冷冻除湿机(冷冻除湿机设计探讨)
在生产生活环境中空气体的相对湿度具有决定性的影响。湿度的控制和调节是关系到工农业生产过程和物料储存的重要问题。相对湿度大，机械和钢制品容易腐蚀，食物容易腐烂，会给生产、生活和物资储存造成巨大损失。因此，随着技术水平和要求的提高，发展空气体除湿等环境控制技术显得尤为重要。
空气体除湿的方法有很多种，冷冻除湿作为其中的一种，因其能耗低、操作简单、易于控制而被广泛应用。
冷冻除湿机是基于冷冻除湿的原理，利用制冷机作为冷源，直接蒸发冷却器作为冷却设备，将空气体冷却到露点温度以下，析出大于饱和含水量的水蒸气，降低空气体的绝对含水量，然后利用部分或全部冷凝热加热冷却后的空气体，从而降低/[冷冻除湿机具有除湿效果好、室内相对湿度下降快、运行费用低、无需热源、无需冷却水、操作方便和广泛应用于国防工程、人防工程、各种仓库、图书馆、档案馆、地下工程、电子工业、精密加工、医药、食品、农业种子仓库及工矿企业车间。
2.冷冻除湿机的分类
2.1按使用功能可分为通用型、冷却型、调温型和多功能型。
一般除湿机是指空气体经蒸发器冷却除湿，再经再热器加热，降低相对湿度的除湿机。制冷剂的冷凝热全部被流经再热器的空气体带走，其出口空气温度无法调节，只用于制热除湿。
B型除湿机是指在一般除湿机的基础上发展起来的一种除湿机，制冷剂的冷凝热大部分被水冷式或风冷式冷凝器带走，只有少部分冷凝热用于加热通过蒸发器后的空气体，可用于制冷除湿。
调温除湿机是指在一般除湿机的基础上，利用水冷或风冷冷凝器带走制冷剂的全部或部分冷凝热，剩余冷凝热用于加热通过蒸发器后的空气体，出口空气温度可调的除湿机。
多功能除湿机是集加热除湿(普通型)、冷却除湿、调温除湿三种功能于一体的除湿机。当没有室外机(风冷)或冷却水(水冷)时，仍然可以选择制热除湿功能进行除湿。
2.2根据有无风扇，分为常规除湿机和风道除湿机。
2.3按结构形式可分为:整体式、分体式、整体移动式。
2.4按适用温度范围，可分为A型(普通型18~32℃)和B型(低温型5~32℃)。
2.5按回风方式可分为:前回风、带罩前回风、后回风、上回风等。
2.6按控制形式可分为自动型和非自动型。
2.7根据特殊用途，有全新风式、防爆型等。
3.冷冻除湿机的设计与分析。
3.1通用除湿机的设计
3.1.1设计原则[1]
一般除湿机由制冷系统和送风系统组成，其除湿原理如图1所示。在焓湿图上，除湿过程空气体参数变化过程如图2所示。
制冷系统:压缩机1压缩后的高温高压制冷剂气体进入再热器6(作为冷凝器使用)，将热量传递给空气体后，冷凝成常温高压液体。经膨胀阀4节流后，进入蒸发器2，吸收通过蒸发器的空气体的热量，成为低温低压气体，被吸入压缩机1压缩，以此类推。
送风系统:湿空空气吸入后，在蒸发器2中冷却到露点温度以下，冷凝水从h-d图中的状态1析出到状态2，绝对含湿量下降，然后进入再热器6吸收制冷剂的热量，温度上升，相对湿度下降，变为状态3，由鼓风机5送入室内。
3.1.2空气体处理工艺计算
以通用除湿机CFZ10的设计为例，要求其标称除湿能力为10kg/h。
除湿机的风机风量为2800 m/h，压缩机为Copeland公司生产的5HP涡旋压缩机。冷凝温度40℃，蒸发温度8℃，制冷量17.3kW
根据国家标准[2]，标称工况(状态1)下的进气参数，干球温度为27℃，湿球温度为21.2。
℃，露点温度18.3℃，相对湿度60%，焓值61.795kJ/kg干空气体，绝对含水量13.5357g/ kg干空气体；空气体经蒸发器冷却达到机械露点状态2，其焓值为:
H2 = H1-Q0/(ρV)= 61.795–17.3×360/(1.2×280)= 43.259千焦/千克干空气体
机械露点的相对湿度为90%，查焓湿图可以得到状态2的其他参数:干球温度为16.4℃，湿球温度为15.4℃，焓为43.259kJ/kg干空气体，绝对含水量为10.5857g/kg干空气体；制热量为2±1.6 kw，经再热器加热后空气体达到状态3，其干球温度为:
T2 = t1+Qk/(ρVc)= 16.4+21.6×360/(1.2×280×1.0132)= 39.2℃
从状态2到状态3，是等温加热过程，所以绝对含水率不变，d3 =d2 =10.5857g/kg干空气体。查焓湿图可以得到状态3的其他参数:干球温度39.2℃，湿球温度2.7℃，焓值6。634kJ/kg干/[/k0。从状态1到状态2沉淀的冷凝水的量，即除湿器的除湿量为:
d =ρV(D1-D2)= 1.2×280×(13.5357-10.5857)= 90g/h = 9.9kg/h
3.1.3两个设备的设计
蒸发器和再热器(冷凝器)均采用嵌套式翅片，紫铜管规格为ф 9.52× 0.35，管间距25.4米，排距2米，正三角形排列，铝板厚度0.15米
蒸发器采用平板，板间距2.2m，迎面管数量20根，顺风管数量4根，翅片长度100m。经计算，传热面积为37.73m2，传热对数平均温差为13℃，传热系数为35.3W/m2℃，迎面风速为1.53m/s，通道数为8。
再热器采用双面缝冲片，片间距2.2m，迎面管数量20根，顺风管数量8根，翅片长度100m·m，经计算，传热面积75.46m2，通道数10个。
实验结果
以上设计的CF10通用除湿机已经过标准单元式空调机试验台测试，并按照国家标准[2]规定的测试条件进行测试。获得的数据如下:
以上数据表明，实验结果与设计计算过程基本一致，满足要求，达到了设计目的。
3.2冷却除湿机的设计思路
与一般除湿机相比，制冷系统中增加了水冷冷凝器(水冷)或室外风冷冷凝器(分体风冷)。再热器的面积可以减小，并用作过冷器，以增加冷却能力和除湿能力。即压缩机排出的高温高压气体先进入水冷式或风冷式冷凝器冷凝，再进入再热器过冷，再通过节流进入蒸发器。
空燃气处理流程和一般类型差不多，只是状态2到状态3的加热量很小，送风温度低，一般比进风温度低7℃左右，能承受室内余热。
3.3调温除湿机的设计思路
与一般除湿机相比，A型除湿机在制冷系统中加装了水冷式冷凝器(水冷)或室外风冷冷凝器(分体风冷)，可以减少再热器面积。有两种方法。一种是将再热器放在水冷式或空冷式冷凝器的前面，与后者串联布置，多路控制，从而调节冷却除湿空气体的加热量，达到控制出口风温的目的。另外水冷式设置比例三通水量调节阀调节冷却水量，风冷式设置控制冷凝风量，让冷凝器带走多余热量。另一种方法是将再热器放在水冷或风冷冷凝器后面，它们也是串联布置的。只有水冷水量调节阀才能调节冷却水量或风冷式冷凝风量控制来调节冷凝器带走的热量，从而达到调节出口空气温度的目的。
空燃气处理流程与普通型类似，只是状态2到状态3的加热量可以调节，送风温度可以在一定范围内调节，室内余热也可以承担。
3.4多功能除湿机的设计思路
多功能除湿机类似于调温除湿机，但功能很多。再热器需要很大的传热面积，不需要冷却水也能运行(充当一般除湿器)。它也有两种方式。第一种与调温型的区别是再热器的水冷式冷凝器或风冷式冷凝器并联。这时候要特别注意各支路的阻力平衡问题。通常，需要一个容器。另一种方法与调温型基本相同，也是串联布置。再热器需要大的传热面积，控制复杂。
空根据所选功能的不同，气体处理流程与上述三种模式一致。
4.结束语
除湿机种类繁多，应用广泛。可以根据室内余热和湿度选择不同类型的除湿机，以满足工程设计的需要。此外，冷冻除湿还可以与吸收或吸附除湿相结合，获得露点温度更低的空气体状态。因此，根据不同的除湿要求，可以进一步探讨制冷除湿机与其他领域的结合。
