热管空气回热器在冷却除湿干燥机上的应用.pdf

2 0 0 5年第 3 3 卷第 6 期 流体机械 7 3 热管空气回热器在冷却除湿干燥机上的应用 王彤 ( 珠海格力电器股份有限公司 ， 广东珠海5 1 9 0 7 0 ) 摘要： 介绍了采用热管空气回热器的冷却除湿干燥机的工作原理， 并对空气回热的冷却除湿木材干燥机的运行特性 进行了分析和探讨， 通过分析和试验结果表明采用热管空气回热器的冷却除湿木材干燥机较不采用空气回热的冷却除 湿干燥机在相对湿度为 8 0 、 温度为 4 0 时除湿量可以提高 2 4 2 6 ， 且空气的相对湿度越小， 采用空气回热的冷却 除湿干燥机较不采用空气回热的冷却除湿木材干燥机的除湿量越大， 其优越性越明显。 关键词： 热管； 除湿； 回热； 干燥 中图分类号 ： T Q 0 5 1 5 文献标识码 ： A Ap p l i c a t i o n o f He a t Tu b e Ai r Re g e n e r a t o r t o t h e Co o l i n g De h u mi d i f y i n g I ky e r WANG T o n g ( G r e e E l e c t ri c A p p l i a n c e s I n c o f Z h u h a i ， Z h u h a i 5 1 9 0 7 0 ， C la i m) Ab s t r a c t ：T h e wo r k i n g p r i n c i p l e o f c o o li ng d e h u mi a i f y i ng a r y e r u s i ng h e a t t u b e a i r r e g e n e r a t o r i s i n t r o d u c e d an d t h e o p e r a ti ng p e r f o r ma l i c e of c ooli ng d e h u mi d i f y i n g d r y e r f o r t i mb e r wi th air reg e n e r a t o r i s a n a l y z e d and i n v est i g a t ed An a l y s i s and t est r e s t t l t s s h o w t h a t for the c oo li ng d e h u mi d i f y i ng d r y e r for t i mb e r with h e a t t u b e air reg e n e r a t o r i t s d e h u mi d i fi c a ti o n c a p a c i t y C an he i n c r e a s e d b y 2 4 2 6 u n d e r the c o n d i ti o n o f 8 0 rel a ti v e h u mi dity a n d 4 0 t e mp e r a tu r e c o mp a r e d t o the c ool i ng d e h i a i f y i ng d r y e r witho u t a i r reg e n e r a t o r y e t ， th e s m a l l e r th e re l a t i v e h u m i dity o f th e ai r ， th e b i g g e r th e d e h u m i a i f y i ng c a pac i ty ofth e c ooli ng d e h u m i ng d r y e r wi th a i r r e g e n e r a t o r c o mp a r e d t o the o n e for t i mb e r witho u t air reg e n e r a t o r Th e refore，the c oo li ng d e h u mi a i f y i ng a r y e r w i th a i r r e g e n e r a t o r h a s s u b s t a n ti a l a d v an ta g es Ke y wo r d s ：heat t u b e ；d e h u mi d i fi c a ti o n ；he a t reg e n e r a ti o n；d 】 n g 1 前言 近几年来 ， 采用热泵技术对物料进行干燥在国 内外发展较快， 其是一种节能效果明显且切实可行 的干燥方法。但这些热泵干燥设备中， 循环空气在 冷却、 除湿、 加热过程中都没有进行回热利用， 所以 这些热泵干燥设备的干燥能力还有潜力可挖。 2 结构原理 采用热泵技术进行干燥的方法是在干燥室中 设置循环风机 ， 使干燥室内空气高速循环对流 ， 保 持干燥室内各点温度均匀一致， 同时吸收物料的 收稿日期： 2 0 0 5 o 4 一l 5 水分变为湿空气。然后 ， 当循环空气 中的一部分 空气通过冷却除湿干燥机 的蒸发器时， 冷却湿空 气析出循环空气 中的水分 ， 并将冷凝水排出干燥 室外 。这样循环空气的含湿量降低， 接着循环空 气在流经冷却除湿干燥机的冷凝器时 ， 热泵又将 在蒸发器中吸收湿空气的热量再加上压缩机消耗 功转化的热量一起传给循环空气 ， 这样循环空气 的相对湿度降低到很低的数值用于干燥物料。由 于热泵干燥在去处循环空气水分的过程中没有向 干燥室外放热 ， 所以热泵干燥较传统 的干燥方法 可以节约大量的能量。此外 ， 热泵干燥可以在低 温和潮湿的天气下进行正常干燥 ， 这是传统干燥 方法所无法实现的。所以近几年热泵干燥技术在 维普资讯 7 4 F L UI D MACHI NE RY v0 1 3 3， No 6 ， 2 0 0 5 国内外都受到了广泛重视。图 1 是冷却除湿干燥 降管相连接( 图中只示出了两组热管) 。 机的流程示意图。 蒸 湿空气 -I - I 图 1 热泵干燥机流程，下意 上述冷却除湿干燥机中的空气流经蒸发器后 温度降低， 然后直接流过冷凝器加热， 这个过程中 冷空气中的冷量没有充分利用 ， 若采用回热就可 以用蒸发器出来的冷空气来预冷进蒸发器前的潮 湿空气 ， 这样可使干燥机的除湿能力大大增加。 图2 是采用 回热的冷却除湿干燥机流程示意 图。如图， 该设备 比一般的冷却除湿干燥机多了一 个分离热管回热器。由于分离热管回热器两边都是 气体且传热温差小， 所以分离热管回热器的两侧换 热面都要进行强化换热才能减少回热器的尺寸。 图 2 有分离热管空气 回热器的热泵干燥机流程 由于用于冷却除湿木材干燥机上的空气回热 器有 以上要求 ， 因此需要选用一种能在小温差下 传热且传热面的两侧都能加翅片以强化传热的换 热器 ， 所以选用分离热管换热器作为冷却除湿木 材干燥机上的空气回热器最合适 。分离热管空气 回热器的优点 ： ( 1 ) 分离热管换热器由于传热效率高， 所以在 较小的温差下可以正常工作； ( 2 ) 由于空气都是在热管管外流动， 所以传热 面两侧均可加翅片强化换热。 图 2中的回热器是采用热管换热器。图中， 热管换热器的蒸发段和冷凝段都是由上升管和下 3 热 力学分 析 干燥室内的空气流经冷却除湿干燥机时空气 去湿过程的焓湿图如见图 3所示。1 236 过程是空气在热泵干燥 中没有回热的去湿过程。 当采用回热时则 1 2 3 4 5过程是有回热的 去湿过程。空气预先在回热器中冷却至 2 ， 点， 然 后空气流经蒸发器， 由于冷量不变 ， 所以空气出蒸 发器的状态 由原来 的 3点变为 4点， 然后在 回热 器被加热至 点后再进入冷凝器。 图 3 除湿干燥过程焓湿图 空气在回热器中的回热量 ： m( h l h z ) =m( h 4 , 一h 4 ) =k F A t 式中 m 干空气的流量 各点焓值 传热系数 F 回热器的传热面积 回热器的平均传热温差 制冷量 Q 0 不变， 所 以空气 出蒸发器 的焓值 为： Q o =( h 4 ) m 则h 4 =h 一 由于 h 2 ， h i , m 不变 ， 所以 h 4 h 3 , d 4 d 3 ， 干燥机的除湿量( k g ) 为： m( d 2 一 ) 一 1 0 0 0 采用 回热后除湿量增加了： AG= 冷凝器的加热量 ： Q k =Q o +w=，n ( h 5 一h 4 ) 式 中 卜压缩机的功耗 维普资讯 2 0 0 5年第 3 3 卷第 6 期 流体机械 7 5 除湿能耗 比( 即每除去 l k g 水的电耗) 为 ： s P c = W k W h k 脉 通过对南京除湿干燥机厂生产 的 R C G J 5型 冷却除湿木材干燥机进 行计算 ， 在干燥温度为 5 0 ， 空气相对湿度为 8 o 时， 其除湿能耗 比为： S P C= 0 4 1 k W h k g ,g ， 增加 了一个分离热管空气 回热 器后 其除 湿 能耗 比为 ： S P C=0 3 2 k W Iv k g 水， 每去除 l k g 水 ， 增加热管空气回热器后 的冷 却除湿木材干燥机较原来节电 2 3 9 。 4 应 用结果 根据以上理论， 对 R C G J 5型冷却除湿木材干 燥机进行了改进， 增加了一个热管空气回热器， 其 换热管为(2 j 1 0 m ml m m的紫铜管， 按正三角形排 布， 管间距为 2 5 m m， 管外套厚度为 0 2 m m的铝铂 作翅片 ， 翅片间距为 1 8 m m， 共设置了 4排管子 ， 冷凝段与蒸发段的结构尺寸完全相同。热泵系统 中的压缩机功率为 3 6 7 8 k W。增加热管回热器前 后的冷却除湿木材干燥机在空气温度为 5 0 时 不同的空气相对湿度下的除湿能力及除湿能耗 比 S P C的实测结果 ， 分别见表 1 ， 2 _ 1 2 J 。 表 l 热泵木材干燥机除湿能力 空气相对湿度 除湿能力( k g 水 h ) ( ) 无热管回热器 有热管回热器 9 0 1 2 0 4 l 2 7 2 8 0 8 7 8 I 1 9 6 7 5 8 0 2 I 1 2 9 7 0 7 0 9 1 O O 5 6 5 6 3 9 9 I l 从表 1 ， 2实际应用测试结果发现 ， 相对湿度 越小 ， 带有热管回热器的冷却除湿木材干燥机 的 除湿能力比无热管回热器的冷却除湿木材干燥机 越大 ， 除湿能耗 比则越小 ； 当相对湿度为 9 o 时 ， 两者除湿能力和除湿能耗比 S P C很接近。 表 2 热泵木材干燥机除湿能耗 比 S P C 空气相对湿度 S P C ( k W h k s ,) ( ) 无热管回热器 有热管回热器 9 0 0 3 0l 0 2 8 5 8 0 0 41 3 0 3 o 3 7 5 0 4 5 2 0 3 21 7 0 0 5I l 0 3 5 o 6 5 0 5 6 7 0 3 9 8 这是因为当空气相对湿度很大时， 空气经过蒸 发器后的温降很小， 这时热管回热器的传热温差也 很小， 分离热管回热器工作效率相应降低的缘故。 5 结语 通过分析及实际应用结果证明了冷却除湿干 燥机上增加一个热管 回热器， 可以提高热泵干燥 设备的干燥能力， 降低除湿能耗比S P C ， 而且相对 湿度越小 ， 效果越明显 ， 在温度为 5 0 ， 相对湿度 为 8 0 时 ， S P C由原来 的 0 4 1 k W h k g , 降为 0 3 2 k W h k g ,， 比原来节电 2 4 。 参考文献 ： 1 金苏敏， 等 空气回热的热泵木柴干燥 J 能源研究 与利用， 1 9 9 5 ， 4 2 ( 6 ) ： 3 5 2 金苏敏 热管空气回热器在热泵木柴干燥机上的应 用 J 南京化工大学学报， 1 9 9 5 ( 增刊) ， 1 1 7 ： 4 9 - 5 2 作者简介； 王彤( 1 9 7 6 一 ) ， 男， 工程师， 主要从事制冷空调产品 的开发与应用研究， 通讯地址： 5 1 9 0 7 0广东珠 海市前 山金鸡西路 珠海格力电器股份有限公司科技管理部。 压力容器定期检验规则 释义 本书为国家质检总局最新颁布的 2 0 0 4 年 1 0月开始执行的 压力容器定期检验规则 的条文及其释 义 ， 由陈钢、 贾 国栋等编著， 3 2 开 ， 2 0 0