双源型全新风除湿机15000风量设计报告书蒸发冷凝R134a改1.docx
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双源型全新风除湿机15000风量设计报告书蒸发冷凝R134a改1.docx
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双源型全新风除湿机15000风量设计报告书蒸发冷凝R134a改1
15000m3/h风量双源型全新风除湿机
设计报告书
南京五洲制冷集团有限公司
二零一零年八月
1.设计要求
(1)夏季室外计算工况为DB33℃/WB27℃;
(2)高温冷冻水供回水温度为15/20℃;
(3)工作电源:
AC380V/3P/50Hz;
(4)机组夏季设计送风含湿量不高于8g/kg干;
(5)机组夏季送风温度在16~22℃之间可调;
(6)机组运行补水由自来水提供;
(7)送风量:
V1=15000m3/h;
(8)回风量:
V2=12000m3/h
2.空气处理过程
由设计边界条件可知:
夏季进风工况:
DB33℃/WB27℃,焓值为84.9kJ/kg,含湿量为20.1g/kg·干;
要求出风工况:
16℃≤送风温度≤22℃,送风含湿量≤8g/kg干。
图1设计条件分析焓湿图
从设计条件分析焓湿图上我们知道,含湿量≤8g/kg·干,16℃≤送风温度≤22℃,如焓湿图中的阴影区域所示。
为了保证送风含湿量≤8g/kg·干,从焓湿图上查得送风含湿量=8g/kg·干的蒸发器极限出风状态点应位于等含湿量线AB(dAB=8g/kg·干)的左侧区域内,我们以相对湿度95%作为机器露点的参考基准,可得蒸发器极限出风状态点为L点(具体位置如图1中的L点所示),其相关参数如下:
表1蒸发器极限出风状态点(L点)参数
干球温度
湿球温度
露点温度
焓
相对湿度
含湿量
空气密度
℃
℃
℃
kJ/kg·干
%
g/kg·干
kg/m3
11.6
11.147
10.728
31.858
95
8
1.234
L点即为满足出风含湿量≤8g/kg·干的蒸发器极限出风状态点。
为了充分保证机组夏季设计出风工况的要求,系统设计时考虑足够的安全余量,同时本着既能满足用户要求,又兼顾设计经济型的原则,我们根据上述焓湿图分析,以相对湿度90%作为机器露点的参考基准,确定双冷源全新风除湿机的蒸发器出风状态点为L2点(具体位置如焓湿图中的L2点所示),其相关参数如下:
表2蒸发器实际出风状态点(L2点)参数
干球温度
湿球温度
露点温度
焓
相对湿度
含湿量
空气密度
℃
℃
℃
kJ/kg·干
%
g/kg·干
kg/m3
12
11.16
10.43
32.13
90
7.93
1.232
夏季室外新风首先通过空气过滤器过滤,再经热管换热器的蒸发段预冷降温,然后经过表冷器初步降温除湿,机器露点达到19℃,而后再经过直接蒸发冷深度降温除湿,使出风的机器露点达到12℃,最后经过再热冷凝器加热,通过调节再热冷凝的热负荷,使机组送风参数连续可调,从而达到设计要求的温湿度参数(tDB=16~22℃),送入房间。
新风处理过程及焓湿图分析如图2、图3所示。
图2:
新风处理过程图
图3:
夏季新风处理焓湿图
而室内排风将经过蒸发冷凝器降温、热管换热器冷凝段及散热冷凝器升温后排出机组。
排风的利用使热管换热器的热回收得以实现。
排风的空气处理过程及焓湿图分析如图4、图5所示。
图4:
排风处理过程图
图5:
夏季排风处理焓湿图
3.设计计算
3.1进风状态参数
新风状态参数W(W’):
表3
B
tW
φW
ρW
iW
dW
twbW
tdpW
kPa
℃
%
kg/m3
kJ/kg
g/kg
℃
℃
101
33
63
1.2
85.59
20.41
27
25.18
回风状态参数N:
表4
B
tN
φN
ρN
iN
dN
twbN
tdpN
kPa
℃
%
kg/m3
kJ/kg
g/kg
℃
℃
101
27
50
1.2
56.03
11.28
19.5
15.72
3.2热管换热器设计
经热管热回收器预冷后空气状态A为:
表5
B
tA
φA
ρA
iA
dA
twbA
tdpA
kPa
℃
%
kg/m3
kJ/kg
g/kg
℃
℃
101
29.6
76.7
1.2
82.03
20.41
26.28
25.17
计算显热回收量:
QA=V1×1.2×(tW–tA)×1.05/3600
=(15000×1.2)×(33-29.6)×1.05/3600
=17.8kW
热管换热器设计
初步设计热管换热器为:
表6
热管
迎风面
长×宽
排数
列数
间距
总传热
面积
风量
迎面
风速
mm
排
列
mm
m2
m3/h
m/s
蒸发段
2200×1064
6
28
2.6
316
15000
1.78
冷凝段
2200×1064
6
28
2.6
316
12000
1.42
3.3表冷器设计
经表冷器冷却去湿后空气状态参数L1为:
表5
B
tL1
φL1
ρL1
iL1
dL1
twbL1
tdpL1
kPa
℃
%
kg/m3
kJ/kg
g/kg
℃
℃
101
19
95
1.2
52.75
13.24
18.54
18.2
计算表冷制冷量:
QL1=V1×1.2×(iW–iA)/3600
=(15000×1.2)×(82.03-52.75)/3600
=146.4kW
计算表冷除湿量:
WL1=V1×1.2×(d1–d2)/1000
=(15000×1.2)×(20.41-13.24)
=129.06kg/h
计算表冷冷冻水流量:
机组冷水供回水温度为15/20℃,则冷冻水流量为:
GL1=
=
=25223kg/h=25.2t/h。
表冷器设计
表冷器逆流设计,空气侧进出风温度29.6/19℃,水侧进出水温度15/20℃,则传热温差为:
=6.4℃
取传热系数为55W/(m2·K),则所需面积为:
FL1=146.4×1000/55/6.4
=416m2
初步设计表冷器:
表7
迎风面长×宽
排数
列数
间距
总传热面积
迎面风速
mm
排
列
mm
m2
m/s
2200×1064
8
28
2.6
422
1.78
铜管采用¢15.6×0.75型,满足设计要求。
3.4冷冻除湿各元件的设计
经蒸发器降温去湿后空气状态参数L2为:
表8
B
tL2
φL2
ρL2
iL2
dL2
twbL2
tdpL2
kPa
℃
%
kg/m3
kJ/kg
g/kg
℃
℃
101
12
90
1.2
32.12
7.93
11.16
10.43
计算蒸发冷量:
QL2=V1×1.2×(iL1–iL2)/3600
=(15000×1.2)×(52.75-32.12)/3600=103.2kW
计算蒸发除湿量:
WL2=V1×1.2×(dL1–dL2)/1000
=(15000×1.2)×(13.24-7.93)/1000
=95.58kg/h
压缩机的选配
a.蒸发器出风温度t2=12℃,据此确定蒸发温度to=3℃,采用蒸发冷凝器冷凝,确定冷凝温度tk=40℃;
b.按制冷量Qo=103kW,工质为R134a,选择“Refcomp”SRC-S-163一台,在to=3℃,tk=40℃时的制冷量为111kW,对应压缩机输入功率为24.7kW。
蒸发器设计
蒸发器逆流设计,空气侧进出风温度19/12℃,蒸发温度为3℃,传热温差为
△tm=
=12.12℃
取传热系数为35W/(m2·K),则所需面积为FL2=103×1000/35/12.12=243.3m2
初步设计蒸发器:
表9
迎风面长×宽
排数
列数
间距
总传热面积
迎面风速
mm
排
列
mm
m2
m/s
2200×1064
6
28
3.5
239.2
1.78
采用单系统,铜管为¢15.6×0.5型,满足设计要求。
再热冷凝器设计
按照蒸发温度t0=3℃,冷凝温度tk=40℃,查《制冷原理与设备》第210页图8-2得:
冷凝负荷系数C0=1.2,冷凝热负荷Qk=CoQo=1.2×103.2=124kW。
a.当机组出风温度16℃时,空气温升△t1=16-12=4℃,则需再热量为:
QS1=CP×V1×1.2×△t/3600
=1.05×(15000×1.2)×4/3600
=21kW
这样,空气经再热冷凝器加热升温,达到要求的机组出风,状态参数S1为:
表10
B
tS1
φS1
ρS1
iS1
dS1
twbS1
tdpS1
kPa
℃
%
kg/m3
kJ/kg
g/kg
℃
℃
101
16
69.38
1.2
36.22
7.93
12.8
10.43
b.当机组出风温度22℃时,空气温升△t2=22-12=10℃,则需冷凝再热量为:
QS1=CP×V×1.2×△t/3600
=1.05×(15000×1.2)×10/3600
=52.5kW
这样,空气经再热冷凝器加热升温,达到要求的机组出风,状态参数S2为:
表11
B
tS2
φS2
ρS2
iS2
dS2
twbS2
tdpS2
kPa
℃
%
kg/m3
kJ/kg
g/kg
℃
℃
101
22
47.7
1.2
42.37
7.93
15.09
10.43
按最大热负荷设计再热冷凝器。
逆流布置,空气侧进出风温度12/22℃,冷凝温度为40℃,传热温差为:
△tm=
=22.6℃
取传热系数为30W/(m2·K),则所需面积为:
FS2=52.5×1000/30/22.6=77.4m2
初步设计再热冷凝器:
表12
迎风面长×宽
排数
列数
间距
总传热面积
迎面风速
mm
排
列
mm
m2
m/s
2200×1064
2
28
3.5
80
1.78
采用单系统,铜管为¢15.6×0.5型,满足设计要求。
蒸发冷凝器的设计
机组制冷系统包括再热冷凝器,蒸发冷凝器和散热冷凝器。
三个冷凝器串联连接。
当再热冷凝器热负荷最小时,即当机组送风温度为16℃时,蒸发冷凝器热负荷最大,这时蒸发冷凝器热负荷为Qk=124-21=103kW。
回风经过蒸发冷凝器前的湿球温度19.5℃,根据热负荷、进风湿球温度和冷凝温度,确定蒸发冷凝器。
总排热量以热负荷为 103kW 的蒸发式冷凝器为例,水膜表面的温度介于冷凝温度40℃,与进风湿球温度19.5℃之间,假设水膜温度一般比进风湿球温度高5~6度,取水蒸发汽化的最终温度为26℃,即水在26℃完全汽化时,最大理论耗水量计算为(26℃时水的汽化热值为:
2440kJ/kg):
103×3600/2430=153kg/h。
而机组的总除湿量为224.6kg/h,水温为16℃,即夏季机组不需要
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