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我们常用的家用小型除湿机,一般采用的是冷冻除湿原理,其本质就是一台空调机组(我们家用空调也具有除湿模式),通过蒸发器盘管冷凝空气中的小液滴,将空气中的水析出来,达到除湿的目的。做小型家用除湿机的仿真,本质就是做制冷系统的仿真模拟。一般除湿机具有自己的国标工况(27℃/60%相对湿度),测试出来的除湿量就是铭牌数据了。
一、原理:
先了解下除湿机的原理:
上图为一体式除湿机的示意图,湿空气先经过蒸发器盘管,降温、除湿,析出来的水通过排水管排走;低温空气从蒸发器出来以后,进入到冷凝器盘管后升温,从除湿机出来的就是干空气了。我们从原理上可以,如果该一体式除湿机在密闭式空间,随着时间的推进,房间内的空气温度会逐渐升高的,这是由于制冷系统内的制热量会大于制冷量所决定的。
二、设计要点
小型家用除湿机装置基本是按照家用空调去做设计的,其制冷系统可以参考以下的思路进行设计和模拟仿真:
制冷剂:通常采用R410A比较多。
压缩机:与家用空调压缩机基本相同,采用转子式压缩机,**主要可以采用海立转子式压缩机;可以根据样本资料,输入排量进行压缩机的仿真。
冷凝器:采用翅片管式换热器,Vapcyc软件可以导入Coildesigner的换热器模型进行仿真计算;
节流结构:目前小型家用除湿机采用毛细管和电子膨胀阀比较偏多。
蒸发器:采用翅片管式换热器,Vapcyc软件可以导入Coildesigner的换热器模型进行仿真计算;需要注意的是,Vapcyc导入蒸发器模型的时候,需要考虑蒸发器的潜热负荷,可以选用如下带潜热负荷的蒸发器模型:
管道模型:
一体式的除湿机管道都比较偏短,一般的仿真模型中我们可以不考虑管道的影响,如果是需要做系统的优化,建议考虑增加吸气、排气、液管的管道模型。
三、设计案例分享
今天我们给大家展示1.2kg/h的小型家用除湿机实际设计与试算的过程与Vapcyc仿真模型的建立案例,给各位学员在实际的设计中提供参考意见:
**步:四大件选型与参数:
在小型家用除湿机的设计中,我们可以根据除湿量来反推压缩机的制冷量,进而反推出压缩机的排量,然后根据排量来进行选择合适的压缩机。
可以根据以下的经验公式来计算压缩机的制冷量:
潜热负荷=除湿量/1.5=1.2/1.5=0.8KW;
压缩机制冷量=潜热负荷/(0.4-0.6) 【家用除湿机可以取0.4】
计算结果:制冷量Q=0.8/0.4=2KW;
压缩机是小一匹的压缩机,我们根据需求,可以选择海立的压缩机,型号和参数如下:
冷凝器的试算:
冷凝器采用风冷翅片式换热器,我们可以采用制冷百家的试算小工具进行初步计算,结果如下:
按照上述设计结果,在Coildesigner软件中建立模型(具体方法参考课程《Coildesigner换热器设计入门到精通》,本序列课程提供Coildesigner模型,不提供软件的下载),如下:
结算结果与我们需求的2.5KW符合,模型保存好,等到后续导入到Vapcyc软件中。
蒸发器的试算:
同样的,蒸发器采用风冷翅片式换热器,我们可以采用制冷百家的试算小工具进行初步计算,结果如下:
按照上述的参数,建立好Coildesigner模型,等待后续导入到Vapcyc系统中。
节流机构:采用毛细管节流,可以在Vapcyc仿真的时候,试算毛细管的直径和长度。
第二步:Vapcyc模型建立
建立除湿机的制冷系统模型:
设定压缩机参数:排量为7.3cc,压缩机转速按照3000rpm,转子压缩机的容积系数比较高可以取0.97-0.99;等熵效率取0.75,机械效率取0.98。
两器的导入:
按照如下的方法导入冷凝器和蒸发器;
毛细管参数设定:
毛细管我们参考以前的设计数据,选用内径φ1.2mm,长度500mm的毛细管:
*后点击计算,开始计算该模型:
我们重点研究下蒸发器的计算结果:
冷凝水量为1.23Kg/h,是满足我们的一个设计需求的。
好,以上为小型家用除湿机设计的过程和案例,供各位学员参考。
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