轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)原理分析課件

轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)動(dòng)力工程胡濤濤轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)動(dòng)力工程胡濤濤11.概述2.轉(zhuǎn)輪除濕的工作原理及特點(diǎn)3.轉(zhuǎn)輪除濕的吸附介質(zhì)4.轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的應(yīng)用5.總結(jié)1.概述21.概述

除濕是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷膯栴}，尤其是在我國(guó)南方等高濕地區(qū)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，隨著人們對(duì)空氣、水源、食品、醫(yī)藥等品質(zhì)要求的不斷提高，生產(chǎn)環(huán)境中濕度的控制成為一個(gè)重要指標(biāo)。除工業(yè)應(yīng)用外，在汽車、坦克、飛行器、艦艇、地下室等特殊的環(huán)境中也需要除濕，以保證駕乘人員正常的新陳代謝活動(dòng)。

目前比較成熟的除濕技術(shù)有冷卻式除濕、液體吸收式除濕、固體吸附式除濕、膜法除濕及轉(zhuǎn)輪除濕。1.概述除濕是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ?

轉(zhuǎn)輪除濕是在實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛的固體吸附式除濕技術(shù)之一，轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)利用吸附材料的良好親水性吸附空氣中的水分，降低空氣的濕度。轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)由除濕轉(zhuǎn)輪、傳動(dòng)裝置、風(fēng)機(jī)、過濾器、再生用加熱器等組成。轉(zhuǎn)輪除濕裝置轉(zhuǎn)輪除濕是在實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛的固體42.轉(zhuǎn)輪除濕的工作原理及特點(diǎn)

轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的核心部件是一個(gè)蜂窩狀轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪由特殊陶瓷纖維載體和活性硅膠復(fù)合而成，轉(zhuǎn)輪兩側(cè)由特殊的密封裝置分成兩個(gè)區(qū)域，處理區(qū)域和再生區(qū)域。當(dāng)需要除濕的潮濕空氣通過轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)域時(shí)，濕空氣的水蒸汽被轉(zhuǎn)輪的活性硅膠所吸附，干燥空氣被處理風(fēng)機(jī)送至需要處理的空間；而不斷緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)輪載著趨于飽和的水蒸汽進(jìn)入再生區(qū)域；再生區(qū)內(nèi)反向吹入的高溫空氣使得轉(zhuǎn)輪中吸附的水分被脫附，被風(fēng)機(jī)排出室外，從而使轉(zhuǎn)輪恢復(fù)了吸濕的功能而完成再生過程，轉(zhuǎn)輪不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，上述的除濕及再生周而復(fù)轉(zhuǎn)地進(jìn)行，從而保證除濕機(jī)持續(xù)穩(wěn)定的除濕狀態(tài)。2.轉(zhuǎn)輪除濕的工作原理及特點(diǎn)轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)5轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的工作原理轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的工作原理6轉(zhuǎn)輪除濕的特點(diǎn)：

（1）構(gòu)造簡(jiǎn)單。機(jī)體本身是由低速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪、再生加熱器、處理風(fēng)機(jī)和再生風(fēng)機(jī)所組成，構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，所以運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)都很方便；（2）輪紙芯的主要材料為無機(jī)成分，不會(huì)老化，性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)體；（3）轉(zhuǎn)輪單位體積內(nèi)的吸濕面積大。由于轉(zhuǎn)輪的蜂窩狀流道的直徑僅1.5～3mm，故1m3體積的轉(zhuǎn)輪紙芯的吸濕面積達(dá)3000m3?？諝饬鹘?jīng)蜂窩狀流道時(shí)，雖處于邊界層流狀態(tài)，仍能充分進(jìn)行熱濕交換，除濕能力強(qiáng)；

轉(zhuǎn)輪除濕的特點(diǎn)：（1）構(gòu)造簡(jiǎn)單。機(jī)體本身是由低速旋轉(zhuǎn)7（4）連續(xù)地獲得低露點(diǎn)、低溫度的干燥空氣。固體吸濕劑吸濕性很好，即使吸收了水分，其化學(xué)性能也不會(huì)發(fā)生變化，而且只要通過加熱就能簡(jiǎn)單地放出已經(jīng)吸收的水分。由于具有這種特性的轉(zhuǎn)輪是旋轉(zhuǎn)的，除濕和再生連續(xù)進(jìn)行，所以能保持出口空氣的露點(diǎn)穩(wěn)定；（5）沒有液體吸濕劑的飛沫損失。固體除濕轉(zhuǎn)輪與液體吸收式除濕機(jī)相比，最大的特點(diǎn)是沒有飛沫帶液損失，既不需要補(bǔ)充吸濕劑，也不會(huì)對(duì)金屬管道形成腐蝕。（4）連續(xù)地獲得低露點(diǎn)、低溫度的干燥空氣。固體吸濕劑吸濕性83.轉(zhuǎn)輪除濕的吸附介質(zhì)

3.1氯化鋰

氯化鋰是最早用來作為轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的吸附材料的，它屬于一種高含濕量的吸濕鹽，易再生，具有高度化學(xué)穩(wěn)定性。此外，氯化鋰吸附劑具有強(qiáng)烈的殺菌能力，因此，氯化鋰作為除濕劑被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品等對(duì)空氣潔凈度和濕度要求較高的領(lǐng)域。但是氯化鋰在低濕度范圍除濕量小、除濕能力低，而且吸濕時(shí)易形成液體從基體逸出，對(duì)除濕設(shè)備周圍的金屬產(chǎn)生腐蝕，這些不足在很大程度上限制了除濕機(jī)中氯化鋰吸附劑的用量，也即限制了除濕機(jī)的除濕量。3.轉(zhuǎn)輪除濕的吸附介質(zhì)3.1氯化鋰93.2硅膠

硅膠是繼氯化鋰后研究應(yīng)用比較多的一種固體吸附劑，其吸濕能力、再生能耗等方面較氯化鋰稍差，但由于在吸附、解吸過程中始終保持固態(tài)，有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，克服了氯化鋰吸附劑容易液化逸出的缺點(diǎn)，即使在高濕度下（100%）也能保持轉(zhuǎn)輪表面不結(jié)露，對(duì)周邊設(shè)備無腐蝕。同時(shí)當(dāng)轉(zhuǎn)輪長(zhǎng)期使用過程中因灰塵或油污覆蓋表面影響除濕效率時(shí)，可采用清水（除灰塵）或清潔劑（除油污）直接清洗掉使之恢復(fù)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

3.2硅膠硅膠是繼氯化鋰后研究應(yīng)用比10

目前制備硅膠轉(zhuǎn)輪最有效方法為浸漬法。其工作原理是：在無機(jī)纖維基材上讓水玻璃與酸就地反應(yīng)，使生成的硅膠較為均勻地分散在纖維表面及其空隙中，構(gòu)成塊體吸附劑。它歸屬于第三代吸附劑材料（活性硅膠），由于不需外加黏合劑，制備過程中對(duì)環(huán)境無污染，故具有工藝簡(jiǎn)便、環(huán)保、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、吸附劑與纖維作用較好等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于制作除濕轉(zhuǎn)芯。該方法主要存在的問題是：受溶膠穩(wěn)定性的制約難以形成高濃度溶膠，加之無機(jī)纖維不溶于水，溶膠與纖維間接觸面小，因而在無機(jī)纖維上附著的溶膠量少，生成的硅膠少，除濕效率較低。近期，又提出了高效納米孔徑硅膠吸附材料制備方法，讓水玻璃與聚沉劑（絮聚劑）反應(yīng)生成硅酸鹽沉積在無機(jī)纖維上，然后與酸作用生成硅膠，該方法提高了硅膠在纖維基材的掛膠量。目前制備硅膠轉(zhuǎn)輪最有效方法為浸漬法。其工作原11硅膠作為吸附材料存在的不足：（1）吸附性能有待提高；（2）耐熱性能需要加強(qiáng),由于硅膠耐熱性能較弱,除濕轉(zhuǎn)芯長(zhǎng)時(shí)間處于80～150℃再生環(huán)境中,易出現(xiàn)熔融、塌陷、堵塞孔道等現(xiàn)象,從而使系統(tǒng)吸附效率降低；（3）機(jī)械強(qiáng)度有待增強(qiáng)，由于硅膠與陶瓷纖維作用力較弱，使得轉(zhuǎn)芯材料機(jī)械強(qiáng)度較差，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，易出現(xiàn)粉化、掉粉現(xiàn)象，從而影響其使用壽命。因此，必須對(duì)硅膠進(jìn)行改性。硅膠作為吸附材料存在的不足：12硅膠硅膠133.3改性硅膠吸附材料目前對(duì)硅膠的改性主要有兩個(gè)方面：一是將傳統(tǒng)硅膠吸附材料和鹵素鹽結(jié)合制成復(fù)合吸附劑；二是在硅膠中摻雜其他金屬元素。（1）硅膠/鹵素鹽復(fù)合材料為克服硅膠吸附劑吸濕量小的不足，人們提出新型的硅膠和鹵素鹽復(fù)合的吸附劑，由于結(jié)合了兩種吸附劑的優(yōu)點(diǎn)使得復(fù)合吸附劑的吸附性能得到改善，是吸附劑研究的一個(gè)新的方向。但鹵素鹽進(jìn)入硅膠孔道必然會(huì)降低孔容和比表面積，同時(shí)也會(huì)影響孔道的結(jié)構(gòu)，因而必須控制鹵素鹽的用量。3.3改性硅膠吸附材料14

將傳統(tǒng)的硅膠轉(zhuǎn)輪材料和鹵素鹽復(fù)合起來制得硅膠/鹵素鹽復(fù)合干燥劑材料，實(shí)現(xiàn)硅膠物理吸附和鹵素鹽化學(xué)吸附的有機(jī)結(jié)合，具有高吸濕量、易再生和穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，改善了轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的除濕性能。（2）若在硅膠中引入少量金屬離子M，金屬原子部分替代硅原子進(jìn)入硅膠網(wǎng)絡(luò)，但不改變硅膠的主體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由于硅膠表面形成M-O-Si鍵（M為B、Al、Ti等），增加了多孔材料表面的質(zhì)子酸和路易斯酸的酸性活性中心數(shù)目及酸性強(qiáng)度，增強(qiáng)了材料表面與水的親和力，使硅膠對(duì)水的吸附能力得到增強(qiáng)；另外金屬原子摻雜入硅膠后，改變其微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而增大了硅膠的比表面積和孔容，使硅膠的吸附能力得到增強(qiáng)。將傳統(tǒng)的硅膠轉(zhuǎn)輪材料和鹵素鹽復(fù)合起來制得硅膠/鹵15

金屬摻雜硅膠吸附材料，即將鋁、鈦等金屬離子摻雜入硅膠中得到的一種多孔金屬鍵合硅吸附材料，歸屬于第四代轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)吸附劑材料，它克服了硅膠在吸附性能、耐熱強(qiáng)度及機(jī)械強(qiáng)度方面的缺陷。3.4沸石分子篩沸石分子篩是研究及應(yīng)用比較多的固體吸附劑材料，它在低濕度環(huán)境下仍能吸濕的優(yōu)異性能，使它非常適用于低露點(diǎn)深度除濕；另一方面即使在較高溫度下（如100～120℃）分子篩仍保持13%以上的吸水率，而硅膠的吸水率幾乎為零。因此在電子、精密儀器等一些對(duì)濕度要求非常低及環(huán)境溫度較高的情況下，分子篩除濕得到廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用分子篩的轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)其出風(fēng)口空氣露點(diǎn)最低可達(dá)到-60℃。金屬摻雜硅膠吸附材料，即將鋁、鈦等金屬離16

但沸石分子篩也有其不足之處：分子篩吸附是利用其分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的非常規(guī)則的孔道實(shí)現(xiàn)的。其吸濕量較氯化鋰、硅膠都要低很多；另外，分子篩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的這種孔道對(duì)水分子的作用力較強(qiáng)，這是它能適用于深度除濕的原因，但也造成脫附困難，在除濕轉(zhuǎn)輪中就體現(xiàn)為再生溫度高達(dá)250℃以上，能耗大大增加，而且不能應(yīng)用太陽能、工業(yè)余熱等低品位熱源作為再生熱源。因此，目前分子篩作為除濕轉(zhuǎn)輪吸附劑還只應(yīng)用在一些對(duì)空氣露點(diǎn)要求非常低的特殊場(chǎng)合。但沸石分子篩也有其不足之處：分子篩吸附17沸石分子篩沸石分子篩18轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)用各種吸附材料的對(duì)比轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)用各種吸附材料的對(duì)比19

轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)吸附材料的發(fā)展方向：（1）對(duì)沸石分子篩材料進(jìn)行改性以提高常規(guī)條件下吸附性能或降低再生溫度以節(jié)約能耗，是以后轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)吸附材料的一個(gè)發(fā)展研究方向。（2）由于復(fù)合吸附材料能結(jié)合各種吸附材料的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也抑制克服了單一材料的缺點(diǎn)和不足使得其在吸附性能、耐熱性能和機(jī)械強(qiáng)度都有改善。因此，降低吸附材料脫附再生的能耗，提高轉(zhuǎn)輪材料的使用壽命，提供高效節(jié)能的設(shè)備都是未來研究的熱點(diǎn)。（3）在材料的制備和轉(zhuǎn)芯的成型過程中，如何盡量使用無機(jī)和綠色友好材料以代替有機(jī)材料，從而適應(yīng)現(xiàn)代化工對(duì)環(huán)保和環(huán)境的要求也是研究的重點(diǎn)。轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)吸附材料的發(fā)展方向：204.轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的應(yīng)用

轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的應(yīng)用范圍涉及制藥、航空、鋰電池、電子、超市、糖果、玻璃、膠卷等的生產(chǎn)和儲(chǔ)藏諸多方面。（1）空氣濕度調(diào)節(jié)。如各種類型的倉庫、有溫濕度要求的生產(chǎn)車間、地下工程及船艙的除濕；（2）殺菌。由于有的除濕劑(如氯化鋰)具有強(qiáng)烈的殺菌作用，能將處理空氣中90％以上的細(xì)菌殺掉，故可用于制藥工業(yè)、食品工業(yè)、無菌室的通風(fēng)除濕；（3）低濕要求的工程。若與冷凍技術(shù)聯(lián)合使用，能很容易地獲得一40℃以下的低露點(diǎn)空氣；4.轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的應(yīng)用轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的21（4）干燥工藝。由于處理后的空氣相對(duì)濕度一般都在10%左右，因此適用于采用常溫空氣干燥的工藝，如動(dòng)物膠、尿素、砂糖等的脫水。

轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)由來已久，早在1949年，Pennington

N．A．就獲得了轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的專利，提出的Pennington循環(huán)至今證明是最有前途的。轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)技術(shù)相比機(jī)械制冷空調(diào)有諸多優(yōu)點(diǎn)，它設(shè)備體積小，安裝簡(jiǎn)便，處理露點(diǎn)溫度低，可利用太陽能、工業(yè)廢氣廢熱等余熱作為再生熱源，不產(chǎn)生腐蝕，控制簡(jiǎn)單等，所以在現(xiàn)實(shí)生活和生產(chǎn)中得到大量應(yīng)用。（4）干燥工藝。由于處理后的空氣相對(duì)濕度一般都在10%左右224.1轉(zhuǎn)輪除濕器與空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合（1）轉(zhuǎn)輪除濕器與一般空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合對(duì)于室內(nèi)冷負(fù)荷和濕負(fù)荷都較大的場(chǎng)合，或新風(fēng)負(fù)荷較大，室內(nèi)要求濕度較低的環(huán)境，如果靠常規(guī)制冷就要降低蒸發(fā)溫度或采用乙二醇溶液，把空氣冷卻到很低的溫度，有時(shí)還要加熱以防房間溫度過低。這樣既增加系統(tǒng)能耗，而且冷卻盤管容易結(jié)霜，導(dǎo)致COP值下降。如果由轉(zhuǎn)輪除濕器承擔(dān)濕負(fù)荷，機(jī)械制冷承擔(dān)顯熱負(fù)荷，就能達(dá)到比較滿意的效果。這就是除濕技術(shù)與一般空調(diào)相結(jié)合的基本思路。在這里使用的是氯化鋰轉(zhuǎn)輪除濕器。4.1轉(zhuǎn)輪除濕器與空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合23轉(zhuǎn)輪除濕器與一般空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合的空氣處理過程示意圖轉(zhuǎn)輪除濕器與一般空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合的空氣處理過程示意圖24

轉(zhuǎn)輪除濕器內(nèi)部共有二路空氣流，分別是處理空氣流，再生空氣流。處理空氣流1匯同從房間出來的一次回風(fēng)至2，首先經(jīng)過一級(jí)蒸發(fā)器至3，在這里空氣被冷卻，溫濕度降低，然后通過處理風(fēng)入口進(jìn)入轉(zhuǎn)輪除濕器至4，其中所含的絕大部分水分被留在轉(zhuǎn)輪除濕器中，以備再生空氣流帶走，此時(shí)再匯同二次回風(fēng)至5，達(dá)到了送風(fēng)所要求的濕量，然后再經(jīng)過二級(jí)冷卻器至6，處理空氣等濕降溫，達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)，然后送入房間：再生空氣流經(jīng)過一個(gè)熱交換器，溫度升高，然后在加熱器中形成高溫干燥的再生氣，再進(jìn)入轉(zhuǎn)輪除濕器的再生區(qū)，將其中的水分帶出，經(jīng)過換熱器換熱，然后排到大氣。為了達(dá)到節(jié)能的效果，我們利用了房間回風(fēng)。轉(zhuǎn)輪除濕器內(nèi)部共有二路空氣流，分別是處25轉(zhuǎn)輪除濕器與一般空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合的處理空氣焓濕圖轉(zhuǎn)輪除濕器與一般空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合的處理空氣焓濕圖26

轉(zhuǎn)輪除濕器之前設(shè)置一級(jí)蒸發(fā)器的目的是冷卻新風(fēng)和一次回風(fēng)，當(dāng)處理空氣溫度較低時(shí)，氯化鋰表面水蒸汽分壓力下降，從而導(dǎo)致除濕效率上升。設(shè)置二級(jí)蒸發(fā)器的目的是冷卻從轉(zhuǎn)輪除濕器出來的高溫處理空氣，等濕降溫。對(duì)氯化鋰轉(zhuǎn)輪除濕器來說，再生空氣溫度達(dá)到90℃，氯化鋰就已完全再生，此時(shí)COP最大。如果再生空氣溫度大于或小于90℃，COP均減小。（2）除濕轉(zhuǎn)輪與燃?xì)饪照{(diào)系統(tǒng)的結(jié)合轉(zhuǎn)輪除濕方式的主要能耗是在轉(zhuǎn)輪的再生氣部分，如果不使用電加熱再生而使用廢熱或太陽能再生，那么節(jié)能效果將更佳。用燃?xì)饧訜嵩偕諝?，可以輕易地得到較高的再生溫度。轉(zhuǎn)輪除濕器之前設(shè)置一級(jí)蒸發(fā)器的目的是冷27（3）除濕轉(zhuǎn)輪與蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合：開式通風(fēng)型空調(diào)開式固體除濕通風(fēng)型空調(diào)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外均引起了廣泛的研究，特別是近20年來得到了迅速發(fā)展，成為一種很有潛力的新型空調(diào)系統(tǒng)。美國(guó)和日本早在80年初就研制出了系統(tǒng)樣機(jī)，并對(duì)高性能的除濕型空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究。它的主要優(yōu)點(diǎn)是用水和空氣作工質(zhì)；以低品位的熱能來驅(qū)動(dòng)；可直接采用全新風(fēng)。這種空調(diào)系統(tǒng)可以看成是轉(zhuǎn)輪除濕器和蒸發(fā)冷卻空調(diào)的結(jié)合。（3）除濕轉(zhuǎn)輪與蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合：開式通風(fēng)型空調(diào)28開式固體除濕通風(fēng)型空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過程示意圖開式固體除濕通風(fēng)型空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過程示意圖29

室外新風(fēng)1首先進(jìn)入轉(zhuǎn)輪除濕器至2，空氣中的水分被吸收或吸附。同時(shí)釋放出汽化潛熱，使處理空氣濕度降低，溫度升高。處理后的空氣由風(fēng)機(jī)送至顯熱交換器至3。與此同時(shí)，再生空氣進(jìn)入水直接蒸發(fā)冷卻器，直接蒸發(fā)冷卻(DEC)使空氣與水直接接觸，水在焓值不變的情況下和空氣進(jìn)行熱濕交換，蒸發(fā)吸熱，該空氣處理過程是絕熱加濕過程，主要其冷卻加濕的作用。再生空氣經(jīng)過噴淋降溫后送至顯熱交換器。在顯熱交換器里，處理空氣和再生空氣換熱后送入直接蒸發(fā)冷卻器至4，經(jīng)過噴淋降溫后送入室內(nèi)。同時(shí)，再生空氣經(jīng)加熱器加熱后，送入轉(zhuǎn)輪除濕器的再生區(qū)。室外新風(fēng)1首先進(jìn)入轉(zhuǎn)輪除濕器至2，空氣30開式固體除濕通風(fēng)型空調(diào)系統(tǒng)處理空氣焓濕圖開式固體除濕通風(fēng)型空調(diào)系統(tǒng)處理空氣焓濕圖31（4）海水除濕系統(tǒng)

在海水除濕系統(tǒng)里，我們可以采用全新風(fēng)，環(huán)境空氣經(jīng)過轉(zhuǎn)輪除濕器后，濕度達(dá)到送風(fēng)的要求，由于海水溫度終年保持在20℃左右，所以經(jīng)過除濕后需降溫的處理空氣可利用海水冷卻系統(tǒng)，冷卻效果好，并且達(dá)到節(jié)能的目的，避免了使用機(jī)械制冷系統(tǒng)。加熱再生空氣我們可充分利用船上鍋爐蒸汽、燃?xì)?、廢氣及太陽能作為再生熱源，因此，可減少對(duì)船上電力依賴，節(jié)省船上電力。另外本系統(tǒng)不使用氟里昂制冷機(jī)，對(duì)空氣和海洋沒有任何污染，保護(hù)了海洋環(huán)境。（4）海水除濕系統(tǒng)32水除濕系統(tǒng)示意圖水除濕系統(tǒng)示意圖33

轉(zhuǎn)輪除濕器還可以和冷卻頂板空調(diào)系統(tǒng)、全熱交換器等結(jié)合組成新的系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)輪除濕器的效率起著重要作用，而效率主要取決于吸濕劑，轉(zhuǎn)芯結(jié)構(gòu)，入口空氣參數(shù)和再生空氣參數(shù)。轉(zhuǎn)輪除濕器能耗主要消耗在生產(chǎn)高溫的再生氣流對(duì)其吸濕劑再生，輸出干空氣溫升較大，這些主要是固體吸濕劑的性能決定的。轉(zhuǎn)輪除濕器還可以和冷卻頂板空調(diào)系統(tǒng)、全345.總結(jié)

除濕是空調(diào)系統(tǒng)的重要任務(wù)之一，轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)與傳統(tǒng)制冷空調(diào)相比具有健康、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。目前轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)市場(chǎng)的局限性也為今后的研究指明了方向，應(yīng)從高效緊湊的除濕設(shè)備、高效廉價(jià)的除濕劑、高效的系統(tǒng)形式、低能耗的再生手段等方面人手，減小系統(tǒng)體積，降低設(shè)備成本，提高系統(tǒng)效率，增強(qiáng)轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。5.總結(jié)除濕是空調(diào)系統(tǒng)的重要任務(wù)之一35轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)原理分析課件36轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)原理分析課件37轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)原理分析課件38轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)原理分析課件39轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)原理分析課件40轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)原理分析課件41轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)動(dòng)力工程胡濤濤轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)動(dòng)力工程胡濤濤421.概述2.轉(zhuǎn)輪除濕的工作原理及特點(diǎn)3.轉(zhuǎn)輪除濕的吸附介質(zhì)4.轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的應(yīng)用5.總結(jié)1.概述431.概述

除濕是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷膯栴}，尤其是在我國(guó)南方等高濕地區(qū)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，隨著人們對(duì)空氣、水源、食品、醫(yī)藥等品質(zhì)要求的不斷提高，生產(chǎn)環(huán)境中濕度的控制成為一個(gè)重要指標(biāo)。除工業(yè)應(yīng)用外，在汽車、坦克、飛行器、艦艇、地下室等特殊的環(huán)境中也需要除濕，以保證駕乘人員正常的新陳代謝活動(dòng)。

目前比較成熟的除濕技術(shù)有冷卻式除濕、液體吸收式除濕、固體吸附式除濕、膜法除濕及轉(zhuǎn)輪除濕。1.概述除濕是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ?4

轉(zhuǎn)輪除濕是在實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛的固體吸附式除濕技術(shù)之一，轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)利用吸附材料的良好親水性吸附空氣中的水分，降低空氣的濕度。轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)由除濕轉(zhuǎn)輪、傳動(dòng)裝置、風(fēng)機(jī)、過濾器、再生用加熱器等組成。轉(zhuǎn)輪除濕裝置轉(zhuǎn)輪除濕是在實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛的固體452.轉(zhuǎn)輪除濕的工作原理及特點(diǎn)

轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的核心部件是一個(gè)蜂窩狀轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪由特殊陶瓷纖維載體和活性硅膠復(fù)合而成，轉(zhuǎn)輪兩側(cè)由特殊的密封裝置分成兩個(gè)區(qū)域，處理區(qū)域和再生區(qū)域。當(dāng)需要除濕的潮濕空氣通過轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)域時(shí)，濕空氣的水蒸汽被轉(zhuǎn)輪的活性硅膠所吸附，干燥空氣被處理風(fēng)機(jī)送至需要處理的空間；而不斷緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)輪載著趨于飽和的水蒸汽進(jìn)入再生區(qū)域；再生區(qū)內(nèi)反向吹入的高溫空氣使得轉(zhuǎn)輪中吸附的水分被脫附，被風(fēng)機(jī)排出室外，從而使轉(zhuǎn)輪恢復(fù)了吸濕的功能而完成再生過程，轉(zhuǎn)輪不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，上述的除濕及再生周而復(fù)轉(zhuǎn)地進(jìn)行，從而保證除濕機(jī)持續(xù)穩(wěn)定的除濕狀態(tài)。2.轉(zhuǎn)輪除濕的工作原理及特點(diǎn)轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)46轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的工作原理轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的工作原理47轉(zhuǎn)輪除濕的特點(diǎn)：

（1）構(gòu)造簡(jiǎn)單。機(jī)體本身是由低速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪、再生加熱器、處理風(fēng)機(jī)和再生風(fēng)機(jī)所組成，構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，所以運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)都很方便；（2）輪紙芯的主要材料為無機(jī)成分，不會(huì)老化，性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)體；（3）轉(zhuǎn)輪單位體積內(nèi)的吸濕面積大。由于轉(zhuǎn)輪的蜂窩狀流道的直徑僅1.5～3mm，故1m3體積的轉(zhuǎn)輪紙芯的吸濕面積達(dá)3000m3?？諝饬鹘?jīng)蜂窩狀流道時(shí)，雖處于邊界層流狀態(tài)，仍能充分進(jìn)行熱濕交換，除濕能力強(qiáng)；

轉(zhuǎn)輪除濕的特點(diǎn)：（1）構(gòu)造簡(jiǎn)單。機(jī)體本身是由低速旋轉(zhuǎn)48（4）連續(xù)地獲得低露點(diǎn)、低溫度的干燥空氣。固體吸濕劑吸濕性很好，即使吸收了水分，其化學(xué)性能也不會(huì)發(fā)生變化，而且只要通過加熱就能簡(jiǎn)單地放出已經(jīng)吸收的水分。由于具有這種特性的轉(zhuǎn)輪是旋轉(zhuǎn)的，除濕和再生連續(xù)進(jìn)行，所以能保持出口空氣的露點(diǎn)穩(wěn)定；（5）沒有液體吸濕劑的飛沫損失。固體除濕轉(zhuǎn)輪與液體吸收式除濕機(jī)相比，最大的特點(diǎn)是沒有飛沫帶液損失，既不需要補(bǔ)充吸濕劑，也不會(huì)對(duì)金屬管道形成腐蝕。（4）連續(xù)地獲得低露點(diǎn)、低溫度的干燥空氣。固體吸濕劑吸濕性493.轉(zhuǎn)輪除濕的吸附介質(zhì)

3.1氯化鋰

氯化鋰是最早用來作為轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的吸附材料的，它屬于一種高含濕量的吸濕鹽，易再生，具有高度化學(xué)穩(wěn)定性。此外，氯化鋰吸附劑具有強(qiáng)烈的殺菌能力，因此，氯化鋰作為除濕劑被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品等對(duì)空氣潔凈度和濕度要求較高的領(lǐng)域。但是氯化鋰在低濕度范圍除濕量小、除濕能力低，而且吸濕時(shí)易形成液體從基體逸出，對(duì)除濕設(shè)備周圍的金屬產(chǎn)生腐蝕，這些不足在很大程度上限制了除濕機(jī)中氯化鋰吸附劑的用量，也即限制了除濕機(jī)的除濕量。3.轉(zhuǎn)輪除濕的吸附介質(zhì)3.1氯化鋰503.2硅膠

硅膠是繼氯化鋰后研究應(yīng)用比較多的一種固體吸附劑，其吸濕能力、再生能耗等方面較氯化鋰稍差，但由于在吸附、解吸過程中始終保持固態(tài)，有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，克服了氯化鋰吸附劑容易液化逸出的缺點(diǎn)，即使在高濕度下（100%）也能保持轉(zhuǎn)輪表面不結(jié)露，對(duì)周邊設(shè)備無腐蝕。同時(shí)當(dāng)轉(zhuǎn)輪長(zhǎng)期使用過程中因灰塵或油污覆蓋表面影響除濕效率時(shí)，可采用清水（除灰塵）或清潔劑（除油污）直接清洗掉使之恢復(fù)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

3.2硅膠硅膠是繼氯化鋰后研究應(yīng)用比51

目前制備硅膠轉(zhuǎn)輪最有效方法為浸漬法。其工作原理是：在無機(jī)纖維基材上讓水玻璃與酸就地反應(yīng)，使生成的硅膠較為均勻地分散在纖維表面及其空隙中，構(gòu)成塊體吸附劑。它歸屬于第三代吸附劑材料（活性硅膠），由于不需外加黏合劑，制備過程中對(duì)環(huán)境無污染，故具有工藝簡(jiǎn)便、環(huán)保、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、吸附劑與纖維作用較好等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于制作除濕轉(zhuǎn)芯。該方法主要存在的問題是：受溶膠穩(wěn)定性的制約難以形成高濃度溶膠，加之無機(jī)纖維不溶于水，溶膠與纖維間接觸面小，因而在無機(jī)纖維上附著的溶膠量少，生成的硅膠少，除濕效率較低。近期，又提出了高效納米孔徑硅膠吸附材料制備方法，讓水玻璃與聚沉劑（絮聚劑）反應(yīng)生成硅酸鹽沉積在無機(jī)纖維上，然后與酸作用生成硅膠，該方法提高了硅膠在纖維基材的掛膠量。目前制備硅膠轉(zhuǎn)輪最有效方法為浸漬法。其工作原52硅膠作為吸附材料存在的不足：（1）吸附性能有待提高；（2）耐熱性能需要加強(qiáng),由于硅膠耐熱性能較弱,除濕轉(zhuǎn)芯長(zhǎng)時(shí)間處于80～150℃再生環(huán)境中,易出現(xiàn)熔融、塌陷、堵塞孔道等現(xiàn)象,從而使系統(tǒng)吸附效率降低；（3）機(jī)械強(qiáng)度有待增強(qiáng)，由于硅膠與陶瓷纖維作用力較弱，使得轉(zhuǎn)芯材料機(jī)械強(qiáng)度較差，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，易出現(xiàn)粉化、掉粉現(xiàn)象，從而影響其使用壽命。因此，必須對(duì)硅膠進(jìn)行改性。硅膠作為吸附材料存在的不足：53硅膠硅膠543.3改性硅膠吸附材料目前對(duì)硅膠的改性主要有兩個(gè)方面：一是將傳統(tǒng)硅膠吸附材料和鹵素鹽結(jié)合制成復(fù)合吸附劑；二是在硅膠中摻雜其他金屬元素。（1）硅膠/鹵素鹽復(fù)合材料為克服硅膠吸附劑吸濕量小的不足，人們提出新型的硅膠和鹵素鹽復(fù)合的吸附劑，由于結(jié)合了兩種吸附劑的優(yōu)點(diǎn)使得復(fù)合吸附劑的吸附性能得到改善，是吸附劑研究的一個(gè)新的方向。但鹵素鹽進(jìn)入硅膠孔道必然會(huì)降低孔容和比表面積，同時(shí)也會(huì)影響孔道的結(jié)構(gòu)，因而必須控制鹵素鹽的用量。3.3改性硅膠吸附材料55

將傳統(tǒng)的硅膠轉(zhuǎn)輪材料和鹵素鹽復(fù)合起來制得硅膠/鹵素鹽復(fù)合干燥劑材料，實(shí)現(xiàn)硅膠物理吸附和鹵素鹽化學(xué)吸附的有機(jī)結(jié)合，具有高吸濕量、易再生和穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，改善了轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的除濕性能。（2）若在硅膠中引入少量金屬離子M，金屬原子部分替代硅原子進(jìn)入硅膠網(wǎng)絡(luò)，但不改變硅膠的主體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由于硅膠表面形成M-O-Si鍵（M為B、Al、Ti等），增加了多孔材料表面的質(zhì)子酸和路易斯酸的酸性活性中心數(shù)目及酸性強(qiáng)度，增強(qiáng)了材料表面與水的親和力，使硅膠對(duì)水的吸附能力得到增強(qiáng)；另外金屬原子摻雜入硅膠后，改變其微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而增大了硅膠的比表面積和孔容，使硅膠的吸附能力得到增強(qiáng)。將傳統(tǒng)的硅膠轉(zhuǎn)輪材料和鹵素鹽復(fù)合起來制得硅膠/鹵56

金屬摻雜硅膠吸附材料，即將鋁、鈦等金屬離子摻雜入硅膠中得到的一種多孔金屬鍵合硅吸附材料，歸屬于第四代轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)吸附劑材料，它克服了硅膠在吸附性能、耐熱強(qiáng)度及機(jī)械強(qiáng)度方面的缺陷。3.4沸石分子篩沸石分子篩是研究及應(yīng)用比較多的固體吸附劑材料，它在低濕度環(huán)境下仍能吸濕的優(yōu)異性能，使它非常適用于低露點(diǎn)深度除濕；另一方面即使在較高溫度下（如100～120℃）分子篩仍保持13%以上的吸水率，而硅膠的吸水率幾乎為零。因此在電子、精密儀器等一些對(duì)濕度要求非常低及環(huán)境溫度較高的情況下，分子篩除濕得到廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用分子篩的轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)其出風(fēng)口空氣露點(diǎn)最低可達(dá)到-60℃。金屬摻雜硅膠吸附材料，即將鋁、鈦等金屬離57

但沸石分子篩也有其不足之處：分子篩吸附是利用其分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的非常規(guī)則的孔道實(shí)現(xiàn)的。其吸濕量較氯化鋰、硅膠都要低很多；另外，分子篩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的這種孔道對(duì)水分子的作用力較強(qiáng)，這是它能適用于深度除濕的原因，但也造成脫附困難，在除濕轉(zhuǎn)輪中就體現(xiàn)為再生溫度高達(dá)250℃以上，能耗大大增加，而且不能應(yīng)用太陽能、工業(yè)余熱等低品位熱源作為再生熱源。因此，目前分子篩作為除濕轉(zhuǎn)輪吸附劑還只應(yīng)用在一些對(duì)空氣露點(diǎn)要求非常低的特殊場(chǎng)合。但沸石分子篩也有其不足之處：分子篩吸附58沸石分子篩沸石分子篩59轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)用各種吸附材料的對(duì)比轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)用各種吸附材料的對(duì)比60

轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)吸附材料的發(fā)展方向：（1）對(duì)沸石分子篩材料進(jìn)行改性以提高常規(guī)條件下吸附性能或降低再生溫度以節(jié)約能耗，是以后轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)吸附材料的一個(gè)發(fā)展研究方向。（2）由于復(fù)合吸附材料能結(jié)合各種吸附材料的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也抑制克服了單一材料的缺點(diǎn)和不足使得其在吸附性能、耐熱性能和機(jī)械強(qiáng)度都有改善。因此，降低吸附材料脫附再生的能耗，提高轉(zhuǎn)輪材料的使用壽命，提供高效節(jié)能的設(shè)備都是未來研究的熱點(diǎn)。（3）在材料的制備和轉(zhuǎn)芯的成型過程中，如何盡量使用無機(jī)和綠色友好材料以代替有機(jī)材料，從而適應(yīng)現(xiàn)代化工對(duì)環(huán)保和環(huán)境的要求也是研究的重點(diǎn)。轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)吸附材料的發(fā)展方向：614.轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的應(yīng)用

轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的應(yīng)用范圍涉及制藥、航空、鋰電池、電子、超市、糖果、玻璃、膠卷等的生產(chǎn)和儲(chǔ)藏諸多方面。（1）空氣濕度調(diào)節(jié)。如各種類型的倉庫、有溫濕度要求的生產(chǎn)車間、地下工程及船艙的除濕；（2）殺菌。由于有的除濕劑(如氯化鋰)具有強(qiáng)烈的殺菌作用，能將處理空氣中90％以上的細(xì)菌殺掉，故可用于制藥工業(yè)、食品工業(yè)、無菌室的通風(fēng)除濕；（3）低濕要求的工程。若與冷凍技術(shù)聯(lián)合使用，能很容易地獲得一40℃以下的低露點(diǎn)空氣；4.轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的應(yīng)用轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的62（4）干燥工藝。由于處理后的空氣相對(duì)濕度一般都在10%左右，因此適用于采用常溫空氣干燥的工藝，如動(dòng)物膠、尿素、砂糖等的脫水。

轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)由來已久，早在1949年，Pennington

N．A．就獲得了轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的專利，提出的Pennington循環(huán)至今證明是最有前途的。轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)技術(shù)相比機(jī)械制冷空調(diào)有諸多優(yōu)點(diǎn)，它設(shè)備體積小，安裝簡(jiǎn)便，處理露點(diǎn)溫度低，可利用太陽能、工業(yè)廢氣廢熱等余熱作為再生熱源，不產(chǎn)生腐蝕，控制簡(jiǎn)單等，所以在現(xiàn)實(shí)生活和生產(chǎn)中得到大量應(yīng)用。（4）干燥工藝。由于處理后的空氣相對(duì)濕度一般都在10%左右634.1轉(zhuǎn)輪除濕器與空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合（1）轉(zhuǎn)輪除濕器與一般空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合對(duì)于室內(nèi)冷負(fù)荷和濕負(fù)荷都較大的場(chǎng)合，或新風(fēng)負(fù)荷較大，室內(nèi)要求濕度較低的環(huán)境，如果靠常規(guī)制冷就要降低蒸發(fā)溫度或采用乙二醇溶液，把空氣冷卻到很低的溫度，有時(shí)還要加熱以防房間溫度過低。這樣既增加系統(tǒng)能耗，而且冷卻盤管容易結(jié)霜，導(dǎo)致COP值下降。如果由轉(zhuǎn)輪除濕器承擔(dān)濕負(fù)荷，機(jī)械制冷承擔(dān)顯熱負(fù)荷，就能達(dá)到比較滿意的效果。這就是除濕技術(shù)與一般空調(diào)相結(jié)合的基本思路。在這里使用的是氯化鋰轉(zhuǎn)輪除濕器。4.1轉(zhuǎn)輪除濕器與空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合64轉(zhuǎn)輪除濕器與一般空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合的空氣處理過程示意圖轉(zhuǎn)輪除濕器與一般空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合的空氣處理過程示意圖65

轉(zhuǎn)輪除濕器內(nèi)部共有二路空氣流，分別是處理空氣流，再生空氣流。處理空氣流1匯同從房間出來的一次回風(fēng)至2，首先經(jīng)過一級(jí)蒸發(fā)器至3，在這里空氣被冷卻，溫濕度降低，然后通過處理風(fēng)入口進(jìn)入轉(zhuǎn)輪除濕器至4，其中所含的絕大部分水分被留在轉(zhuǎn)輪除濕器中，以備再生空氣流帶走，此時(shí)再匯同二次回風(fēng)至5，達(dá)到了送風(fēng)所要求的濕量，然后再經(jīng)過二級(jí)冷卻器至6，處理空氣等濕降溫，達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)，然后送入房間：再生空氣流經(jīng)過一個(gè)熱交換器，溫度升高，然后在加熱器中形成高溫干燥的再生氣，再進(jìn)入轉(zhuǎn)輪除濕器的再生區(qū)，將其中的水分帶出，經(jīng)過換熱器換熱，然后排到大氣。為了達(dá)到節(jié)能的效果，我們利用了房間回風(fēng)。轉(zhuǎn)輪除濕器內(nèi)部共有二路空氣流，分別是處66轉(zhuǎn)輪除濕器與一般空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合的處理空氣焓濕圖轉(zhuǎn)輪除濕器與一般空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合的處理空氣焓濕圖67

轉(zhuǎn)輪除濕器之前設(shè)置一級(jí)蒸發(fā)器的目的是冷卻新風(fēng)和一次回風(fēng)，當(dāng)處理空氣溫度較低時(shí)，氯化鋰表面水蒸汽分壓力下降，從而導(dǎo)致除濕效率上升。設(shè)置二級(jí)蒸發(fā)器的目的是冷卻從轉(zhuǎn)輪除濕器出來的高溫處理空氣，等濕降溫。對(duì)氯化鋰轉(zhuǎn)輪除濕器來說，再生空氣溫度達(dá)到90℃，氯化鋰就已完全再生，此時(shí)COP最大。如果再生空氣溫度大于或小于90℃，COP均減小。（2）除濕轉(zhuǎn)輪與燃?xì)饪照{(diào)系統(tǒng)的結(jié)合轉(zhuǎn)輪除濕方式的主要能耗是在轉(zhuǎn)輪的再生氣部分，如果不使用電加熱再生而使用廢熱或太陽能再生，那么節(jié)能效果將更佳。用燃?xì)饧訜嵩偕諝?，可以輕易地得到較高的再生溫度。