再生风温度对转轮除湿机除湿效果的影响

转轮除湿机是空调机组中的重要组成部分,具有对处理空气进行干燥除湿的作用。空调机组在除湿过程中,随着外界空气温度和湿度的改变,转轮除湿机的除湿效果也会发生改变。空调除湿量可以从2 个方面进行调节: 一是控制处理风量的大小; 二是调节再生风温度。对于送风量恒定的情况,需要调节再生空气的温度,调整再生区的吸附剂水分含量,待再生区的吸附剂转到除湿区,改变除湿区吸附剂的吸湿能力,起到调节除湿量的作用。因此,在定风量条件下,深入研究再生风温度变化对转轮除湿机除湿效果的影响规律,对改善再生环节控制策略、提高除湿效果具有重要意义。

为此,笔者根据微元体中水分与吸附剂之间的传质、传热微分方程组,通过Matlab编程仿真,对空调除湿过程受干扰作用时,再生风温度对除湿效果的影响规律进行分析。

除湿转轮的数学模型

除湿转轮结构

除湿机核心部件为蜂窝状转轮,常由特殊陶瓷纤维载体和活性硅胶复合而成,转轮两侧由特制的密封装置分成2 个区域,即除湿区域( 270℃扇形区域,占总面积的3 /4) 及再生区域( 90 ℃扇形区域,占总面积的1 /4) ,除湿转轮结构如图1所示。

转轮的控制方程及补充方程

将除湿机划分为微元体,转轮在工作过程中,内部不断进行质、热交换,其控制方程由以

下4 个方程来描述:

空气中水分质量守恒方程为

空气中能量守恒方程为

吸附剂中水分质量守恒方程为

吸附剂中能量守恒方程为

为计算控制方程中各参数,还需给出以下补充方程:

式( 1) - ( 7) 中各参数定义见表1。

内节点法求解,划分网络如图2 所示。

图2 除湿转轮的网格划分

划分网格后,采用内节点法计算控制方程,应用Matlab 进行编程,程序流程如图3 所示。

图3 程序流程

仿真分析

根据空调机组现场处理空气的实测含湿量数据,确定模型仿真过程中的初始条件与扰动量。仿真中的风量设置为定风量,以转轮除湿机进入稳态的时间为基础,通过改变不同的初始条件与干扰量,分析在不同的入口含湿量扰动作用下,再生风温度变化对转轮除湿机除湿效果的影响规律。

仿真干扰量的确定

空调机组运行时,外界空气状态会随着时间变化而变化,以实测外界空气的变化为依据,对仿稳态运行的除湿机工作过程添加干扰量。一昼夜中新风空气的实测含湿量如图4 所示。

图4 空调机组现场处理空气的实测含湿量

选择图中一段数据作为程序中干扰量,如在17 时室外空气含湿量为12 g /kg,经过10 min 缓慢上升为15 g /kg,以此作为仿真模型中的干扰量。

仿真步骤与结果分析

转轮除湿机稳态过程分析初始条件如表2 所示。

新风通过除湿区干燥除湿后送往目标房间,再生风由室外空气经过电加热器加热后向转轮的再生区送风,将再生区吸附剂的水分带走并排至室外,起到干燥转轮的作用,新风含湿量处理的仿真结果如图5 所示。

图5 初始条件下处理空气出口含湿量曲线

由图5 可知: 处理空气出口的稳定输出约为9. 8 g /kg,对稳定结果设定一个± 0. 8 g /kg 的误差带,作为仿真运行结果进入稳定输出的参考。

含湿量变化后除湿效果变化规律

系统在进入稳定状态后,根据空调机组运行时的处理空气含湿量实测数据特点,在第9 min 时增加处理空气入口的含湿量,使其在10 min 内均匀增加到15 g /kg,其间再生风温度不变,仿真结果如图6 所示。

图6 加入扰动后出口含湿量对比曲线

由图6 可见: 处理空气入口的含湿量变大,如果再生风温度保持不变,处理空气出口处的空气含湿量会随之变大。

再生风温度变化后转轮除湿效果变化规律

该基地空调机组送风量要求为一恒定值,通常通过调节再生风的温度来控制除湿量的大小,笔者希望通过对设备的仿真结果来指导在新风含湿量变化下如何设置再生风加热温度,避免加热温度过高或者过低导致处理空气的含湿量过低或者过高。

室外空气含湿量增加到15 g /kg 后不再变化,当处理空气入口的含湿量再次稳定后,从第19 min到第25 min,将再生风温度缓慢调整为130、140、150 ℃,以模拟真实的再生风调温情况,仿真结果如图7 所示。

图7 不同再生风温度下的处理空气含湿量曲线

由图7 可以发现: 在不同再生风温度条件下,处理空气出口处的含湿量不同,再生风温度越高,吸附剂被再生风干燥的效果就越好,除湿量越大,电能的消耗也将变大。所以当室外新风含湿量变化时,可以通过此仿真结果来确定合适的再生风温度,目的是在允许范围内,既可以快速、准确地将处理空气状态处理到目标状态,又可以节约能源,避免再生风温度过高导致电能浪费。

4 结论

对某基地空调机组中转轮除湿机的仿真分析结果表明: 处理空气入口处的含湿量受到干扰,若再生风的温度不变,处理空气出口含湿量会改变,最终至稳态; 在定风量条件下,可通过提高再生风温度来提高除湿量。通过仿真结果中再生风温度对除湿量的影响规律,可以在不同的室外新风含湿量条件下以及干扰量发生的情况下,制定合理的再生风温度控制策略,从而减少因为凭借人工经验调节再生风温度过高或者过低导致的处理空气状态不稳定的情况。同时,根据仿真结果选取适当的再生风温度,既可以满足除湿需求,也可以达到节能的效果,本文的仿真结果也为接下来除湿机优化节能的工作提供了一定的理论指导。为了达到除湿机可以根据室外新风含湿量与干扰量自动对再生温度调节的效果,还需要对控制程序以及控制效果进行完善与验证。

相关新闻

联系我们

400-889-7299

在线咨询:点击这里给我发消息

邮件:htt@deye.com.cn

工作时间:周一至周五,9:30-18:30,节假日休息

QR code