CN102777983B - 冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置，包括通过管道连接的转轮除湿***和蒸汽压缩式制冷***，蒸汽压缩式制冷***是由蒸发器、压缩机、相变冷凝换热以及过冷换热器、制冷剂气体冷却器、膨胀阀组成的闭合回路，转轮除湿***包括转轮、处理风机、前置再生风机、再生风机及带动转轮旋转的电机，在蒸发器进气口设有空气流量调节阀及越过蒸发器直接流向处理区的空气流量控制阀。本发明通过调节调节阀及控制阀的开度，控制通过蒸发器的空气数量，利用蒸发器使需要进行除湿处理的空气降温直至可以冷凝出水分。本发明可以产生60℃的高温空气，转轮再生需要的热空气全部来源于蒸汽压缩式制冷装置的冷凝热。

Description

冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置

技术领域

 本发明涉及一种对潮湿空气进行除湿处理的装置，具体是一种冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置。

背景技术

许多空间需要进行温度与湿度控制，例如，木材的存放空间的温度需要控制在接近常温而相对湿度在40%-50%之间；

传统的除湿技术主要包括吸附式转轮除湿技术和压缩制冷式冷冻除湿技术。

其中，吸附式转轮除湿的原理是：由具备吸水性的材料制造而成的圆盘状的除湿转轮被分割成再生区与吸附处理区，当含水分的空气从吸附处理区流过后，空气变成干燥空气，而热空气流过再生区后，吸附在干燥转轮上的水分被带走，转轮恢复吸水能力。为了保证空气处理过程的连续，转轮在旋转电机带动下旋转，转轮材料连续在吸附与再生状态下工作。其缺点是：（1）、为了保证转轮可以连续吸收空气中的水分，吸附转轮正常工作时需要温度为110—140℃的热空气去吹转轮，让吸附在转轮上的水分蒸发，也就是说，为了保证转轮正常工作，需要提供高品位的能源，即需要5公斤压力以上的蒸汽或者电力；（2）、需要除湿的空气经过吸附转轮后，其温度会升高，为了维持被控制空间的温度恒定，需要消耗额外的能源来提供冷量以降低空气温度。综上所述，传统的吸附式转轮除湿装置能耗比较高。

压缩制冷冷冻除湿技术的原理是：将含水分的空气温度降低，使空气中水分冷凝下来实现空气中水分的降低。这种传统的冷冻除湿技术根据制冷冷凝热的散热方式不同，也有两种形式。一种是分体除湿机，该种冷冻除湿方式特点：制冷过程产生的冷凝热释放在被控制环境外，随除湿过程的进行，被控制空间的温度会降低；另外一种冷冻除湿机是整体除湿机，该除湿机的特点是：需要除湿的空气先经过制冷的蒸发器降温除湿，然后经过压缩制冷的冷凝器将温度升高。由于制冷过程的冷凝热量总是大于制冷产生的冷量，所以，采取该种方式除湿时被控制空间温度会升高。综上所述，传统的压缩式制冷冷冻除湿也不可以实现被控制空间的温度恒定。

  本专利公开的专利在用于露点0℃以上空间湿度控制时，具备优良的节能性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有能耗低以及能够保证被控制空间温度恒定的冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置。

本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现：

冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置，包括通过管道连接的转轮除湿***和蒸汽压缩式制冷***，其中，蒸汽压缩式制冷***是由蒸发器、压缩机、相变冷凝换热以及过冷换热器、制冷剂气体冷却器、膨胀阀组成的闭合回路，相变冷凝换热以及过冷换热器与制冷剂气体冷却器之间设有排风口。

转轮除湿***包括转轮、处理风机、前置再生风机、再生风机及带动转轮旋转的电机，转轮上有一个特殊制造的分割板，它将转轮分割成处理区与再生区，前置再生风机流量大于再生风机流量，转轮再生需要的能源来源于蒸汽压缩式制冷过程释放的热量，在蒸发器进气口设有空气流量调节阀及越过蒸发器直接流向处理区的空气流量控制阀，通过调节调节阀及控制阀的开度，可以控制通过蒸发器的空气数量。

制冷剂气体冷却器6主要负责将从压缩机3排出的过热的制冷剂冷却成饱和的制冷剂，其结构形式是管翅式换热器，由换热管与翅片组成，制冷剂在管内流动而冷却制冷剂的空气在管外流动，被加热的空气温度高于制冷***的制冷剂的饱和冷凝温度，相变冷凝换热以及过冷换热器4主要负责将制冷剂从气态冷凝成液态并且使制冷剂在相变冷凝换热以及过冷换热器4中被进一步冷却到过冷状态。

空气a流经蒸发器，再依序经转轮处理区与处理风机，由处理风机排风口b排出，并将处理后的空气送回湿度控制间；再生空气e经前置再生风机、相变冷凝换热以及过冷换热器、制冷剂气体冷却器、转轮再生区及再生风机，从排风口f排向大气。

蒸汽压缩式制冷***为两套，包括主压缩制冷***与次压缩制冷***，主相变冷凝换热以及过冷换热器与次制冷剂气体冷却器之间设有排风口，在蒸发器进气口设有空气流量调节阀及越过主蒸发器、次蒸发器直接流向处理区的空气流量控制阀；需处理空气a通过管道依序连接主蒸发器、次蒸发器、转轮处理区与处理风机，再生空气e通过管道依序连接前置再生风机、次相变冷凝换热以及过冷换热器、主相变冷凝换热以及过冷换热器、次制冷剂气体冷却器、主制冷剂气体冷却器、转轮再生区及再生风机。

某些特殊场合，例如，被控制空间处于地下室或者被控制空间中放置了需要干燥的物品，被控制车间除需要除湿外，还需要加热以便提高空间温度。在此应用背景下，蒸汽压缩式制冷***为两套，包括主压缩制冷***与次压缩制冷***，主相变冷凝换热以及过冷换热器与主制冷剂气体冷却器之间设有排风口，在蒸发器进气口设有空气流量调节阀及越过主蒸发器、次蒸发器直接流向处理区的空气流量控制阀；需处理空气a通过管道依序连接次蒸发器、主蒸发器、转轮处理区、次制冷剂气体冷却器与处理风机，再生空气e通过管道依序连接前置再生风机、主相变冷凝换热以及过冷换热器、主制冷剂气体冷却器、次制冷剂气体冷却器、转轮再生区及再生风机。

空气a流经过转轮处理区后，空气a中的水分被转轮吸附，空气变得干燥；再生空气e经相变冷凝换热以及过冷换热器及制冷剂气体冷却器加热后，其温度高于制冷***的制冷剂的饱和冷凝温度，热空气流过转轮处理区，吸附在转轮上的水分被热空气带走，转轮再生需要的能源来源于制冷剂气体冷却器制冷过程释放的热量，再经再生风机从排风口f排向大气，转轮上的吸附材料恢复吸附能力。

本发明通过调节调节阀与控制阀的开度，控制通过蒸发器的空气的数量，如此设计的优点在于利用蒸发器使需要进行除湿处理的空气降温直至可以冷凝出水分。转轮再生温度在60-70℃之间时，经过转轮处理的空气中的水分可以降低2克/立方米以上，蒸汽压缩式制冷***相变冷凝换热以及过冷换热器、制冷剂气体冷却器的特殊设计，它可以产生60℃的高温空气，转轮再生需要的热空气全部来源于蒸汽压缩式制冷装置的冷凝热。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的另一种结构示意图；

图3为本发明的第三种结构示意图。

【主要组件符号说明】

1-处理风机，        2-蒸发器，        3-压缩机，

4-相变冷凝换热以及过冷换热器， 5-膨胀阀，  6- 制冷剂气体冷却器

8-转轮处理区，     10-转轮再生区，     11-再生风机，   12-电机，

13-前置再生风机    21-主蒸发器，       31-主压缩机，

41-主相变冷凝换热以及过冷换热器，      51-主膨胀阀，

61-主制冷剂气体冷却器    22-次蒸发器， 32-次压缩机，

42-次相变冷凝换热以及过冷换热器，      52-次膨胀阀，

 62- 次制冷剂气体冷却器。          

具体实施方式

本发明为一种冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置，其结构包括通过管道连接的转轮除湿***和蒸汽压缩式制冷***。

如图1所示，蒸汽压缩制冷***是由蒸发器2、压缩机3、相变冷凝换热以及过冷换热器4、制冷剂气体冷却器6、膨胀阀5组成的闭合回路，相变冷凝换热以及过冷换热器4的结构形式是管翅式换热器，由换热管与翅片组成。

转轮除湿***包括具有再生区10和处理区8的转轮、处理风机1、前置再生风机13、再生风机11及带动转轮旋转的电机12。

制冷剂气体冷却器6主要负责将从压缩机3排出的过热的制冷剂冷却成饱和的制冷剂，其结构形式是管翅式换热器，由换热管与翅片组成，制冷剂在管内流动而冷却制冷剂的空气在管外流动，被加热的空气温度高于制冷***的制冷剂的饱和冷凝温度，相变冷凝换热以及过冷换热器4主要负责将制冷剂从气态冷凝成液态并且使制冷剂在相变冷凝换热以及过冷换热器4中被进一步冷却到过冷状态，转轮再生需要的能源来源于蒸汽压缩式制冷过程释放的热量。

空气a流经蒸发器2，再依序经转轮处理区8与处理风机1，由处理风机1排风口b排出，并将处理后的空气送回湿度控制间；再生空气e经前置再生风机13、相变冷凝换热以及过冷换热器4、制冷剂气体冷却器6、转轮再生区10及再生风机11，从排风口f排向大气，相变冷凝换热以及过冷换热器4与制冷剂气体冷却器6之间设有排风口。

如图2所示，在图1的基础上，蒸汽压缩式制冷***为两套，包括主压缩制冷***与次压缩制冷***，主相变冷凝换热以及过冷换热器41与次制冷剂气体冷却器62之间设有排风口，需处理空气a通过管道依序连接主蒸发器21、次蒸发器22、转轮处理区8与处理风机1，再生空气e通过管道依序连接前置再生风机13、次相变冷凝换热以及过冷换热器42、主相变冷凝换热以及过冷换热器41、次制冷剂气体冷却器62、主制冷剂气体冷却器61、转轮再生区10及再生风机11。

如图3所示，在某些特殊场合，例如，被控制空间处于地下室或者被控制空间中放置了需要干燥的物品，被控制车间除需要除湿外，还需要加热以便提高空间温度。蒸汽压缩式制冷***为两套，包括主压缩制冷***与次压缩制冷***，主相变冷凝换热以及过冷换热器41与主制冷剂气体冷却器61之间设有排风口，需处理空气a通过管道依序连接次蒸发器22、主蒸发器21、转轮处理区8、次制冷剂气体冷却器62与处理风机1，再生空气e通过管道依序连接前置再生风机13、主相变冷凝换热以及过冷换热器41、主制冷剂气体冷却器61、次制冷剂气体冷却器62、转轮再生区10及再生风机11。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置，包括通过管道连接的转轮除湿***和蒸汽压缩式制冷***，其中，蒸汽压缩式制冷***是由蒸发器（2）、压缩机（3）、相变冷凝换热以及过冷换热器（4）、制冷剂气体冷却器（6）、膨胀阀（5）组成的闭合回路，相变冷凝换热以及过冷换热器（4）与制冷剂气体冷却器（6）之间设有排风口，转轮除湿***包括具有再生区（10）和处理区（8）的转轮、处理风机（1）、前置再生风机（13）、再生风机（11）及带动转轮旋转的电机（12），前置再生风机（13）流量大于再生风机（11）流量，转轮再生需要的能源来源于蒸汽压缩式制冷过程释放的热量，其特征在于: 在蒸发器（2）进气口设有空气流量调节阀（14）及越过蒸发器（2）直接流向处理区（8）的空气流量控制阀（15），通过调节调节阀（14）及控制阀（15）的开度，可以控制通过蒸发器（2）的空气的数量。

2.根据权利要求1所述的除湿装置, 其特征在于:蒸汽压缩式制冷***为两套，包括主压缩制冷***与次压缩制冷***，主相变冷凝换热以及过冷换热器（41）与次制冷剂气体冷却器（62）之间设有排风口，在蒸发器（2）进气口设有空气流量调节阀（14）及越过主蒸发器（21）、次蒸发器（22）直接流向处理区（8）的空气流量控制阀（15），需处理空气a通过管道依序连接主蒸发器（21）、次蒸发器（22）、转轮处理区（8）与处理风机（1），再生空气e通过管道依序连接前置再生风机（13）、次相变冷凝换热以及过冷换热器（42）、主相变冷凝换热以及过冷换热器（41）、次制冷剂气体冷却器（62）、主制冷剂气体冷却器（61）、转轮再生区（10）及再生风机（11）。

根据权利要求1所述的除湿装置,其特征在于: 蒸汽压缩式制冷***为两套，包括主压缩制冷***与次压缩制冷***，主相变冷凝换热以及过冷换热器（41）与主制冷剂气体冷却器（61）之间设有排风口，在蒸发器（2）进气口设有空气流量调节阀（14）及越过主蒸发器（21）、次蒸发器（22）直接流向处理区（8）的空气流量控制阀（15），需处理空气a通过管道依序连接次蒸发器（22）、主蒸发器（21）、转轮处理区（8）、次制冷剂气体冷却器（62）与处理风机（1），再生空气e通过管道依序连接前置再生风机（13）、主相变冷凝换热以及过冷换热器（41）、主制冷剂气体冷却器（61）、次制冷剂气体冷却器（62）、转轮再生区（10）及再生风机（11）。