摘 要

本课题研究的就是冷冻除湿机的设计。冷冻除湿机就是采用冷冻除湿的方法，将让室内的常温潮湿空气进入除湿机，并且通入作为冷却设备的蒸发器，冷却空气至露点温度以下，大量大于饱和含湿量的水汽就会冷凝液化析出，降低空气湿度。处理后的干燥空气再通过冷凝器升温到常温，通过出风口排出，从而达到降低空气湿度的目的。

本课题的研究采用理论计算。根据原始参数已知的的除湿量，额定风量和制冷剂，先确定空气循环，再确定制冷循环。再根据制冷循环，确定空气进出口的温度，从而选择适合功率和风量的压缩机。然后根据计算得到的结果，设计蒸发器冷凝器等换热设备，确定其大小尺寸并进行校核计算。

温通过对本课题的研究表明，空气的相对湿度对我们的生产生活具有举足轻重的影响。冷冻除湿机可以有效的控制和调节空气的相对湿度。可见冷冻除湿机有着广泛的应用前景。同时，其技术上的难题也需要时间去慢慢解决。

关键词：冷冻除湿 蒸发器 冷凝器

The design of 10kg/h refrigeration dehumidifier

Abstract

The design of this topic research is dehumidifier. Refrigeration dehumidifier is the use of refrigeration dehumidification method, will keep indoors at room temperature in moist air to enter the dehumidifier, and access as evaporator cooling equipment, cooling the air below the dew point temperature, a large number of more than saturated humidity amount of water vapor can be condensed and liquefied precipitation, reduce air humidity. The dry air and through the condenser warming to room temperature, is discharged through the air outlet, so as to achieve reduce the humidity of the air.

This topic research with theoretical calculation. According to original parameters known dehumidification capacity, the rated air and refrigerant, make sure the air circulation, to determine the refrigeration cycle. according to the refrigeration cycle, determine the temperature of air import and export, so as to choose suitable for power and air compressor. Then according to the calculated results, the design of evaporator condenser and other heat exchange equipment, determine its size and checking calculation.

Through the study of this topic, the relative humidity of the air a decisive role in the production and living of us. Freezing dehumidifier can effectively control and adjust the relative humidity of air. Visible refrigeration dehumidifier has a broad application prospect. At the same time, its technical difficulties are need time to solve slowly.

Key words: refrigeration; evaporator;condenser

目录

摘要 I

Abstract II

目录 IV

第一章 绪论 1

1.1制冷除湿机的研究背景 1

1.2制冷除湿机的分类 2

1.3制冷除湿机的工作原理 2

1.4制冷除湿机的研究现状 2

1.5制冷除湿机的结构分析 3

第二章 设计计算说明书 5

2.1原始数据参数 5

2.2循环计算 5

2.2.1湿空气的计算 5

2.2.2压缩机的选型 6

2.2.3根据所选压缩机校核除湿量 7

2.2.4单级压缩制冷循环的设计计算 9

2.3蒸发器的设计计算 11

2.3.1确定蒸发器进口与出口空气状态参数 11

2.3.2确定蒸发器的结构参数 11

2.4风冷冷凝器的设计 20

2.4.1风冷冷凝器的结构 20

2.4.2风冷冷凝器的设计计算 21

2.5调温除湿机主要换热器的结构参数 25

结 语 27

致 谢 30

第一章 绪论

1.1 制冷除湿机的研究背景

随在我们的生活和生产环境里，空气的相对湿度扮演着不可缺少的角色。而可以对空气相对湿度进行控制和调节的除湿机，也越来越受到人们的广泛关注。首先，在生活中，人体对环境湿度有着较高的要求^[1]。实验证明，当空气相对湿度在50%—60%时，人体的感觉最为舒适，也不容易引起其他问题。过大或者较小的空气湿度，都会对人体健康造成影响。湿度过大时，人体中松果激素含量增加，体内的甲状腺素以及肾上腺素浓度减小，人就会变的萎靡，无力，长期长期处于高湿度的环境中容易患风湿性、类风湿性关节炎等疾病。相反，当湿度较小时，人体内的水分更加容易蒸发流失，皮肤就会干裂，就会出现口渴，干咳，咽痛，极易引发气管炎，肺炎等病症。在生产中，空气相对湿度影响着工农业的生产工艺流程以及后续物资的储存和运输。环境湿度过高时，钢铁产品以及机器设备就会更加容易腐蚀，食品也会腐烂。制冷除湿机的优点有很多，如除湿效果好，使用费用低，对环境要求低，不要求冷热源，操作灵活简便易上手。所以，在南方的大部分地区，冷冻除湿机被应用于办公室，档案室，图书馆，仓库，研究室，储藏室等对环境空气湿度有一定要求的地方^[2~5]。

除湿机行业的发展非常依赖出口，其在国内的市场容量非常有限。21世纪始，国内生产除湿器的企业出口机器约20多万台，之后的5年，这一数据迅速增长到200多万台。而那一年国内的销售总量是260万，其中的90%都是用于出口。商业机的市场还未真正发展，状况类似家用机器，处于被动局面。究其原因，主要还是大众的消费意识和消费水平跟不上，其次，产品的宣传以及高新科技产品的研发也不能带动大众的需求。许多单位和场所需要用到除湿机，但对产品不了解，所以并未列入采购计划^[6~8]。

根据2015年中国产业调研网发布的中国除湿机行业现状研究分析及发展趋势预测报告表明，工业除湿机领域的情况则大大不同。工业除湿机多以内销为主，出口为辅。国内销售量占销售总量的60%^[9]。

1.2制冷除湿机的分类

根据使用功能可分为一般型，降温型，调温型和多功能型除湿机^[10]。

一般型除湿机是先将空气通入蒸发器冷却后除湿，再经过再热器升温，减小相对湿度。其中，制冷剂的冷凝得到的热量通过流经再热器空气带出。一般型除湿机的出风口温度不可调节。降温型除湿机是制冷剂冷凝得到的热量通过风冷或者水冷冷凝器带出，小部分热量用来加热流经蒸发器的空气用来降温的除湿机。（本文所设计的就是这种除湿机）调温型除湿机是小部分剩余的制冷剂冷凝热量用于加热蒸发器后的空气，可对出风口温度进行自行调节的除湿机。多功能型除湿机是指包含一般型，降温型，调温型，在无风冷或者水冷时，仍然可以选择进行升温除湿的除湿机^[10~13]。

1.3制冷除湿机的工作原理

制冷除湿机除湿过程可分为内循环和外循环两个过程，整个除湿过程遵循能量的转换和守恒定律^[14]。

制冷除湿机的内循环，压缩机将低温低压的制冷剂吸进来然后压缩成高温高压的气体，经过冷凝器散热后变成中温高压的气体，再经过毛细管节流后变成低温低压的液体，低温低压的液体在蒸发器中冷却液化析出变成低温低压的液体，再被压缩机吸进去压缩成高温高压的气体，循环往复的过程。

制冷除湿机的外循环，第一步是将常温湿空气送入机器，第二步是将常温潮湿空气水蒸气通过蒸发器液化析出，第三步是将通过蒸发器处理后的空气经冷凝器升温到常温状态下排出，循环往复的过程。整个过程遵循能量守恒定律^[15~17]。

1.4制冷除湿机的研究现状

制除湿机一般有空气循环系统和制冷循环系统组成。冷冻除湿原理详情可见由图1，除湿过程中空气参数在焓湿图上的变化见图2^[18]。

图1-1冷冻除湿原理 图1-2湿空气处理过程

空气循环系统：湿空气进入除湿机后，在蒸发器2中冷却到露点温度下，在焓湿图中，从1点位置到2点位置，冷凝析出大量水分，含湿量降低，然后再热器中吸收制冷剂的大量热量温度升高，含湿量下降，到达3位置，除湿结束，将干燥空气送入房间^[19~21]。

制冷循环系统：压缩机压缩得到的高温高压制冷剂气体进去冷凝器，传递大量热量，冷凝液化变成常温液体，经过膨胀阀节流后进去蒸发器吸收热量变成低温低压气体，再进入压缩机压缩，循环^[21~24]。

1.5制冷除湿机的结构分析

冷冻除湿机主要由压缩机，换热器（蒸发器和风冷式换热器），膨胀阀等部件组成。冷冻除湿机的设计只要单级压缩制冷循环中蒸发器和冷凝器的设计。根据除湿量确定湿空气的出风状态，再选择制冷剂的蒸发，冷凝温度，确定制冷循环。然后结合制冷循环，选择压缩机^[25~27]。设计蒸发器和冷凝器的时候，通过热力计算和换热器的结构计算确定蒸发器和冷凝器的结构，计算实际的制冷量和散热量，并根据理论的制冷量和散热量进行校核，从而确定空气实际的出口温度以及制冷系数^[28~29]。最后将设计出来的各部件进行合理摆放，布局。以下是本产品结构示意图：

图1-3除湿机结构示意图

潮湿空气进入机内，通过热交换器，此时空气中的水份冷凝成水珠，变成干燥的空气排出机外，如此循环使室内湿度降低^[30]。

第二章 换换计算说明书

2.1原始数据参数

已知环境条件：

干球温度：27℃ 额定风量：3000m³/h

湿球温度：21.2℃ 除湿量：10kg/h

制冷剂：R22

2.2循环计算

2.2.1湿空气的计算

查焓湿图的空气状态（1点）参数：

干球温度：27℃ 含湿量：d=13.6 g/kg

湿球温度：21.2℃ 比热容：v=0.868m³/kg

露点温度：18.5℃ 焓值：h=61.8kJ/kg

相对湿度：

图2-1湿空气处理图

表 2-1湿空气计算

2.2.2压缩机的选型

压缩机采用谷轮公司的ZR81KC-TFD-522 型压缩机，采用冷凝温度为

45℃，蒸发温度为 5℃的设计，制冷量为19.69kW。压缩机参数如下表（表2-2）