高压电场脱水分技术在转轮除湿机再生系统的应用

在食品和制药领域中,物料的干燥和保存通常要求空气相对湿度较低,如胶囊制备过程中要求环境空气的相对湿度为20%左右,从而保证物料可长时间堆放、不结饼.容易干燥。转轮除湿机是目前广泛应用于食品、电子、制药等行业的主要除湿设备之一,但高能耗、高运行费是国内外同类产品的共同缺点,其中再生系统空气加热器消耗的能量约占整机能耗的90% ~95% 。而应用电加热器或燃气、燃煤加热炉加热空气来蒸发脱除转轮吸附材料中的水分的工艺,热效率均偏低。因此,要降低转轮除湿机能耗,须降低再生空气加热器的功率和能耗或提高加热再生效率。

转轮除湿机的工作原理及能耗高的原因

工作原理

转轮除湿机的主体结构为一个不断转动的蜂窝干燥转轮,转轮除湿机的关键部件为载有吸湿材料的蜂窝状转轮,吸湿载体采用高强度无机纤维材料卷制成蜂窝状通道的圆柱体转轮。除湿转轮采用辊式链传动,由高度密封性能的材料制成,隔板分为两个扇形区:转轮截面的3/4区域为除湿区,1/4为再生区,各区之间采用氟弹性材料隔离密封,有效地防止除湿区和再生区之间互相窜扰。工作时除湿气流和再生气流逆向通过缓慢转动的转轮。需要除湿的潮湿空气进入处理区域,湿空气中的水蒸汽被转轮中的吸湿材料吸附,从而使得空气于燥,除湿后的空气则通过送风机送到所需要的环境中去。随着吸收水分的增加,处理扇区的吸湿材料渐渐趋于饱和状态。为了维持其稳定的除湿性能,就需要对转轮中的吸湿材料进行还原再生,脱除吸附材料的水分,这时趋于饱和的转轮在马达的驱动下,慢慢转人再生区域,开始通入热风加热吸湿材料脱除水分。在热空气状态下,转轮中已吸收的水分被脱附,含有被脱除水分的热气,被风机引导排至室外,从而完成了水分的转移。而转轮在再生脱水后,重新恢复了强大的吸湿能力,在马达的驱动下,转入工作区域再进行除湿。上述的除湿和再生过程是同时发生的,空气不断被降湿,转轮不断被再生,周而复始,从而保证了除湿机持续恒定的工作状态,实现空气动态除湿 。

转轮除湿机的特点。是能迅速、简便有效地降低空气湿度,吸湿能力强,处理风量大。特别是在低温低湿条件下,当采用转轮除湿机进行深度除湿时,具有不受露点限制且除湿量大的优点,因此应用十分广泛。

能耗高的原因分析

转轮除湿机虽然能迅速、简便而有效地降低空气湿度,但它也存在其本身的缺点和不足。主要是吸湿材料再生时所消耗的能量较大,原因在于大量的湿空气经过转轮除湿机再生系统中的多孔吸湿材料后,多孔吸湿材料存在大量的毛细管,使其含水率大大提高,所得到的多孔吸湿材料含水量也很大,再加上转轮的转动影响再生热风热量的穿透,使之不易烘干。而且在烘干过程中转轮的缓慢转动导致烘干时间较长,能耗较大。同时烘燥再生阶段最重要的工艺参数就是烘燥再生温度,在不同的烘燥再生方式下,存在烘燥再生速率与烘温成正比关系,这使得不能因要追求高烘燥速率而大幅度地提高烘燥温度,因此它不仅受设备的限制,而且受再生系统所用的多孔吸湿材料的限制。若烘燥再生温度过高,多孔吸湿材料发生塑性形变,尺寸、机械强度等也可能发生变化,从而影响产品的质量。因此,高能耗的转轮除湿机不仅影响了产品的竞争力,而且也不符合目前节能降耗的方针政策。

高压电场脱除物料水分的原理

研究表明 :由于高压静电场对蒸馏水的蒸发和含水物料的脱水过程有促进作用,近年来受到了人们的关注,它具有提高脱除速率、节省能源、运行费用低等显著特点。

离压电场脱水技术是利用著名的“浅川效应”,即在施加电压后水的蒸发速率会加快,而且电场消耗的能量很小。高压电场脱水的基本原理是“电场能传质”,即通过非均匀电场的作用,利用水分子的极性,使湿空气中不规则运动的水分子作定向运动。在电场作用下,水分子所受的电场力增加,内部的自由水向表面移动速率加快。吸湿材料内部的水分子要克服各种阻力而逐步渗到吸湿材料表面,这就需要电场的能量足够大,使水分子能够顺利脱出,这要求外加电场要大于某一一特定的阈值。

水分子从吸湿材料内部脱出不发生液态到气态的转化,就能量方面来说,节省了使其汽化的能量,从而降低了能耗。在表面水分的逸出过程中,水分子直接被电场力拉出,这样也会减少大量的汽化潜热所需能量,因此高压电场能够节约吸湿材料的再生过程能耗。

高压电场脱水分技术在转轮除湿机再生系统的应用

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