冷冻―转轮联合式除湿机的研究与应用

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冷冻―转轮联合式除湿机的研究与应用

　　摘要介绍了冷冻、转轮、联合式除湿机的工作原理、结构，

比较了联合式除湿机三种不同的空气处理方案，提出了联合式除湿

机在应用中需解决的一些技术问题。

　　关键词冷冻除湿机转轮除湿机冷冻―转轮联合式除湿机

　　随着经济、科技的飞速发展，对空气温度、湿度要求也越来越

高，例如腺胚提炼的温、湿度要求分别为 21～27℃、5～10%，锂电

池生产线的温、湿度要求分别为 20～25℃、2% 。单独的冷冻除湿

机或单独的转轮除湿机很难满足对空气湿度的苛刻要求，而联合式

除湿机既能满足对所处理的空气湿度要求又能满足对所处理的空气

温度要求，甚至可以使处理后的空气含湿量小于 1g/kg?干。目前，

联合式除湿机应用在低温低湿的场合较多。

　　1、冷冻除湿机

　　1.1 工作原理

　　冷冻除湿机工作原理如图 1 所示。它由四大部件组成，即冷凝

器、蒸发器、膨胀阀、压缩机。压缩机是该系统的核心部件，它从

蒸发器中吸入氟利昂气体，压缩后排到冷凝器，氟利昂在冷凝器中

定压冷凝，当冷凝空气通过冷凝器时，把氟利昂冷凝热带走，氟利

昂温度降低，从气态变成液态。当液态氟利昂经过膨胀阀后，变成

湿蒸汽，进入蒸发器，进行定压气化，吸收蒸发器翅片热量，蒸发

器表面温度降低。当被处理空气通过蒸图 1 冷冻除湿机原理图

　　发器，被处理空气和蒸发器进行热交换，处理空气温度降低，

当降低到空气露点温度以下时，处理空气中的水汽在蒸发器表面凝

结成液态水，从空气中分离出来，通过蒸发器的被处理空气的温度、

含湿量降低，氟利昂吸收被处理空气中的热量后，变成氟利昂气体，

又被压缩机吸入，再压缩，然后依次重复以上过程，连续不断地进

行除湿。

　　1.2、冷冻除湿机特点

　　优点：体积小；除湿效率高；使用寿命长；不需要另外配置冷

源和热源，也不需要再生装置，只要接上相应的电源和处理风管道

即可运行；

　　缺点：对进风温度有一定的要求，普通型除湿机的进风温度在

18～32℃左右，低温型除湿机的进风温度在 5～32℃左右；对于低

温型除湿机，当进风温度低于 18℃时，还要间断性地融霜，影响除

湿效率；冷冻除湿机适合处理出风含湿量大于 6.5g/kg 干的空气，

对于出风含湿量要求更低的空气，用冷冻除湿机来处理，可靠性较

差。

　　2、转轮除湿机

　　当冷冻除湿机处理出风含湿量小于 6.5g/kg 干的空气时，可靠

性较差。目前，在有低湿要求的场所，转轮除湿机应用的较多。

　　2.1、转轮除湿机工作原理

　　转轮除湿机工作原理如图 2 所示。其主体结构为一个不断旋转

的蜂窝状吸湿转轮，它由耐热材料制成的波纹状介质所构成，波纹

状介质中载有吸湿剂。除湿转轮两侧，由高度密封性能的弹性耐磨

材料制成的隔板把转轮分为两个扇形区域：一个为处理湿空气端的

270°扇形区域，称为处理区；另一个为再生空气端的90°扇形区

域，称为再生区。当待处理的潮湿空气进入处理区，空气中的水分

子被转轮内的吸湿剂吸收，干燥后的空气被处理风机排至干空气出

口处。处理空气

　　图 2 转轮除湿机工作原理

　　区域的扇面吸收水分子，变成饱和状态后，将自动转到再生区，

进入再生过程。在再生过程中，再生空气经过加热后（120℃左右），

进入转轮再生区扇面，在高温状态下，转轮中的水分子被脱附，散

失到再生空气中，再生空气变成了含湿量很大的湿空气。再生空气

由于在脱附过程中损失了热量，自身温度降低，由再生风机排至湿

空气出口处。转轮大约以 8～10 周/小时的速度旋转。除湿和再生同

时进行，对空气进行连续除湿。

　　2.2、转轮除湿机的特点

　　优点：可以使被处理的空气达到很低的露点；运动部件少，运

行可靠，维修方便；整个除湿过程中没有液态水出现，更不需要淋

水盘.

　　缺点：运行能耗大；一般转轮使用寿命短；处理空气的出风温

度高，适合于对处理空气的出风含湿量有较高要求而对处理空气的

出风温度没有要求的场合；还需要另接单独的再生空气排风管道，

把再生空气排出室外。

　　3、联合式除湿机

　　冷冻除湿机在高温高湿工况下除湿量大而转轮除湿机在低温低

湿工况下除湿程度深，把冷冻除湿机的优点和转轮除湿机的优点结

合起来，构成联合式除湿机，可以满足对处理空气低温低湿的要求。

　　3.1、联合式除湿机原理

　　联合式除湿机的原理如图 3 所示，主要由转轮、一级冷却器、

二级冷却器、处理风机、再生风机等部件组成。被处理空气经过一

级冷却器后，温度被降低到露点以下时，被处

　　理空气中的水蒸汽凝结成液体，从空气中分离出来，被处理空

气的温度、含湿量都降低，再经过转轮进行深度除湿后，被处理空

气的含湿量进一步降低，温度升高。如果对机组出口处的处理风有

温度要求，可以在转轮后再加一个二级冷却器，对空气进行等湿降

温处理。这样可以实现对处理空气的温度、湿度控制。

　　图 3 联合式除湿机原理图

　　3.2、直接蒸发联合式除湿机的方案比较

　　现在多数厂家采用冷冻水作为冷媒，冷却转轮前后的处理空气，

冷冻水流量易控制，水温恒定，但是制冷效率比直接蒸发式低，而

且还需要水泵、管道等辅助系统。随着节能要求的日益提高，直接

蒸发联合式除湿机将是以后的发展方向。直接蒸发联合式除湿机可

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摘要：

冷冻―转轮联合式除湿机的研究与应用摘要本文聚焦冷冻―转轮联合式除湿机介绍了冷冻、转轮及联合式除湿机的工作原理与结构。随着经济科技发展空气温湿度要求提升单独的冷冻或转轮除湿机难以满足苛刻条件联合式除湿机则能兼顾空气湿度与温度要求目前多应用于低温低湿场合。冷冻除湿机由冷凝器等四大部件组成体积小、效率高但对进风温度有要求低温下需融霜处理低含湿量空气可靠性差。转轮除湿机主体为旋转蜂窝状吸湿转轮可使空气达低露点但能耗大、寿命短、出风温度高。联合式除湿机结合两者优点由转轮、冷却器等部件组成可控制处理空气的温度、湿度。文中比较了直接蒸发联合式除湿机的三种空气处理方案综合制冷量等数据方案二最优但三种方案均有实用价值选择需综合考虑设计条件。此外直接蒸发联合式除湿机在变工况运行时需解决一级蒸发器结霜等问题。

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