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转轮除湿机的除湿效率、能源消耗和干燥剂性能如何平衡

发布时间:2024-08-18阅读:13

在特定应用场景下,如何平衡转轮除湿机的除湿效率、能源消耗和干燥剂性能?

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在特定应用场景下,平衡转轮除湿机的除湿效率、能源消耗和干燥剂性能是一个复杂但至关重要的问题。以下将从多个方面进行详细阐述。


一、优化运行参数以提高除湿效率并降低能耗


  • 控制空气流速:适当的空气流速对于转轮除湿机的性能至关重要。处理空气流速和再生空气流速的调整可以影响除湿效率和能源消耗。一般来说,处理空气流速的增大可能会在一定程度上提高除湿量,但流速过大也可能导致空气与干燥剂接触时间不足,从而降低除湿效率11。例如,对于 PPM 分子筛转轮,处理风速的增大有利于提高其性能。而再生空气流速的调整也需要根据具体情况进行优化,过高或过低的再生空气流速都可能影响干燥剂的再生效果和能源消耗。

  • 调整再生温度:再生温度对干燥剂的再生效果和能源消耗有显著影响。提高再生温度可以增强干燥剂的再生能力,从而提高除湿机的除湿效率。然而,过高的再生温度会导致能源消耗增加11。实验研究表明,再生温度从 60℃提高到 80℃,三个转轮的除湿量和除湿性能系数增大 1 倍左右。因此,在特定应用场景下,需要根据实际情况选择合适的再生温度,以平衡除湿效率和能源消耗。

  • 选择合适的转轮转速:转轮转速的选择也会影响除湿机的性能。适当的转轮转速可以保证干燥剂与空气充分接触,提高除湿效率。但转速过高可能会增加机械损耗和能源消耗,同时也可能影响干燥剂的使用寿命。在实际应用中,需要根据处理空气的流量、湿度等参数以及干燥剂的性能来选择合适的转轮转速。


二、选择合适的干燥剂以平衡性能和成本


  • 考虑不同干燥剂的适用场景:不同的干燥剂具有不同的除湿性能和特点。例如,PPS 硅胶转轮更适用于高湿度工况环境11;在处理侧温度较高的情况下,聚苯硫醚(PPS)/PPM 各半转轮相比 PPS 硅胶转轮和 PPM 分子筛转轮,除湿性能是最好的。因此,在选择干燥剂时,需要根据特定的应用场景,如湿度、温度等条件,选择合适的干燥剂,以平衡除湿效率和能源消耗。

  • 评估干燥剂的再生性能:干燥剂的再生性能直接影响能源消耗。一些干燥剂需要较低的再生温度和能量,而另一些则需要较高的再生温度和能量。例如,一些先进的干燥剂材料可能具有更好的再生性能,能够在较低的温度下实现再生,从而降低能源消耗。同时,干燥剂的再生性能还与再生空气的流速、温度等参数有关。在特定应用场景下,需要综合考虑干燥剂的再生性能和其他运行参数,以实现最佳的性能和能源消耗平衡。

  • 考虑干燥剂的成本和寿命:除了性能因素外,干燥剂的成本和寿命也是需要考虑的重要因素。一些高性能的干燥剂可能价格较高,但其使用寿命可能较长,从长期来看可能更具成本效益。在选择干燥剂时,需要综合考虑干燥剂的性能、成本和寿命,以选择最适合特定应用场景的干燥剂。


三、采用先进的系统配置和技术


  • 热泵型转轮除湿新风机组:采用热泵冷凝热加热室内排风用于转轮再生,可以降低转轮除湿系统的再生能耗25。通过 TRNSYS 仿真软件对机组除湿特性进行研究,着重研究了除湿转轮处理侧进风温湿度对机组除湿性能的影响。研究得出随着前表冷器中冷冻水温度降低,除湿转轮与机组总体除湿性能均提高,但除湿转轮的湿负荷承担比例降低。并提出机组在目标送风含湿量较高时,可以通过提高冷冻水供水温度使除湿转轮的除湿性能得以充分发挥,同时降低制冷能耗。

  • 太阳能辅助转轮除湿系统:在高湿度地区,太阳能辅助转轮除湿系统是一种绿色解决方案。通过实验研究表明,抛物槽式太阳能空气集热器可以成功地为干燥剂轮提供再生过程所需的中低温热能30。最高再生空气温度为 45.8 °C,在再生空气流量为 80 m³/h 时实现了最高的除湿效率。这表明太阳能辅助转轮除湿系统在特定应用场景下具有很大的潜力,可以降低能源消耗,同时提高除湿效率。

  • 两级除湿系统:开发一维数学模型研究单台四分区旋转除湿机的两级除湿性能。结果表明,带有预冷器的四级两段式除湿机的总除湿量明显高于两段式单级除湿机,但仅略高于无预冷器的四级两段式除湿机。引入预冷器不仅降低了出口温度,还增加了总除湿量27。因此,在特定应用场景下,可以考虑采用两级除湿系统,以提高除湿效率,降低能源消耗。


四、优化系统控制策略


  • 基于数值模型的节能优化控制:构建除湿转轮数值模型,并引入权值因子把系统能耗及除湿性能结合起来作为优化目标,提出以改进 PSO 为求解算法的转轮除湿系统节能优化控制模型6。结果表明,当权值因子 λ=0.3 时,既能满足出口含湿量的要求,又能使能耗节省率达到最高。当环境含湿量在 16~22 g/(kg 干空气) 范围内,平均能耗节省率为 76.4%,最大能耗节省率为 95.6%;当环境温度在 24~30℃范围内,平均能耗节省率为 40.2%,最大能耗节省率为 42.1%。这表明通过优化系统控制策略,可以在特定应用场景下实现除湿效率和能源消耗的平衡。


综上所述,在特定应用场景下,平衡转轮除湿机的除湿效率、能源消耗和干燥剂性能需要综合考虑多个因素,包括优化运行参数、选择合适的干燥剂、采用先进的系统配置和技术以及优化系统控制策略等。通过合理的设计和优化,可以实现转轮除湿机在特定应用场景下的高效、节能运行。



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