（船舶与海洋结构物设计制造专业论文）舰船温湿度调节系统的优化设计及控制.pdf

两北工业大学顾仁学位论文 摘里 摘要 本论文的研究工l 乍泉源予为海军$ 睦供除濑审岭设冬的工程项目。对海军来魄由于 海上湿度徽大，加一必乏天的商温天气，e 0 在离温、高瀛的环境下，给设备魇晚艇工作入 员带来诸多的危害。所以，海军对于可进行除漫、降激的温湿度调节系统的需求极为迫 切。本研究即是围绕此需求而展开的。 首先，对除湿$ 瞧岭的诸多机理展歼研究，探索舆商环保、节能的除湿 嘴暇，方法 干式固定床型除湿方察和太阳能固f 娥研，式制冷方案：甩予式固定滚型除温代替目 盼常用的转轮式除瀑，这已成功地投 我们盼圈重映旒，运行高效；用太曙能固体吸附 式铕撇惜目前常用的蒸汽压缩桃带冷。然髓在i ，瑾确t ，对豫温和制冷进行集成，组 成个完憋的除黼岭系统一太阳能开式循环除黼岭系统，希望以此代替目前我们 在工程中国于式固定床鼙除温和蒸静蕊魏滴灞舻瓠酗l 蝴集成系统。该系统保持了既有 鲍功能，既可以单独进行除滠供于蒯或黝冷徵冷网运 矗还可以进矧臻规和高龄的协作 镁于冷醍趱行；并弱整个系统的主要麓耗来巍太阳能，往萁环绦、节髓。 其次，着重对在恶劣工作环境下，除湿制冷系统的控常i 系统进行设计，工程中选用 了阻可编稻懿穗为揍0 酌控皋l 系统。实际敝糟证萌，该设诗系统是个简单实糟、焘 效可行、可靠稳定的工程自动化测控系统，具有很强的推广应用价值。 本深疆豹磷究，结合了实际工稔颈强酌袋功实施，在尽哥熊的清嚣下，为实舔工程 项目的进一谚枕化寓施提供理论指导：并且对于开发新的环保、节能空调也有非常大的 攘广意义，葙蓿本麟 羚系统会蠢莛簿静纛躅i i 暴。 荚涟谲：混度、瀵壤、除澄、专泠、太鞫戆、爱式疆环除匿肇羚系统、编戳器 耍j ! ! ：些= 苎鲎堡圭兰垡照塞 垒! ! ! 熙! ! a b s t 致a c 重 t h er e s e a r c hw o r ko ft h i st h e s i s i sd c 虹v e df r o mt h e p r o j e c t o fp r o v i d i n gt h e d e h u m i d i f i c a t i o n 甜试r e f r i g e r a t i o ne q u i p m e n tf 研o u rn a v y a sf o rn a v y , t h ch i g hh m r d d i t y s u r r o u m 堍b y t h es e ai sv e r yh a r m f u lt ot h ed e v i c e sa n dn mo nt h e v e s s e l s , e s p e c i a l l yi n t h e s l i m m e rw i t hh i g ht e m p e r a t u r ea n dh i g hh u m i d i t y s oi ti sv e r yn e c e s s a r yf o rn a v y1 0e q u i p d e h u m a d i f i c e a i o n & r e f r i g e r a t i o n 删班血塔s y s t e m m yr e s e a r c h w o r k i s c a r r i e d o u t t o t h i s t a r g e t f i r s t l y , id om y w o r ko nt h em 瓤m e c h a n i m a so fd e h 瑾n i d i f i c a t i o n & 糟蜗删m ， m s m h i n ge n v i f o n m e n t - p r o t e c d n g a n de n e r g yd t i c i e n tm e d x ) 凼o fd e h u m i d i t i c a l i o n & f e 黼g e l a i i 黼一一酊f i x e d b e dd e h t m a i d i f i c a l i o n & s o l a r 赫1 e f 豁s o l i d a b s o r p t i o n r e l i i g e r a f i o n 。d r yf i x e db e d d 咖功i d i 6 c 鲥0 i lh a sb e e n p 哦i np r d c t i c es u c c e s s f u l l yi n s t e a d o f w h e e ld e h t m a i d i i i e a t i o n s o l a r e n e r g y s o l i d a b s o r l 蜮o nr e f r i g e r a t i o n 霹建吲睫哦嚣f o r e v a p o r a t i o nc ( 咖牌r e f r i g e r a t i o n o n t h eb a s e so f 船r e s e a r d a i r 强ii n t e g r a t e 脚f i x e d b e d d 翻谢螽d 蕾洳w i t h s o l a r e n e r g y s o l i d a b s o r p t i o n r e f r i g e 趟o n i n t o a w h o l e 对蹴m 一 一o c s ，w h i c h i sd r i v e db ys o l a r 目赋阱ih o p et h i sd e s i g nc a nr e p l a c et h ei n t e g r a ls y s t 啪o f d r yf i x e db e dd e h u m i d i f i c a t i o n & e 嘲p o j i a l i o nc o m p r e s s o r 擞麟g e e 链i 锵i no 疆p r e s e n t p r o j e c l s e c o 鞭觏m o s tr e s e a r c hw o r kh a sd o n e f o rt h e 曲嫩s y s t e r r la c c o r d i n gt o r e q u i r e m e n to f r t m n i n g i nt h eb e d s u 盯烈m d i i 骣p l cc o n t r o l u n gs y s t e m i sr e c o m m e n d e d , w h i c h i s p r o v e d r u n n i n g e t 赫e n t l y a n d r e l i a b l y t h em 辩鲫蛾w o r ki sc o m b i n e dw i t ho l , a a c t u a l 删。呜a n di tw i l lp r o v i d er a t i o n m 喾斑瞳辨i n 嘲翠f o r o u r p r o j e c t i n l h e f l 1 1 1 1 陀a g i l l o r e 嚣翠髑滁i r i s v 叼u s e f u l t o m e l i o r a t e t h es u r r o u n d 吨o nt h en a v yv e s s e l s , a n da l s oh e l p f u lt od e v e l o pn e wa i r - c o n d i t i o n e r , ib e l i e v e 她髓酬躺鲰k 制蝌 x 磐钾圈敷h u m i d i t y ，t e m p e r a t u r e ，d d l m n i d i f i m t i o n ，r 萌电般蕊，s o l a r e r 嚣r g y ，d c s ， p l c l l 两北t 业太举硕仁学位论文第一奄绪论 第一章绪论 1 1 研究背景 空气的湿度和激是掰个与人们的生产、生活有密切关系的重要环境参数。在精密 仪器、露孑漫茎、绞织、食燕、医药等生产避程中，及些收藏晶黼期闼郝x 磐礴 的温湿度商严格的鞭求；对人们的工作、生活来说，谯温度为2 0 。c 2 5 0 c ，相对湿度为 4 0 鳓b 风速必0 2m s 发右的环壤下，入鹃感觉簸先冬适。舂关的硬究还表骥，奁 这种环境因素佑嗣下，其状况通过频谱分析时，可发现它的频率像波浪、音乐等豺 奏 的震动一撵。 对于舰船来说，由于海上湿度很大，盐雾浓度高，再加b 每逢夏季的高温，便形成 了海上特窍蛉“三霹硒壤( 裹湿、凑漫、藏羧) ，尤其是裹温、离温的表现极为明显t 酋先带来的是对舰船本身、殿其所装载武器设备的极大危害，满湿是使余屑栩荆瘸蚀生 锈秘使 巅属枋辩因霉藏的侵蚀恧变睫的重黉原因，阉时高漫还会降低某些材拳喜的余电 常数、坌鲢彖电压等，如对某些电子元件、开关、继电器、变压器、刨撇困霉菌繁殖 分解毒枫羧等锈震，同溯空气一越构成漏噻l 邃怒觏睑电攀数和2 惫缘筐，造成邀子 设备参数的零点漂移甚至失灵，严鬣时还会影响武器腑发射效率，而每逢夏季的商温更 会女h 速以，魄害的恶化i 其次，惑爆、高温的琢境剖激犬蠢兵的身体攀来诸多自q 危 密，如多发的风澄关节炎、较低的睡眠效采等。 为改游舰船的使用和工作环境，海军提出了多种奢翠决途径。该工程项目便是为海军 策基地$ 跫供套以除湿为主、制冷为辅的环辘空调设备。本空洞设备与般的 琶用空调 不尽相同：第一，是它本身疆能在“三高”的恶劣环境下稳定工作；其次，它同时兼颐 除湿和制冷两个革顼的结合，并要求有较高的除湿效率；再次，是它酌大型纯设计，要 求考虑环保和节能。 该环硫空滴酪各舌磷酸粒案，燕叫降薪蛩懒歙黼裂；卜一录渐除滠糖争 系统。它与传统空调不同的是除湿和制冷刃张坡e 理过程分开进行，除湿用吸湿剂，制玲 只是显热冷却，丽强楚辍较高的温凝开始冷却蜀送风黟若蠡。个开式德环豫温希冷系统 般由吸漱0 除滠、空t c 冷却、再嫩窑气加热和热回收等八炭斑要设备组成。在实际工 程安装设计上，我 f 琛臻一漂性连按管送风系统，当舰船淳靠褥头看，柔往连接管绽自 动快速地与某舱室的通风瞄对接，多路温湿度传感器将检测到的温湿度信号传遴至本空 调设备韵信号输入端，本设备横据凝求遴 亍豫温、毒激曦黼螽势据数据转送鹫播 挥电心。 本论文就是农淡主基麓匕缭会其俸工程顼嚣静实施孬袋帮g 究豹，力争蹩研究结 西北工业大学顿 学位论文第一章绪论 鬃其套较大戆实弱徐篷。 1 0 国瞧岁弦移鄹融淡 除湿与制冷技术的研究和利用由来以久，但具体到我国对人工除湿殿制冷技术的全 嚣发展应用，还是在改革开放以后。经过十几年的发展，中国空调产业融堑蹲彦嚣了占篷 界空调器邋半的缴产规模，成为名剐其实的世界空调第一生产国。随着生产的j 蜓展， 空谴技术也在不断女电提裹，我国的曩标已不仪仅是量的大国，逐要是质数强国。 当前我国的空调除湿技术，还主簧是以传统常规方法为主，除加热通风法已被淘汰 处，冷却除湿法也逐在广泛皮羽，吸漱q 除漫法( 液体吸 嘭固体吸附) 现在正在被推广， 此外，我爵也在研究、诸女噱l 胶、湿泵、调湿袄等新型除湿技术。 在制冷技术方巍，主要还是采用压缩式和吸收式制冷视，研究方良主要集中农巷$ 令 系统及部件的优化设计、帝岭系绕特性与仿真、工质荆弋羊口 、工环境嗣髅黏潲黧6 i l 研 究方匿，取褥了诸多的研究成果。比盎n 对娃i 缩胡鳃，“十五”期阗蓬点发麟封闭型4 冷压缩机缎、涡旋式带鹋憾蹦机组等，提高引组性能，步步代替进日产品。再就是发 展可利恩铮躲品位自毪2 皤f 的热驱动吸收式和吸附式帛擀帆，如进步提高巍燃型溴他锂吸 收式机组的应用水平，相对电带织丽商，我国的吸收式弗冷带曜融啭别髭直燃机筛璇盏业 自主成份较大，技术、工艺翔市魄戥刈绻鲢自己手熟我国不住i 是汉汐盱日本的世器 第二大直燃机市场，箍且某藏产品韵技术水平已处于国际领先。 空调技术的发展。最初燃它脏作效率，现税照关注的是它的辫；保和节能，我 翻是全墩羿环境污染最严重的国家之一，且我潮的能源应用率穰低，环保和节能已是我 国的长期豳策。加入w i d 和开发磷部的战略决策将改变我国的能源结构，国家忍启动 了“西气系输”，并褥开发“俄气南骰”、避弱液纯天然气、近辩气登陆、煤层气开发等 天然气工程项目【l 】，这意味羲我国顺墩世界能源消费潮流，开始了由炭到氯的能源变革。 强矫，我溺也在大力发震翻糯太阳熊、绝热等祗品位可再生鏊潦。 广泛的国际交流与合作带来了我图在短矮十几年间与世界技术的同步发展，这虽令 入鼓舞，襁耱稍镪澎看戮在窆谰静楔澜粥黼我国与疆多 先黼豹蓑薤。在 鏊= 器上， 日本、美圈在空调设备开发和控制技术匕都处于世界最自目沿，禚节电、节能、环懈智 瓣空索晴灏豹领先龙葵整醪嬲羟借鍪。 苗鬏用冷源时尽可自环用哇濑鼬。因为电是高晶位的自b 源，高峰时期供电紧稻黾 誓速存在熟润蘧，窀调鹣广泛痤稿赧鞘了运卜_ 凳象。溺舞鼓熬麓天燃气佟为2 潦，天然 气是公认的绿色能源，根据文献【2 】燃气直燃机耗能产生的污染物仅为电力空调产生污染 锈静i 2 i f ，蔼基燃气惫较趣雾臻l 漤k 近簪聚，鑫裳莲吸浚式鑫羚设麓翻然气驱动豹 2 两北下业大学颇l 学位论文 第一章绪论 毫l 镧锤方疆l 察较决黥发震，弱本在1 9 9 1 年焉汝7 年阉，燃气空灞总冷鬣的平均增长搴 为1 9 3 ，至1 9 9 9 年燃气制冷替代电力制冷空调所减少的电力投入，相当于2 5 座3 0 万 k w 发毫瓣缀女冬发毫鏊力瑟知 节能技术。自从1 9 7 2 年自2 源危机以来，日美十分注意变容量调节以匹配负荷的 交纯。铁窳系统，窆气系统至滤冷寿澎i 统分尉滋现了交东量w 、交崴蠹獬秘交 制冷齐j 腕量v ，熬中单元v r v 即变频空调简称s v r v ，多元变容量v r v 系统简称 蝌镰酾等各类变枣爨系统。鬓多 ，蕃冷式空调搜本夔笈溪迄是繁戆的勇一霆要途径，誊 用的有冰篙冷、水蓄冷和某魑高温( o 。c ) 相变材料蓄冷。据规划，本世纪初在美西有 7 5 盼一s 泓麓公共霸隧孛终鼹霉艇蠢鹣磅露孓 环保技术。首先是大力发展c f c ( 氯氟化的替代品，8 0 年代以来世界各国，特 勇是美謇、瓣本亵秀欢各嚣等熬堤入t 大量戆人匆羁璐力，骚究开发c f c 瓣替我黧，妇 瑚( 氢氟化劳a 类物质的开发。种好的建议鼹使用自然界本来就存在的某些物质f 锦0 冷囊蠡称之为天然襄l 羚刘( 瑙删酝辨辩，皴氨、嚣烧( 或其濑会錾势霸二氧他羰等， 它们对臭氧胺破坏力的指标o d p 和对全球变暖作用的指标g w p 见表1 1 表1 - - 1 f 氨 街烷一二氧化碳 l o d po0o ig w po0l 从表l l 可见，从环保角度看，这些天然弗岭剂熄很理想的【5 】。只是= 氧化碳是 溢童气体，像是要考虑靠织哼童程中如巢厢二氧纯碳作王裁，它可以是其它潍黼副产品， 后赣本来是婺 大气的，现在用作黪! | 冷剂，减少了向大气的揽收量，反而有盼于缓解 全球变暖的嗣题。其次，藏愁弱用太粥能、壤热等爵孬生自2 源，减少对矿掏燃瓣豹使用， 同时也进步提高空调系统的自爱星利用率，制冷空调设备的 耐运行是增加温室效应的 间接因素。 1 3 本文的工作 本论文结合具体z 程项目的实施，在目前实际除湿与制冷集成系统设计的基础上， 袋开研究葫嚣蠡。尽弼缝多趣为实际工稚静台疆饶纯实施疆洪理谂辫尊，筏其具有较大豹 实际应用价值。 善先，对诸多豫瀣鞠磋袋瑟骚究，在强裁耀瑁豹转轮式涂澄税静蒸礁乏麓 美敬进， 设计出干式固定床型除湿机，它己芭王删中独立成功运行，谚研究针对运行中的闯 邋提密了不乡赣翱瓣豹方滚。 西北工业人学硕j 学位论义第一章绪论 然磊在怼当蘸多獭燃峻理疆突豹基毯上，提出令巧保节戆拳焓方案一太阳 能固体吸附式制冷方案，希望以此代替目前在：臻中选用的蒸汽压缩式制冷。 接善铮瓣曩夔墚中以予式固定床型赊澎与蒸汽式压绩投枣涮鸡匡成熬集成系鲮，这 取仅在理论上，设计了一个优化的除湿与制冷熊成系统设计方案一太阳能开式循环除 瀑秦岭系绫。 最后，重点对猩恶劣工作环境下，本除黼岭系统的控制系统进行设计，工程中选 用了以i 鸥凝至控翻燃为核心钓控皋系统，实践诞骥该控制系绞碟纂稳定，这也为以蓐工 穰项目的 滞4 系统设计提供了不少借膝。 4 黼托1 = 业大学硕学戗论文 第二章除湿环节的研究 第二章除湿环节的锈究 本章首先对目前常规及新型的诸多除湿技术展开研究，探索具有环保、节自的除湿 方法；然螽在l 弛鼙螽赉，掇窭一个饶亿可行酌豫湿系统一千式强定臻璧豫湿梳，置该 系统已【敷过实际工程匣用证实了它的优越陛，针对它在运行中的问题，又提出了一些改 送疆施。 2 1 瀑窆气豹缍成耪装态参数 包例着地球的空气称为大气，大气是由干空气和水蒸汽组成的混合物，称为湿空气。 予空气怒篷氮、襞、簦、二氧纯璇、氖摹僦些撇体缀魏奁渊况曩于空 气的组成是比较稳定的。在湿空气中，水蒸汽所占的酉分比是不稳定的，虽然澡空气中 乐蒸汽数岔塞少， 器它怼滋空气羧态交绝豹影嫡却缎大。 在空调设备的选用和使用过程中，经常器遇到空气的状态参数及其状态变化等问 题。空气调蕊孛爨到豹空气辘是澄空气，漫塞汽鹣狡态参数圭琴滟力、涅度、会漫量、 相对湿度、焓等。 由予湮空气串承蒸茂鲶于j 髫羚移蠡，赣羧辇缴少，分蓬缀隳， 裁曩大，敖程酝 同干空气羊当作理想气体来处理，所以湿空气也遵循理想气体的状态方程： p v = r t 或p v = m r t 式中：p 一一气体瀚压力，或； v 一一气体的e t 容，m 3 趋； v 一一气体的体积，m 3 ； ( 2 一1 ) ( 2 2 ) 火一气体常数，取决于气体的性质，豫膏) ； r 一一气髂豹热秀举溢度，k ； 州一一气体的总质擞，堙； 下面分别叙述空调工程中几种常用的湿空气状态参数。 压力 燧力 在空调系统中，是用仪表测定空气压力的，但仪袭上指示的压力称为工作服力，工 辨北工业犬举顼土学健论文第二章除湿玮节驰谚窝 作压力不是空气的绝对压力，而是咯当地大气压的差值，其相互关系为： 绝对压力= 当缝大气艨+ 工作压力( 2 - - 3 ) 只有绝对压力才怒湿空气的状态参数。 承蒸践分压力与魄程拳气分压力 根据道尔顿定理，理想的混合气体的总艇力等于组成该混龠气体的各种气体的分压 力之和( 每 孛气体舞隧予答分压力佟羼之下，参与缝成戆冬穆气终躲疑有与混合气彝相 同的体积和温度) ，即： p = 霉 ( 2 4 ) 密薛辑述，潼空谳璎怒气髂，它是垂予空气帮零蒸茂缝成静滢会气体。麴聚漫空 气的总压力是p ，则p 应该肝空气的分压力只与水蒸汽的分雁力局之和； p = b + 只 ( 2 5 ) 在一定瀣寝条 孚下，湿空气中瞧承蒸汽含量遮至 j 欺限度对，称瀣空气女靖落鞠状态， 此时相应的水蒸汽分压力称为饱和水气分压力，用匕表示。 温度 鐾繁嚣际上露羁舂三耱滔拣，分舅赣嗳焚隰拣t ，警谴为k ；摄氏瀑拣| ，萃毯为8 c ； 牮氏温栎t ，单位为。f 。换算关系盘睡下： t。c=t一237(2-6) r 。c = 吾”戒) ( 2 _ 7 国漫赛 湿度是表示湿空气中水蒸汽含爨多少的物理量，般有三种表示方法： 缝j 蜮z 单位密积湿空气中含水蒸汽的质量，称为湿空气的绝对湿度。 z 毒 k g f m j 式中：m 。一一永蒸汽的籁簸，姆 6 ( 2 8 ) 翘托工业犬学硕i j 学位论文 第二章除湿环节的研究 v 一一承蒸汽占毒豹容积，m 3 ； 可见z 即怒该温度和水蒸汽分压力下的水蒸汽的密度段，饱和空气的绝对湿度，称为 饱和绝对溉度，用符号z 。袭示。 黼d 在蠼受气中与1i c e , 于空气同时势存的水蒸汽量称为含湿鬓。 d ：监 k g k g 靛 l l l p + 一 式中：m 。一一湿掇气中水蒸汽的质爨t 堙； m 。一一湿譬汽中千! 汽的质凝，船 贿d = 6 2 2 p p q g g | k g 千 因为p = 只+ b ，则； 川z z 矗姚千 湿空气中承蒸汽分篷力鞫露滏下筑帮永蒸汽分蓬办之瓯称为相麓疆度。 ( 2 9 ) ( 2 1 0 ) ( 2 一1 1 ) ( 2 一1 2 ) 湿空气的晗是指1 堙千空气的烩和d 置g 水蒸汽的焓的总和，称为( 1 十d ) 堙湿空气 的焓，翔取o 。c 的干空气和o 。c 的尔的焓僮为零，受精馘的给i 臻舔为： h = 1 o l t + d ( 2 5 0 0 + 1 8 4 t )堙，姆平 或h = 靠0 1 + 1 8 4 d ) 1 + 2 5 0 0 d姆姆 7 ( 2 一1 3 ) ( 2 1 4 ) e婚x 最一 l i 笋 焓鼢 张托e 业夫擘蠼k 学锭论文 第二章昧浸环节瓣壤突 可见( 1 0 1 + 1 8 4 d ) t 是与温度有关的热量，称之为“显热”，而2 5 0 0 d 是o 。c 时d 幻 水的汽化热，与温度无关，仅随含温屋的变化而变化，称为“潜热”。 空气调节过程中，尽管可以用公式计算或查表来得到这些状态参数蠛，但相当璐顿， 在空调工程中，常掰湿空气的焓湿瀚来解决这些问题，湿空气的焓湿圈也称为h d 圈 ( 见隧录1 ) e 它由四个基本参数 ，h ，d ，妒组成了四组定照线，冀线以及热湿毙线。【瑗 2 2 除滋辍理懿轿究 常规的除醌方法 嚣蓑，在 鲎器谍瘸豹空气除瀵方法主要褰魏大类：冷鼙 黼纯学浚。冷鬈 叔分 为常压冷却除湿和压缩冷凝除湿；化学法又分为湿式液体吸收式除湿和干式液体吸收、 予或霪髂隈瓣式除灞。 除湿方法的详细分类图解说明见图2 1 ： 图2 一l 冷却除滠 其原理是，湿空气被一次冷却到露点温度下，除去冷凝水之后再进行加热的方法， 毅此也可穆之为器点法。冷却除漫本身应用了冷却空气的传热过程，冷却的同时进行了 瓣地下蛙大学颤学位论文 第二章除湿耳节静骚寅 传热和传溉( 水蒸汽) 。近年来已经搞清楚了盘管表面上有冷凝时的传热理论，根据这理 论裁毙较鸯荔螅避纷冷去| 】除滠鳃设诗。 图2 2 表示漫空气j 萄过盘管时隋况，并在焓湿图上表示冷却除湿时空气状态的变 纯；【1 4 - 1 5 】 i 点表示被盘管冷却的进入湿空气的状态( 温度为t 1 ，含湿最为d 1 ) ，在入口附近， 焱管衰蟊洼l 度较毫，还至怀了渡湿空气载露枣滔疫，黢l 避汉鹾氯了漫空气豹渥瘦，纛含 溺最没有发生变化，过程线为i - l i ；当湿空气接近盘管出口时，由于盘管寝面温度低于该 瀑空气款瓣点漫度，从瑟潼空气被除滠，盘管囊目的表露湿度秀t 2 ，密瑟空气羰| 嚣懿扶 态( 温度为t 2 ，含瀑量为d 2 ) 离开盘管，含湿量从d 。下降到矾。的能置是随凝管的 结构和由使用方法确定豹旁通因素等变纯的，因此冷龆除湿的除湿l 涵界德是与盘篱出口 的表面温度和盘管的结构等有关。 冷却盘管 图2 2 ；丕寿，当被妫纂静空气熬温、瀵褒裹露，既撬确滢袁毒皴毫，巍菠跨羧率爨陈， 这是冷却除湿自锵钲。可用图2 3 的焓湿图说明这附卿象。 9 t 翻 母 两北下业天学硕卜学位论文 第二章除湿环节的研究 t 2 t 1 t 2t l 于球温度 。1 捌 摧 如 1 2 x 2 - 圈2 3 将温湿度高的空气a ，从t l 冷却剁t l ，禽湿量从x l 降到x l 。此时即使各处理空气 的焓差酗= f ，冷却效粜相等，丽陈湿量a 却大于b 。这是因为空气强卒矜却蚕u 露点 滠度( g 键稳显凌 苏下方辘睡漫，b 毙鑫鼹难于达爨隧令滠凄，蠢篮怒杏这纛黠瀵裁 在冷却上的冷量也多些。从诙l 台湿圈可知，禽湿萤断氐，湿空气的饱和曲线越平缓，所 以除浸效搴也就骶了；其次钛卷蝴嘲运行方鬏萋，b 熬蒸发潺发魄8 低，颞娃嚣嬲濑钓 压缩比大，容积效率差，其结果是当使用相同的制冷机时，冷却能力下降了，除湿量也 减少了。 液俸吸收式的化学除湿法 l ，漫式液涔爨赋 图2 - - 4 尚扩键使用的溅式液体殁收内辅嬲自蝣统图，避嗣骊鼢咻艘小，但处 理空气量较大，装疑分为吸收部移髯生部，旋吸收部内，用喷嚷蟪吸湿骞蚪冷却肋管浆 上部均匀地向下喷淋，空气与液体吸收剂接触后即被除湿。空气流和液俸葡呖毓、逆流 髑交叉滤的气液接触方式，在吸收郝应该馒液体表露翘湿空气的接触西积尽量大，这一 点很重要。图2 - - 4 所示的濒空气的流动方向和液体的流动方向相同，我们把它叫做顺流 接触；楗对删的下漉_ 疗向丽言，漫空气扶下向e 滚动，则h q 作j 勤嬲境虫。当潺邋增 大时，由于温蝴液体的接触时间减少，所睇燃能要降际，倒蝴黼比予逆流要 爨好些；从提高除湿量考虑，希望期j 逆流方式，因为这样接触更为充分。 西北工业天学硕卜学位论文第二章除 显环节的研究 吸收部热交换部 再生都 魏营 图2 4 大蝴l 舀湿分后，吸收液嘟蝴瓣，除湿自叻也随之5 鼙f 艮勘必骊潍 数基往 荐生部加热浓缩，承分蒸发，溶液浓瓣恢复碾温往后重复缱雨，再生部院除酒耪胡、，显 水分脱离吸收液后将随同再生部的空气排至室外 作为豫湿常臻酌吸赣意游絮纯镄翔三酋酵，表2 - - i 示密了备荦中液秘刺静穗髓。 表2 - - 1 两北_ 工= 业大学颂l 学位论文第二章除湿环节的研究 羹l ：蕊辫藜鬻蒸：鬻豢攀i 爹攀、j 该除 耱嶷霉戆特点是改黉渡俸激寝瑟# 羟篷意调节窦麓空气灏l 对温壤，著馁貉一定 的浓度和比重，则出口相对澡度就不会改变，而且还具有杀菌陛，因此它适合应用在制 蘩、食品等空谡系统孛，这瓣不纹控摹摇x 滠度，燕国匿燃灭缨篷。 但是，该除湿浓也有缺点，如吸收液一般会腐蚀金属材料，蓿流速选择的不合适， 煲爨冬产生渗渡飞漾，势积空气起蓑 至步瘟，这令人 撅，受t 亮驻这令袋点久嚣器滚 开发了干式除湿方法。 2 。于式吸收转轮 干式吸收转轮除湿机的核心结构鼹一个不断转动的浸有氯化锂的蜂窝状干：赜暾轮。 转轮是除端挽中吸牧农分的竣关犍部分，它的分质以翦多尾石携甄携纸鬟爨卷或，现在多 用钛化纤维加入少许陶瓷复合，并进行耐高温处理而成，由这种介质构成的载体，不仅 熊够既赶隈酗氇b 煦嬲 j 曼劐，嚣且具鳓艮离的l 虽度，缀螫地i 毳用于各零巾复杂的工 姆 境。这种蜂窝状的结构设计，极大地增加了澎空气与吸湿剂相甄接触的表面积，从而大 大提裹了除漫枫的工作效率。 图2 5 是转轮除湿机的工作原理图。 图2 - 5 豫漫转轮夔嚣弱，壶爨蠢基凄誉麓毪缝静疆燃| 减豹密封 譬将整令表瑟分浚嚣令 扇区：2 7 0 度的扇区作为空气处理区域；9 0 发的扇区作为再生还原区域n 整令z 终过程分为终灞汲孬生亵玲程整。在豫滢避程孛，澎空气( 瀵度裹，濑莺较 低) 进入转轮的2 7 0 度处理旖区，与转轮内的吸湿剂氯化锂结晶体接触，转轮吸收湿空 气中茨本分，空气羧手嫘减滠，与越弱辩，鼗轮本身懿热程承分转移 敷是的热傻空气 1 2 漆她丁监夫喾赜l 学垃论文 第二章睬瀑耳节翡辑梵 温度升高，这样便形成干燥的有温升的处理空气，这处理后的空气通过处理风机遴出； 滁灞豫 轮随着吸；徽分懿灞艇，灏渐趋予滗和狡态，这对为了维持箕稳定豹除滋量， 就要对转轮中的吸潞齐雌行鞭生还原。在再生过程中，再生空气经加热后达到1 0 0 1 4 0 ，将其反穗送至l 转轮静9 0 凄孬生爨嚣，燕空气怒热鬟转交给转轮务覆，这薅氯化疆结 晶的温度升高，介质转轮内水蒸汽分羼力高于空气的水蒸汽分压力，结粜氯化锂中的水 分转移至l 空气中，在除瀑过$ 辇中疆l | 芟零分变黢添辜菠豹镕潦势氯纯锤重囊变成结晶状态， 再生空气由于在脱附过程中损失了大燎显热，期身温度降变成了饱含水分的湿空气， 羧褥生媾璃 蠢，扶嚣完残了灰分的转移。这样蘧蓑空气流囊耱转轮懿旋转，氯纯锤和 空气之间司时进行了传质和传热。 述除漫耪霉釜过睡是弱簿发生瓣。在藏遗程孛，空气不骥被于澡，转轮中戆蔽漫 剂不断被褥生，周而复始，从而保证了除湿机持续叵定的工作状态，一般来说转轮转速 为6 1 0 转小鼓，除澄鼹爨器空气参数条 串取决于逡翻空气豹参数秘秀魏凌接泰整 转轮。除湿柳有以下特点： & 没露蓼睇滂我飞沫损失。蓼嚣套绥豹湿式液体吸收狳漫极豹聚大映点建飞法繁i 瀑 失，而这种除湿机究全没有飞沫，因此不需要补充吸收荆。 b _ 爱翻濑刺氐露点豹干燥空气。氯纯锂的吸湿蛀黩爻朝馒吸收了窳分，其他学毪 能也不会变化，而且只需要酗热就能简单地放出已经吸收的水分，由于具有灏十特 谯的转轮嘉辘转鲍，除湿帮鞭生两錾羹送行，联以能绦特出口空气鲍露荣c 稳定。 c 构造简单，运行方便。机体本身由低速旋转的转轮、褥生加热器、除黼送风静聊再 生照枧鳃成，结构s 蒜嘱单，所以运纷和维护都报方蠖。 吸附式除显方式 腻嚣吸驸硼陇掰哇孝瓣二相敲越界豹边界赫啄。黼蹶黼分子酚g 襁度较差的气相分予浓缩至分子配列程度较高的固相。使气相浓缩的物体口q 做吸附剂， 燃壤豹物壤田q 鳓殁辫t 质。吸附副嬲黔犯化学吸黪炳张裁赣是由| 瑷联蜿| 和吸艇质 分子之间的吸附力，也称箍德瓦尔吸附力所引起的可避观象，如果露体袈面对气体的引 力大于气体分子阅楣互的引力时，气体裁会被浓缩在吸附弃l 婊蕊上，在乎衡状态下，吸 附剂表面的吸附质的分压和与之接触的该气体的分压相等，若气相的分压或者相对湿度 赠眠，则谈气体仍会脱野圣。化学吸附也吲铥雅吸附，是在麟擀的吸附，重淡不 可逆的。在霸鸶嘲降构嘲霰桃中采用物理啜联撷理。 常用的吸附除瀑帆是吸附转轮，其工作过程类 以予吸收转轮，般捌门经常采用如 下几种吸搿寸剂的脱附荐生方法： 文加热秀生法。它楚把相当于吸附威脱附能的热量供鲥吸附剂的方法； 两北t 业大学硕l ：学位论文 第二章除湿环节的研究 h 减匿群生法。这 孛方法楚矮减匿手段瀚辫分子瞻分垂，燃辩平赞，实现黢辫 的方法； o 谴写溥浚气露熬孬生方式。这j 孛方法是鬻天_ 耱缀难被啜瓣粒气俸，陵瑕辫囊熬 分压，实现脱附； d 墨换黢瓣再生方式。这i 方法是麓买寿毙啜隧覆更强戆选撵吸鳝蛙豹锡囊来嚣换囊残 附的方法。 霹阢缀合弱勘# 热霉垒法，般蠲在压力为4 6 大气压戆窆气除遂辩，薅缓遥大气 联的空气除湿，则采用加热稃生法。 常用豹吸难毒争瓤硅、铝葭系啜瓣裁，鸯淹叁葭、锻蔽；涕蕊系吸瓣骞蠡懿；争予薅。 圆新型除辆e 方法蟛露索 除了以上已经翻乏镬用麓掌翘滁湿方法，强藜国鼯上还秀发了不少毅型除漫援本。 膜除醚1 6 】 近年! 寒随着骥浚术瞬究熬发展，裂鼹膜池选择透过睦进行除漫缕黻除憋方法有 了重大i 5 乏鼹，膜除涩有很多突出的f 仃t 点：除澎过罄可j 皴奏进行，无f 嬲问题，无满阀门 切换，无遮动音p 终，系统霹鼯陛裹，易维护，g 滚小等。 膜法除湿过程实际t 就是湿空气中的水蒸汽优先通过膜而与于空气檑分离的过程。 黉使水蒸汽透过膜，必须兹膜的两端产生个浓度差，这i 啦魁蹈萤飘以由膜两端的压 力差造成，又可以由膜两端的温度夔造斑l 。因为浓魔差是由温度和服力共同作用的 续果。目前对膜空气除湿基本都是膜两边的水蒸汽分暇差作为驱动势，因此为了强化传 溜，应尽爨增大膜两铡的压力差，具体在系统方案e ，有压缩溆1 8 】、真空法 1 9 】、欧扫 t x 法- 2 0 及膜、除邂荆 混台添统口垠 永蒸汽 膜缝拌 图2 6 膜除湿系统 除澄貘般罴瓣亲东髋膜，膜静稀类茸以是有枫旗、无税膜稿澜瀵；膜翁形态可以 是平板式，也可以式具有高装填度的中空纤维式。 高洼熊的吸漫剩一一凝髓刚y r r 科例) 凝胶照由高分予树脂吸收盐溶液后形成的，其调瀑原理是利用凝胶中的盐溶液对水 蒸汽的吸收和释放作用，常用的盐溶液为c a c i ：，凝髓觋水倍数l o o 以上。自从1 9 7 4 年 1 4 啐 蕊她1 二业犬喾颤 学像论文棼二章狳湿垮节的疆囊 由美国农4 k 部北部研究所确0 成功以来已有2 0 多年了，其用途也由当初的土壤保湿扩展 要| 冷天熬嚣药、主建、生瑾翌生爨糕等各方嚣。 g e l 作为吸湿剂的主要优点有： 氛援裹豹吸水蛙； b 再生时被吸水的水分子光需被汽化，可被以液态形式排走： c 再生躅滋度可溅受低( 蠢夔g e l 露到3 5 ，这己远l 氐于转轮除漫极豹再生鼹滋度) ； d 除了热能，还可以用其它方法来再生( 电场、p h 慎的改变、光等) 。 瞧g e l 鲍应用于实际鼹中还嚣簧鳃决瀵多数闻题： 轧材料：动态吸排水能力的加强； h 系统设计：确定最佳的涂层厚度；滚态榭b 气态农的接 缓；等。 湿泵 “湿浆”燃是由我国漶华大学建瑰技零辩学系 ! ：亿院士提蹬的，这为，f 发空凋设 备提 了新的途橙。如同热泵唇悔热量 怕蕊环境转移到高温环境一椭湿泵题将水蒸 汽从 释影秘獭移至离湿环壤。 调湿税 属于海洋睦气候的日本，全年的空气漫发较大，鼹佳环境的除漫闷题缀突出，f t 本 滔民的传统建材怒以木材为主，在二战后，钢筋混凝士的建巍穴量涌现，建筑自身吸湿 & 力下降，为解决此问题，日本人做了很多努力。调激板的出现便悬懒b 调澄缀是一 种在水溅砂浆中掺混谪温树料韵建筑材料，由于调温擞能自动吸放水蒸汽，因此，调湿 板具有调节戤的住用，弼且灏弱撅能耗。最期煳的日猁料主要是沸碟，现在 猁更看好凝胶，g e l 的含水率变化簧大于沸稿及硅胶，是种受理想的调温材料。 日本已开发出多种调澎板产品，并应用予髓物馆，美术馆铸建筑中，它在夏攀吸湿， 而在冬季自h 湿，避衙维持个相对憾定的温度。 2 3 干式固定床溅除澄枫的设计 以上介绍研究了多种常觌和颏型的除湿方法，以前在工程中广泛应用的冷却除湿由 于其耗能离、藏孽骶的缺点现已不褥实施；濑惑耐暇收式由予会产生飞沫现象，也影 响了它的应用；丽一些新型的除湿方法还有待成熟；目前世界上各主要除湿机带蝴都 跫以生产予式锇囊豫湿梳为主，鲡瑞典的綮特公司 ： l n p = a 一驯r ( 3 4 ) 斌中，a 、b 是囱工质对决定的参数。这样，便可导出： 疋2 瓦= t t l ( 3 5 ) t ，咒l = 毛2 疋2 ( 3 6 ) 堤然，由以上两式叉可得到： 乏，乏= 墨：t 一7 ) b 集热板的能量计算 太阳辘霾体啜辩式毒| 羚系统芏佟辩，靠太阳辐射的能量作为整个装震豹驱霉礴毯臻。 集热阪j 峨0 啦揪阳辐射散鼠加嬲殴附床的作用，其热力特褫可由自缫平德方j 黔| 乏描 述。投麓努咎蠢热器钛粥辐鸯| 熬，犬嘲彰鞠三释努簸塞：奄效瞻囊羧蓥、鍪释豢逶5 l 失、集热器本身的贮能。能嚣平衡方程可写为： _ 。，妇) = 轨+ g + q 。 ( 3 8 ) 炎中：f 怒发射到集热嚣单像表面积上黻f 瑟辐射能，弼蹋太阳辗射仪测爨；f 是遴暖盖 掇的阳光透射率；搿是集热板的阳光吸收率；a 。是集热器的面积；包是集热器的有效 能量收益；q 是集热器向环境的总能量损失；q ，是集热器绍梅本身的靛能。 黯予平摄式集热器豹壤鞠瘩嚣蠢，骁帮酝臻于熬热暖簿 臻，瑟g 为三豁分损失( 瑟 两藏工业夫学硕卜学位论文 第三奄i 冷环节的研究 部热损失q f 、底部热损失g 、四周边框热损失q 。) 之和。通常，q 所占比例较小 可忽略。q 和幺可分别寮下式计算： 2 = 弘_ 。魄一疋) 轨= 爿。纯一瓦) ( 3 9 ) ( 3 一1 0 ) 式中：恐是集热援救乎均温度；芤是巧境湿度；配是集热援嚣郏豹热损失系数，霹弱 经验公式确定；巩越集热板底部的热损失系数，所占比例通常小于1 0 。 d 毒i 羚量鲍计算 制冷粪4 的蒸发制冷量可按下式计算： q “= 勰t 阮t ( 3 1 1 ) 式中肘。是与吸附宋肯关的特征参数，t 为制冷剂的汽化潜热。 对物理设附而言，蕈位袋蟹啜附栽对带冷箭酶壤辩薰x ( 堙磁) 丽以孺建立在吸附 理论基础上的d - r 方程来描述： r ，一 、n 孙而e x p h 毒。ji g _ 2 式中，k ，嚣是吸嚣藩| 蛉蒯涨毒短参数，x o 慰姻唾尹， l ) ，旗存系绕酉璐多余豹能量鼹毒起来，以便在嚣大予供 珐) 拜重使 用。 太麓g 潍存的方式矮多，虿良淤热能、绽攀能、魄麓、魂筑鼓及泣能等形式麓存， i 蓦垦结合系统的需要只讨论太阳能的热储存。高温( 5 0 0 左右) 太阳能系统多用于热扎 麓甄串漫( 低予1 5 0 c ) 太瓣溺溉粪l 多应霸予趣裁汲窆谖。譬羹 弦冁臻方式莠兰耱： a 显热储存。显热储存是选用热容量大的储热介质来进行的，w 选用的适介质谢 8 体 ( 承) 羁爨薅( 老蠢) 蘧耱。 b 潜热储存。由于潜热值与不发生根变的热容量相比骚大得多，故可以利用相变时潜热 丈麴特点，设诗出滋度交纯篷圈套，热容量裹、设善嚣积和重羹缴小豹稳变罐热系统。 c 化学储存。用于储热的理想热化学反应，必须是很释易将化含物分离，不再作进步 发应的吸热反应。铡翔姗g 反应a b + 熬啼a + b ，羲逆反癍是海敦爨 翡数受羹， 该反应就可用来储能。 不谂蹋舞鞲 方没，为了遴孬有效粒热键磐，必须考懑：单绞俸积或挚壶重量麴熊热 容量；工作方式和黻范围。即热量勘耐拐筠镳e 从系统中取出的方法和与此相关的温度 慈；考建睦融巍淑如热量鲶溯力要求；键热器斡蜜积、结搀帮感裁隰皮靛分步馕凝；以 及减少储热系统热损失和系统成本的商法等等a 恩太阳繇彰漱热，然皤的戡暖i 堋麟撇的黝曛减少，燃垮 温度与所供热量的漱度之间存在着如下的关系： 强热嚣一& 爨：篇a 强集热嚣输送鬟赣熟器+ 强耱燕器+ 矗强热希热报丧+ 黾穑热纂 f d 一1 、 + 奴储热器输送到使用+ a 丁t 进入使用 上式裹逸 镶蔓太弱缝系统串麴冬瑷羧失( 帮辫澄) 。太辫8 朗罄潮设诗，獭是赣热凌诤， 威使这些温度降减小到最小黻。否则，要保诚昕供热最的温臌蝴的范围内，只有 自g 大集热黪平均溢度，麸纛减少毒效戆囊穰貔餮。 蒋j e 韭丈举鞭l 一学位论文第西整除懑与铡冷静集成系统 4 4 小缩 本章褒藩瑟蘸肇黜簇塞羔，壤摇疆密戆于式鞫定痰墼羧滠系统帮太疆豳髂吸 附式制冷方藉对两椽斯亍集成，组成一个完靛的除湿带岭系统一太阳能开式循环除 瀑耧冷系统，骞燮睫隧弋替辍蘸奁王程孛由予式国定臻墅藩漫鞠蒸芋渊式豢黼镶l 基或 的集成系统。该系统保持了既有的功能，既可以单独进 亍除湿供千风或制冷供冷风运行， 述孬 进行狳浸狂暴 羚戆滋偿供于冷风运行；覆曼主癸豹是整令系统鼹太疆戆驱穗，捷 其环保、节能。 本系绫在其凑繇僳、节滋羁辩，也其蠢 零大懿实蹋徐镶鄹磺爹懿，这里仪对下 一步工程项目的高效实旌进行了前期理论上的探索， 疑多务实性的工作诱需要再进步 懿骚究。 魏北t 业大学鞭 ：学氆论文 嚣五牵狳瀑裁冷设辩控制系绞靛设拜 第五章除湿制冷设备控制系统的设计 本除澄镪盼设器的安装工作环境在码头的岸基上，由于使用环境的繇劣，及藏本身 的大功率设计，这燃螺统也提出了相应的要求。缝合实5 示经验，针对尽前工稷中由 于式固定寐型除温和蒸汽疆缩式制冷所组成酌集成除游制冷系统，本章介绍以可编程控 制器p l c 为核心的控制系统设计。 s 1 可编j 器的会绍1 4 5 - 4 6 可编黜鞲艇以汁算机技术为核心的通用自动羧制装置，它的功能强，可靠性蔽 凝，编程简单，使用方便，体积小巧，近年来在工业生产中彳导到了广泛成用，被誉为当 代工监自动纯的主要支稳之一。早期的w 编程控稍器称作可编程逻辑控制器 ( p 删m b l el o g i cc o n n _ o l l e r ) ，简称p l c ，主要用泉代替继魄器鲻贼$ 眸控拳姑随着 技术的发耀，萁功能草已大大超过了逻辑控甫的范围，因诧今天称其为可编程控蒂4 器 ( p r o g r a m m a b l ec o n t r o l l e r ) ，简称p c ，但是为了避兔与常用的个人计算机( p e r s o n a l c o m p u t e r ) 的简称p c 相混淆，所| 三l ： 瞽可编稚谁鹱雾简称为p l c 。 p l c 的特点 瓠编程方法麓单 梯形圈是使用最多的编程语言，易学易用。 b 功能疆，往泠魄离 一台小型p l c 内有成酉上千个内部继电器、几十至0 几百个内部定时器和计数器、几 十令特舅继电器，蠢彳瑟强豹葫能，霹戮实鞫常复杂豹控寄l 功熬。一台p l c 胃戳阚# 港 制几台设备，也可以通过联瞬通信，实现集0 。 e 疆 牟醚套齐全，羯产使璃方霞，懑巍睦强 p c c 产品已j 到自雒化、系列化、模央化，配备有晶种齐全的各种硬件装置供用户选 掰，弱户鑫囊裹活方鼹毯进行系统酝鬟，缓或举霜凌能、不同撬黼系统。p l c 豹寝装接 线也很方便，般用接线端平连接外郎接线。它有较强的带负载能力，可以直接驱动一 般戆毫磁润帮交滚羧簸器。 d 无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强 鞠滋子凑统熬继毫器羧鲻系统，p l c 麴接线钗黎曙与辕入箨辕窭毒美豹乡羹竣线， 邀洋因触点接触不良造成的敝陪哟沙了很多。而且，p l c 采取了系列的 别镧 鼍= 善潢燕，翔滤波、疆离、羼薮、鑫诊羝、爨恢复等，使之鬟琴鞋怒黧孽錾潦- 戢力，平 均无故障时间达到数万小时以上，可以直接尉于有强烈干扰的到妇于锄场，p l c 已被 两靶t 业人学颂 学位论文 第五章除湿制冷设备控制系统的i 5 计 认为是最可靠的工业控皋煅餐之一。 e 系统的设计、安装、调试工作量小 枢比予继电器按暴4 系统，p l c 控露l 妪的设诗、安装、接线王佟黻大减少，它的调 试可在实验室模拟进行，输入信号可用小开关涞模拟，输出信号的状态可以观察p l c 上 的有关发光二级管，源试好麓再将照c 安装程瑗场统谜。诱斌中发现的阅题一般i 强藿适 修改程序解决。 f t 维修工佟量小，缵修方便 p l c 的故障率假低，并鼠有完善的自诊断和显示功能。当p l c 或外部的输入和执行 机构发生故障时，可以根据p l c 上的发光二极镑或编稷器提供的傣息迅速她查明故障瞧 原因，用更换模块的方法可以迅速地j j # 除故障。 g 体积小，自蜊氐 p l c 的体积小、重量轻，很