高温直膨式除湿机的设计探讨

　　0 引言

　　某实验工程，购置一批设备，将空气处理到：温度范围40～50℃，含湿量不高于6.5g/kg·干空气，其进风参数为：干球温度范围为35～40℃，湿球温度范围为21～26℃。

　　因该实验工程没有冷却水源，故只能选择风冷冷却方式。常规选择：风冷冷水机组+表冷器+加热器，那么因设备多而系统复杂、因存在冷冻水而安装不便、因加热器而耗能，所以该批设备需另行设计，故开发出一种利用冷凝热再热的新型风冷调温除湿机，设备系统简单，安装使用方便，运行经济节能。

　　下面以实际应用为例，分析和探讨此类除湿机不同设计方案的可行性、先进性和节能性，从而总结出符合这类要求的除湿机组的最佳设计方案。

　　1 方案

　　该实验工程选用了南京都乐制冷设备有限公司生产的CFTZF10X、CFTZF20X、CFTZF40X 和CFTZF80X 共4 个品种的高温直膨式除湿机。

　　为了便于叙述，这里将进风干球温度高于35℃且湿球温度低于26℃的除湿设备，定义为高温直膨式除湿机组。上述4 个品种的除湿机即属于高温直膨式除湿机。同时根据该类机组的进风温度范围定义了名义工况和恶劣工况，对应的工况参数如表1。

　　1.1 并联系统方案

　　这里以CFTZF40X 高温直膨式除湿机为例分析各种设计方案的优劣。CFTZF40X 名义工况下的除湿量为40kg/h，额定风量9500m³/h，出风露点温度为8℃。

　　最初的设计方案是制冷系统采用并联系统，并利用机组的冷凝热对出风进行再热。其空气处理过程为W→L→O，如图1 所示，具体过程参数详见表2。

　　根据计算可知，空气从W 点冷却减湿处理到L 点，需要制冷量115.05kW，根据某压缩机样本，配用两台A 型号涡旋压缩机并联运行即可。此工况下的压缩机制冷量为57.8kW，能效比为2.90。

　　为了实现上述空气处理过程，我们采用了如图2 所示的并联系统原理图。由于露点温度较低，冷凝温度较高，因而压缩机在该工况点的能效较低;同时机组的蒸发温度低于0℃，大排深蒸发器极有可能结霜，导致机组不能正常运行甚至低压保护停机，可见该方案有待进一步改进。

　　1.2 串联系统方案

　　基于上述方案能效较低，并存在结霜的隐患，对设计方案进行了修正，制冷系统改为串联系统方案。其空气处理过程为W→L'→L→O'→O，如图1所示，过程参数详见表2。

　　根据样本，选用B 和C 型号涡旋压缩机各一台。此工况下的B 压缩机制冷量为58.4kW，能效比为3.62，C 压缩机制冷量为62.7kW，能效比为3.67。

　　为了实现上述空气处理过程，采用如图3 所示的串联系统原理图。显然，第一级系统的蒸发温度明显提高，第二级系统的冷凝温度也有所降低，使得这两个系统的压缩机运行环境大为改善，能效比也相应提高，从压缩机能耗比较来看，串联系统方案比并联系统方案要节能16%，同时机组成本也降低1000 元左右，另外第二级蒸发器的排深减少，即排除第二级蒸发器结霜的隐患，保证系统稳定可靠地运行。