一种高效除湿机的制作方法_4

文档序号:9114749阅读:来源:国知局
作原理如下:
[0086] 压缩机3内排出的高温过热制冷剂气体依次流经第三冷凝器模块5的上冷凝器子 模块和下冷凝器子模块,完成高温制冷剂气体的显热释放和冷凝放热液化;冷凝液化后 的制冷剂液体流入到翅片被纵横向切断的第一冷凝器模块11内,制冷剂液体在第一冷凝 器模块11内实现进一步的降温过冷;过冷后的制冷剂液体经过节流装置4降压,然后进入 蒸发器模块12内吸热汽化,汽化后的制冷剂通过出吸汽管7回到压缩机3内。
[0087] 除湿机置于需被除湿的空间内,风机2启动,空间内的湿空气自空心多面体的立 面进入到空心多面他结构内;在此过程中,一立面上空气流经第一冷凝器3,吸收第三冷凝 器模块5内制冷剂放出的热量,使得第三冷凝器模块5内制冷剂冷凝放热液化;另一立面 上,空气首先流经蒸发器模块12,蒸发器模块12内的过冷制冷剂吸收流经空气的热量,将 含湿空气降到露点温度以下,使流过蒸发器模块12的空气中的水蒸汽放热冷凝析出,减少 空气中的水蒸汽组分,从而达到降低空气绝对含湿量的目的,起到除湿的效果。空气穿过蒸 发器5后又流经第一冷凝器模块11,降温后的空气用于第一冷凝器模块11中制冷剂的过 冷。
[0088] 参照图7,为焓湿图上本实用新型提供的除湿机空气路径图,采用蒸发器嵌入大比 表面积冷凝器末端并且切断热桥技术的除湿机,同样在高温高湿工况(30°C、80%RH)下, 除湿机吸入的湿空气的状态对应于图上a点,其焓值113为86. 2kJ/kg;a点状态的湿空气进 入蒸发器,降温到b点达到饱和状态即相对湿度100%,继续降温到c点,则每kg空气中有 21. 8-14. 9 = 6. 9g的冷凝水析出,其焓值降低到he= 58.OkJ/kg卩:30°C、80%RH的湿空 气,经过蒸发器降温除湿,析出6. 9g的冷凝水并放出86. 2-58. 0 = 28. 2kJ/kg的热量。
[0089] 冷凝器总成的放热量是蒸发器吸热量与压缩机压缩功两者之和,按压缩功相当 于蒸发器吸热量的1/3计算,本实用新型一种高效除湿机的冷凝器总成,同样将放出的 28. 2*(1+1/3) = 37. 6kX/(kg空气)热量;但释放这个热量的任务,由本实用新型的冷凝 器总成(第一冷凝器模块、第二冷凝器模块)共同完成:①在双吸风口离心风机的作用下, 30°C、80%RH的湿空气直接流过第一冷凝器模块和第三冷凝器模块,自a点吸热升温到达 e点,he= 91. 4kJ/kg、Te= 35°C;因为第一冷凝器模块和第三冷凝器模块的放热面积大、通 风截面大、空气流量大,虽然空气从a点到e点温升不大,只有5°C,但依然承担了冷凝器总 成放热总量的主体部分;②在双吸风口离心风机的作用下,来自蒸发器模块的低温饱和空 气流过冷凝器4,空气状态到达d点,hd= 67. 9kJ/kg、Td= 29. 5°C?
[0090] 加上冷凝器总成内外的5°C传热温差,本实用新型冷凝器总成中的制冷剂气体的 冷凝温度也只有40°C(如果制冷剂为R134a,对应冷凝压力10. 17bar)左右,比传统的蒸发 器冷凝器串联通风除湿机的冷凝温度61. 4°C(对应冷凝压力17. 3bar)低20°C以上,则相 应的冷凝压力降低7bar以上。
[0091] 将制冷系统冷凝温度(冷凝压力)降低,系统能效比就会快速提高。下面提供的 谷轮ZW108KS压缩机的工况性能测试表,说明了这一点:
[0092]
[0093] 表中,H------制热量;P------电机吸入功率
[0094] 在上表中:
[0095] 蒸发温度10°C、冷凝温度65°C,这台谷轮ZW108KS压缩机的制热量39764W,电机吸 入电功率10288W,能效比为3. 87 ;
[0096] 蒸发温度10°C、冷凝温度55°C,这台压缩机的制热量39658W,电机吸入电功率 8208W,能效比为4. 83 ;
[0097] 蒸发温度10°C、冷凝温度45°C,这台压缩机的制热量40854W,电机吸入电功率 6675W,能效比为6. 12 ;
[0098] 蒸发温度10°C、冷凝温度35°C,这台压缩机的制热量42475W,电机吸入电功率 5493W,能效比为7. 73 ;
[0099] 从上述ZW108KS压缩机的工况性能比较可以得出:
[0100] 在蒸发温度为10°C条件下,冷凝温度自65°C下降到55°C,下降10°C,压缩机制热 能效比由3. 87提高到4. 83,提高24% ;
[0101] 在蒸发温度为10°C条件下,冷凝温度自65°C下降到45°C,下降20°C,压缩机制热 能效比由3. 87提高到6.12,提高58% !
[0102] 在蒸发温度为10°C条件下,冷凝温度自65°C下降到35°C,下降30°C,压缩机制热 能效比由3. 87提尚到7. 73,提尚99. 8%。
[0103] 参照图8,为本实用新型一种高效除湿机的低冷凝压力深度过冷高效除湿压焓图, 图中:
[0104] 1-2-3-4-5-6-1,为传统的蒸发器冷凝器串联通风除湿机的制冷剂制冷除湿循 环;
[0105] 1-2' -3' -4' -5' -6' -1,为本实用新型一种高效除湿机制冷剂制冷除湿循环;
[0106] 现以R134a环保制冷剂为例来研究冷凝器末端制冷液过冷度对蒸发器制冷量的 影响。
[0107] 查看制冷剂R134a饱和热力性质表,在10°C、60°C饱和温度下的相变热分别为 190kJ/kg、140kJ/kg,相差 50kJ/kg。
[0108] 每kg制冷剂R134a在10°C蒸发吸热量190kJ/kg,比在60°C冷凝放热量140kJ/kg, 多出50kJ/kg,实际上是通过R134a在冷凝器末端降温放热实现"过冷",并且在进入蒸发器 之前的毛细管里再发生少量液态R134a吸收多数液态R134a的显热"提前"汽化,来实现蒸 发器与冷凝器的吸放热平衡的。所以,提高冷凝器末端制冷剂液体的"过冷"度,就降低了 制冷剂液体在毛细管(节流装置)中的汽化比例,从而提高了制冷剂液体在蒸发器里的蒸 发吸热能力的完整性和有效性。
[0109] 在蒸发器中4. 1公斤蒸发压力、饱和温度10°C条件下,每kg的R134a液态制冷 剂蒸发吸热量为190. 74kJ;而该制冷剂液体在冷凝器中16. 8公斤压力、饱和温度60°C条 件下的比热容为1. 66kJ/kg,如果在冷凝器末端的制冷剂液体增加10°C的过冷,就在冷凝 器中增加了 16.6kJ/kg的放热量,这也就相当于在蒸发器中增加了 16.6kJ/kg的吸热量, 这个吸热量是该制冷剂在蒸发器中蒸发吸热量190. 74kJ/kg的8. 7% ;如果在冷凝器末端 的制冷剂液体增加20°C的过冷,就在冷凝器中增加了 33. 2kJ/kg的放热量,这也就相当于 在蒸发器中增加了 33. 2kJ/kg的吸热量,这个吸热量是该制冷剂在蒸发器中蒸发吸热量 190. 74kJ/kg的 17. 4% !
[0110] 计算结果表明,制冷剂R134a在冷凝器里的过冷度每增加1°C,所引起的单位质量 制冷剂的制冷量的平均增加率约〇. 8% (计算过冷度范围1一50°C);而制冷剂R22在冷凝 器里的过冷度每增加1°C,所引起的单位质量制冷剂的制冷量的平均增加率约为1%。
[0111] 由于翅片管式冷凝器的翅片和管路所选用的材料都是铜、铝等热的良导体,如果 在同一张翅片上同时穿过上述"高温过热制冷剂气体显热部分的放热降温"、"饱和制冷剂 气体冷凝放热液化"和"制冷剂液体进一步降温过冷" 3个阶段的铜管,则在这3个存在着 明显温度落差的区域之间,沿着翅片方向形成"热桥",既造成热量自"高温过热制冷剂气体 显热部分的放热降温"阶段(一般除湿机在30°C、80%RH条件下此阶段制冷剂气体温度自 90°C左右下降到60°C左右),沿着翅片向"制冷剂气体冷凝放热液化"阶段(此阶段制冷剂 气体冷凝温度在60°C左右)传递,以及热量自"制冷剂气体冷凝放热液化"阶段(冷凝温 度在60°C左右)沿着翅片向"制冷剂液体降温过冷"阶段(此阶段制冷剂液体温度自60°C 左右下降到40°C左右)传递,还造成了在第一阶段即"过热制冷剂气体显热部分的放热降 温(自90°C左右下降到60°C左右)"阶段内部和第三阶段即"制冷剂液体进一步降温过冷 (自60°C左右下降到40°C左右)"阶段内部热量自温度较高位置向温度较低位置的传递,降 低了冷凝器前端即第一阶段的内外传热温差、降低了冷凝器末端即第三阶段制冷剂液体的 "过冷"度,从而降低了冷凝器的效率和蒸发器的制冷量。
[0112] 1-2'-3'-4'-5'-6'-1与1-2-3-4-5-6-1相比,不仅冷凝压力自p2明显降低,降低 到P2' ;而且由于将冷凝器末端与蒸发器并列并且蒸发器置于外侧,充分利用了蒸发器低 温出风对冷凝器末端的冷却作用,冷凝器末端制冷液的过冷度也明显扩大,从由(h4 -h5) 提高到(h4, 一h5')。
[0113] 实施例四
[0114] 参照图9,该除湿机包括一空心多面体结构,具体的该空心多面体结构为六面体结 构,其由四个侧面、一顶面和一底面组成;其中,一侧面上设置一换热器模块1,换热器模块 1由并排设置有第一冷凝器模块11和蒸发器模块12组成,第一冷凝器模块11位于空心多 面体结构的内侧蒸发器模块12位于空心多面体结构的外侧;其余侧面上分别独立设置有 第三冷凝器模块51、52、53 ;第一冷凝器模块11、蒸发器模块12、第三冷凝器模块51、52、53 可嵌在立面上,也可直接作为空心多面体结构的立面来使用,此处不作限制。
[0115] 空心
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