(內(nèi)源式固體吸附除濕機(1))
建筑能耗中空調(diào)負荷占據(jù)很大份額,尤其在公共建筑中。傳統(tǒng)的空氣處理過程是將溫、濕度合一,而溫、濕度獨立調(diào)控的空調(diào)系統(tǒng)的可節(jié)能30%。因此,有關(guān)獨立除濕技術(shù)的研究日趨重要。市場現(xiàn)有的冷卻除濕系統(tǒng)是利用濕空氣在低于露點的冷表面上凝結(jié)降溫的原理,需要利用壓縮機在較低蒸發(fā)溫度下運行,因而耗電量大,有時還需再熱才能送風(fēng),而且在高濕時,由于冷面的水膜加厚形成熱阻,使降濕能力受限,此外,除濕機的表面上容易滋生細菌等污物,不利于人體健康。
硅膠類固體吸附除濕的新技術(shù),但迄今為止所有的轉(zhuǎn)輪除濕制冷系統(tǒng)都是絕熱的(即吸附過程不伴隨冷卻),導(dǎo)致再生溫度很高,很難使用可再生能源、廢熱源等。目前,上市的液體除濕機,有較高的能量回收技術(shù)水平,能效比較高,但因工質(zhì)有腐蝕性,部分部件暫需進口,價格貴,難以小型化。
固體吸附除濕
有一類物質(zhì)是多孔或細粉表面,其與表面上的氣體接觸面積很大,當表面上的分子與氣體分子產(chǎn)生推動力時,氣體被吸附到表面上,或反之,表面上的分子脫離返回氣體。前者稱為“吸附”,后者稱為“脫附”或再生。把有多孔表面的固體物稱為吸附劑,而被吸附或脫附的氣體稱為吸附質(zhì)。利用硅膠吸附濕空氣中的水分為固體吸附除濕。由于硅膠對水汽的吸附性較好,而其脫附再生時所需溫度較低,且無毒無臭、無腐蝕性,價廉,所以在食品、藥品業(yè)中被廣泛采用。
硅膠溫度在55℃以上時,無論水蒸氣分壓力多大,其含水率皆不超過10%,而當硅膠溫度在25℃以下時,只有當硅膠處于高濕(即高于15mmHg水蒸氣分壓力下)時,其含水率才能達到35%以上。由此可見,硅膠再生只需要將其加熱到55℃以上,再生后,如冷卻到25℃以下,對于一般的熱濕空氣都可使其吸附達到25%的水分。
內(nèi)源式固體吸附除濕機
內(nèi)源式固體吸附除濕機結(jié)構(gòu)特點
該除濕機是一種以高效、經(jīng)濟、易市場化為目標的除濕機。它是以硅膠為吸附劑,將其與金屬縱向翅片管雙表面緊密結(jié)合,翅片管簇組合與水管道連接,置于豎向風(fēng)道內(nèi),風(fēng)道上部裝有排氣口閥、側(cè)面有進風(fēng)口閥、出風(fēng)口閥、進水出水口、電動閥等部件,被處理的空氣從其中流過。當水管中通入65℃的熱水時,上部的排氣閥打開,進出風(fēng)口的閥門關(guān)閉,熱傳到翅片表面的硅膠,使其脫附并有水蒸氣自排氣口排出,直至再生過程完成后,水管中再通入13℃的冷水冷卻翅片和其上的硅膠使之降溫,同時上部的排氣口關(guān)閉,進出風(fēng)口閥打開,被處理的空氣流經(jīng)翅片上的硅膠表面,其中的水蒸氣被吸附直到飽和,吸附過程完畢,繼續(xù)下一次再生。如此周期性地切換閥門再生與吸附循環(huán)運行。
一般上述的風(fēng)道為成對安裝,以便在控制器作用下,以相同的周期交替運行,使出風(fēng)口連續(xù)送出處理后的空氣。由于本除濕機是在硅膠被冷卻后進行吸濕的,并且是從硅膠層的內(nèi)部進行冷卻,故稱之為“內(nèi)源式”,因此其再生溫度可低至65℃,如果翅片與硅膠的之間熱阻進一步降低則再生溫度可以更低。
內(nèi)源式固體吸附除濕機性能的實驗研究
通過對內(nèi)源式固體吸附除濕機的性能測試得知,除濕機翅片管平均肋化效率大于0.95,說明內(nèi)源式除濕機采用的翅片管簇傳熱效率高,效果好。
在再生過程中通入熱水,排氣溫度逐漸升高,熱水供回水溫差逐漸變小,當再生完畢時,硅膠與排氣的溫濕度變化很小,平均水溫與硅膠表面溫度相差8℃。
在吸附過程中,被處理的濕空氣按北京地區(qū)夏季空調(diào)設(shè)計工況控制。干球溫度為33℃,濕球溫度保持26℃不變,當除濕機內(nèi)通以14℃冷水時,在1h內(nèi)出風(fēng)干球溫度與相對濕度逐漸上升,但均在24~25℃,45%~50%范圍內(nèi),由濕空氣的物性可知,其進風(fēng)濕度為18g/kg干,出風(fēng)濕度為10g/kg干,單位除濕量在7~8g/kg干之間。