

设备内部的吸附剂材料再生程序，是将水分清除、吸附处理的全过程。吸湿剂材料的参数数值与设备的性能存在重要的影响，主要包含了材料的应用方式，热空气等参数也会对设备的性能产生一定的影响，主要存在流动状态和湿度数值等干扰因素。在进行设备使用时，空气等参数的控制方式比较简单，可以通过提高空气的湿度含量，使得吸湿剂在使用期间，能够达到温度上升的现象，实现均匀状态的干燥处理。空气中的湿度因子数值越低，干燥反应就越大。在对热空气状态下的推动速度进行增强时，可以对干燥环节进行强化处理，但如果空气流速超出固定的限值，就会对热力能源的利用率产生一定的影响，甚至会引发资源浪费等问题。空气与吸湿剂之间的接触程度，与气流的安排存在一定的联系，要保证接触面良好，才能促进再生过程的开展。

(四)空气洁净度影响因素及控制措施

利用除湿机设备对空气与再生空气的洁净程度进行处理时，最终的处理效果会对吸附剂的应用性能产生直接性的影响。转轮除湿机设备不仅可以吸附空气中的水分，还可以对空气中的微小颗粒进行有效的处理，降低吸湿剂裂化问题的发生程度。吸湿剂在使用期间，一旦出现裂痕，会导致空调系统运行期间的COP以及冷量减少35%左右。在对这一问题进行防控时，可以在空调系统内部增加空气过滤器，对进入设备的杂质进行有效的处理。但因为设备在运行过程中，会增加子系统的运行难度，增加了系统的运行成本。在对系统进行设计时，不仅要增加财力资源的投资力度，还需要对系统原有的运行方式进行全面的改善，才能保证空气过滤器设备能够稳定运行。在增设空气过滤器设备之后，还需要对设备进行定期的清洗，才能避免内部的灰尘对系统的正常运行产生不良影响。

(五)设备影响因素及控制措施

要想延长除湿设备的使用寿命，在对隐患问题进行防控的过程中，不仅要对市场上一些新型的空气过滤器设备进行重点关注。在对设备进行改良时，还需要缩小设备的体积，降低设备的运行能耗量，避免影响系统的运行效果。在对系统进行优化设计时，还可以构建数据模型，对转轮除湿机设备的运行性能变化趋势进行模拟。通过提取相应的数据信息，为设计工作的开展，提供有效的支持。在对系统进行优化时，可以应用再生温度比较低、性能更加优异、结构紧凑的设备。在对除湿机设备进行选型计算时，需要对各个部件进行优化处理，确保各个部件在使用时能够发挥更大的作用，还要通过部件的科学组装，提高设备的运行水平。在对组装完成之后的除湿机设备进行性能测试时，需要对不同温度环境下除湿机设备的运行能力进行全面的检测，对各项数据信息进行对比和分析，从中选择最优的参数进行设备的设置。另外，还要对设备运行期间可能出现的故障问题进行预测，并且制定科学合理的措施，对问题进行全面的防范。要通过选择最优的吸附剂品种以及除湿机类型，提高空调系统的运行效率，降低整体的能源消耗量。

结语

综上所述，转轮除湿机设备在运行过程中，会受到多元素因素的影响，容易出现故障问题。设计过程需要对这项设备的应用性能进行全方位的分析和研究，才能通过设备的合理配置，构建综合空调系统。在进行除湿机设备应用时，转轮本体参数是由生产商确定的，变化幅度比较小。在对影响设备性能的因素进行分析时，需要优先考虑空气等参数的影响，还要做好露点温度的控制。要尽可能提高除湿机设备的运行水平，为系统的高效使用提供有效的支持。