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熱泵除濕烘干過程熱量衡算及設(shè)備選型

發(fā)表時間：2020-04-29　作者：admin　閱讀數(shù)：310

熱泵除濕烘干過程中，濕空氣一方面作為載熱體把熱量傳給濕物料，另一方面又作為載濕體吸收濕物料受熱蒸發(fā)出來的水分，濕空氣的焓值變化是進(jìn)行熱泵除濕干燥過程熱量衡算的非常重要的參數(shù)。

一：濕空氣的比熱容

在常壓下，將1干空氣及其所帶有的水蒸氣升溫1°所需的總熱量，稱為濕空氣的比熱容，用符號表示，單位為/(.°);

干空氣定壓比熱.=1.005/(.°)，近似取1.01；

水蒸氣定壓比熱.=1.84/(.°)；則

二：濕空氣的焓

熱泵除濕過程，濕空氣的壓力變化很小，近似于定壓過程，因此可直接用濕空氣的焓變化來度量濕空氣熱量的變化。

濕空氣的焓為1干空氣的焓與其帶有的水蒸氣的焓之和，用表示，單位為/.，即：

干空氣的焓：=.*=1.01,/.；

水蒸氣的焓：=2500+.*=2500+1.84,/.；

上述濕空氣的焓值是根據(jù)干空氣和液態(tài)水在0°時的焓為0作為基準(zhǔn)來計(jì)算的，因此對于溫度,濕度的濕空氣，其焓值應(yīng)該是由0°的水變?yōu)?°的水蒸氣所需要的潛熱以及濕空氣溫升至所需要的顯熱之和。

2500為=0°時水蒸氣的汽化潛熱（0）/。

三：水蒸氣的汽化潛熱

已知水的質(zhì)量比熱為4.19/(.)，°水蒸氣的汽化潛熱為（/）：

四：熱量衡算公式：

熱泵除濕過程烘箱內(nèi)濕物料去濕過程需要的熱量就是濕空氣進(jìn)出烘箱焓值的增量，單位時間需要的熱量：單位；

干——單位時間絕干空氣循環(huán)量，.干/；

——去濕過程單位時間熱量消耗量，；

回——回風(fēng)焓值/.干；

送——送風(fēng)焓值/.干；

理解濕空氣，干空氣和水蒸氣比熱容以及水蒸氣汽化潛熱的概念，善于使用以1干空氣及其所帶有的水蒸氣的焓值隨溫度變化公式，對掌握熱泵除濕干燥系統(tǒng)熱量衡算非常關(guān)鍵。

五：案例及選型

案例1：整個干燥周期約為8小時，按烘干7000公斤辣椒，烘干前含水率為85%，烘干后含水率12%，恒速干燥階段送風(fēng)60°，20%；回風(fēng)50°，55%；求系統(tǒng)熱負(fù)荷，并按計(jì)算選型，提供方案書。

第一步：按濕基法求去濕量：

水=1*[1—（1—1）/（1—2）]

=7000*[1—（1—85%）/（1—12%）]

=5800.

整個烘干過程總?cè)窳?800，工作8小時。

假設(shè)整個烘干過程以恒速干燥階段為主要時段，去濕速率：

水=水/8*3600=5800/8*3600=0.2/

第二步：求干空氣消耗量：

絕干空氣的消耗量：

=水/（2-1）=0.2/(0.04465—0.02548)=10.43.干/

第三步：求濕空氣的焓值：

送風(fēng)干球60°，相對濕度20%；回風(fēng)干球50°，55%；

查濕空氣—圖，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101.325，送風(fēng)濕空氣含濕量1=25.48/.干=0.02548/.干;回風(fēng)濕空氣含濕量2=44.65/.干=0.04465/.干;

送風(fēng)焓值：

由公式（1-4）：送=1.01送+(2500+1.84送)送=1.01*60+(2500+1.84*60)*0.02548=127.07/.干

回風(fēng)焓值：

由公式（1-4）：回=1.01回+(2500+1.84回)回=1.01*50+(2500+1.84*50)*0.04465=166.23/.干

第四步：熱量衡算及設(shè)備選型：

熱泵除濕過程濕物料需要的熱量：

=*(回-送)=10.43*(166.23-127.07)=408.44

此熱量為系統(tǒng)運(yùn)行有效熱量，即用來直接做去濕干燥的熱量。考慮系統(tǒng)運(yùn)行不完全在恒速干燥階段及濕物料前期升溫?zé)崃考肮こ痰臒釗p失等因素，取系數(shù)1.2。

12速潽捷熱泵閉式除濕烘干機(jī)組金剛石系列標(biāo)準(zhǔn)制熱量40.18(標(biāo)定工況：系統(tǒng)運(yùn)行蒸發(fā)溫度18°，冷凝溫度60°)，通過熱量衡算此項(xiàng)目需要：

408.44*1.2/40.18=12臺主機(jī)。

六：認(rèn)識熱泵除濕烘干系統(tǒng)除濕量：和去濕量

熱泵除濕干燥系統(tǒng)除濕量：和去濕量是兩個概念，除濕量：是回到主機(jī)的濕空氣通過主機(jī)除濕器（主蒸發(fā)器）降溫到露點(diǎn)溫度以下凝結(jié)的水的質(zhì)量，與熱泵主機(jī)制冷量有關(guān)；而去濕量是烘箱內(nèi)濕物料在整個干燥過程中水分的減少量，可以通過濕基法或干基法來計(jì)算，與系統(tǒng)能提供的熱量有關(guān)。一般情況下，去濕量大于除濕量：，可以通過排濕的方式實(shí)現(xiàn)，排濕的同時也排出系統(tǒng)多余的熱量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的熱平衡。

如果某些物料的干燥必須實(shí)現(xiàn)全密閉除濕，此時去濕量就等于除濕量：。因?yàn)橄到y(tǒng)不能通過排濕的方式實(shí)現(xiàn)排熱，那么熱泵系統(tǒng)需設(shè)計(jì)室外二級冷凝器實(shí)現(xiàn)在風(fēng)道的全密閉情況下系統(tǒng)排熱。

速潽捷全密閉熱泵除濕烘干系統(tǒng)示意圖

熱泵閉式除濕烘干系統(tǒng)增加回?zé)嵫h(huán)，使進(jìn)入蒸發(fā)器的濕空氣溫度下降而進(jìn)去冷凝器的濕空氣溫度上升；回?zé)嵫h(huán)使蒸發(fā)器冷量用于空氣降溫減少（無效耗冷），而用于除濕過程冷量增加，理想狀態(tài)是熱泵蒸發(fā)器冷量完全用于除濕（進(jìn)入蒸發(fā)器的濕空氣達(dá)到露點(diǎn)溫度）。

熱泵閉式除濕烘干機(jī)在烘干過程中會有多個烘干時段，也就是說回風(fēng)狀態(tài)（溫度，濕度）是變化的，如果需要把每一個烘干時段都控制在理想狀態(tài)除濕是非常困難的，這就要求在系統(tǒng)內(nèi)必須增加除濕風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置，盡可能追求每個烘干時段都在理想狀態(tài)下除濕。即所有烘干時段熱泵蒸發(fā)器冷量完全用于除濕，保證系統(tǒng)最大除濕量：。

以案例1恒速干燥階段回風(fēng)50°，55%；來計(jì)算：

冷凝水在38.4℃的汽化潛熱=2500-2.35=2410/；

此時12速潽捷熱泵閉式除濕烘干機(jī)運(yùn)行在:=18.2℃,=60℃,=29.18,

利用熱管回?zé)嵫h(huán)技術(shù)，調(diào)節(jié)除濕風(fēng)量，控制除濕器制冷量完全用于除濕;則系統(tǒng)在這一時段理想除濕量：=29.18*3600/2410=43.6/

2，?熱泵除濕烘干機(jī)理想去濕量怎么計(jì)算？

去濕量是烘箱內(nèi)濕物料在整個干燥過程中水分的減少量，即為循環(huán)濕空氣帶走的水蒸氣的質(zhì)量。如不考慮濕物料前期升溫?zé)崃考肮こ痰臒釗p失等因素，熱泵主機(jī)提供的熱量完全是有效熱量，全部用來蒸發(fā)濕物料中的水分。

此時12速潽捷熱泵閉式除濕烘干機(jī)運(yùn)行在:=18.2℃,=60℃,=40.18,

以案例1恒速干燥階段送風(fēng)60°，20%；回風(fēng)50°，55%；

查濕空氣—圖，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101.325，送風(fēng)濕空氣含濕量1=25.48/.干=0.02548/.干;回風(fēng)濕空氣含濕量2=44.65/.干=0.04465/.干;

已計(jì)算：

送風(fēng)焓值：送=127.07/.干

回風(fēng)焓值：回=166.23/.干