船用轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)方案的應(yīng)用
摘要：轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)主要是從能源節(jié)約的角度來處理空氣負(fù)荷，它主要利用的是一些低品位的能源，比如：工業(yè)廢熱能源和太陽能等。當(dāng)前我國對轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)的研究僅限于建筑工程方面，在船用方面研究的較少。本文重點(diǎn)研究了在船舶方面轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用，在分析轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，構(gòu)建出了船用除濕空調(diào)系統(tǒng)方案，以此來更好地將轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)寬。
世界經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，各國間的經(jīng)濟(jì)往來變得更加頻繁，船舶運(yùn)輸業(yè)由此也得到了快速發(fā)展。在經(jīng)濟(jì)貿(mào)易中，海上運(yùn)輸所承擔(dān)的功能是非常重要的，它主要負(fù)責(zé)貨物的運(yùn)送等，有效推動(dòng)了世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在船舶及相關(guān)設(shè)備運(yùn)行中，會(huì)消耗較大的能源量，同時(shí)還會(huì)排出二氧化碳和廢熱等，因此會(huì)污染環(huán)境和周圍的水體。隨著海上運(yùn)輸業(yè)的繁榮，船舶數(shù)量日趨增加，污染問題也變得越來越嚴(yán)重了。近年來，各國都在積極保護(hù)生態(tài)環(huán)境，同時(shí)將排放標(biāo)準(zhǔn)制定好，以此來更好地管理船舶運(yùn)輸業(yè)，在船舶行業(yè)發(fā)展中亟需將節(jié)能減排問題解決好。
1、分析轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)原理
轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)的主要工作原理就是充分利用低品位能源，以此來驅(qū)動(dòng)熱源，因此它的環(huán)保性能良好。它能有效將空氣濕負(fù)荷通過固態(tài)干燥劑來處理，因此其抗干擾能力和穩(wěn)定性非常強(qiáng)。對于轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)來說，冷卻裝置和除濕轉(zhuǎn)輪是其主要組成部分，其中的核心部件是除濕轉(zhuǎn)輪。對于硅膠干燥劑來說，它的再生溫度范圍為120℃-150℃，再生溫度相較于廢氣溫度來說更低，所以干燥劑可以通過廢氣余熱來再生，通過廢氣來為干燥劑再生提供熱能，起到了很好的能源節(jié)約效果。
2、船用轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)方案
方案
對于除濕轉(zhuǎn)輪來說處理區(qū)和再生區(qū)是其主要的組成部分，它們所占據(jù)的面積比例是3：1。硅膠除濕轉(zhuǎn)輪適用于一些濕度較大、溫度較低的空氣，要想得到最佳的效果應(yīng)保持處理空氣溫度在25℃。對處理空氣，要先用壓縮式空調(diào)機(jī)進(jìn)行預(yù)冷，濕負(fù)荷需要經(jīng)過處理區(qū)處理，這樣才能將單級轉(zhuǎn)輪除濕效果發(fā)揮到極致。轉(zhuǎn)輪中處理空氣主要是將濕度增加，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生吸附熱。為了盡量避免消耗過多能源，處理空氣可以通過海水冷卻器進(jìn)行冷卻。然后經(jīng)過處理蒸發(fā)器，最后進(jìn)入到艙室。
方案
對于兩級轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)方案來說，在它的轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)中有兩個(gè)轉(zhuǎn)輪，并且將冷卻器和空調(diào)機(jī)組配合起來使用。和單級方案相比，除濕轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)和分區(qū)都是相同的。除濕轉(zhuǎn)輪會(huì)處理空氣濕負(fù)荷，顯熱負(fù)荷會(huì)由壓縮式制冷劑組和海水冷卻器1、2來處理，然后還需要經(jīng)過海水冷卻器和壓縮式制冷劑組的再冷卻，最后將其送進(jìn)艙室中。
兩種方案的比較
對于這兩種除濕方案來說，在單級除濕方案中，其預(yù)冷階段和后冷階段需要使用壓縮式制冷機(jī)組，因此會(huì)消耗功率，在兩級除濕方案中，其蒸發(fā)器冷卻過程和除濕過程需要使用壓縮式制冷劑組，會(huì)消耗功率。將Q設(shè)定為制冷量，那么計(jì)算制冷量的公式可以表示為：Q=1.2Δh·m。空調(diào)機(jī)組的制冷系統(tǒng)COP=2.853，那么計(jì)算制冷機(jī)組功率消耗可以通過制冷量/制冷系數(shù)得出。經(jīng)過計(jì)算知，在單級除濕方案中使用的制冷量是172.2千瓦，消耗的功率是60.35千瓦。采用兩級除濕方案得到的制冷量是146.8千瓦，消耗的功率是51.45千瓦。對于使用的這兩種除濕方案來說轉(zhuǎn)輪干燥劑的再生熱源都是船舶的余熱，因此不需要消耗其他的能源。通過上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，兩級除濕方案相較于單級除濕方案要消耗更低的能源。設(shè)定本次實(shí)驗(yàn)中的海水設(shè)計(jì)溫度是32℃，因?yàn)榇蟛糠趾Ｓ虻臏囟认噍^于該溫度要低，所以，實(shí)際運(yùn)行中制冷機(jī)組所消耗的功率壓低于計(jì)算得出的功率值。此外，隨著蒸發(fā)溫度的增高，輔助制冷劑實(shí)際制冷系數(shù)要比2.853高，在能源節(jié)約方面具有很好的潛力。單級除濕方案相較于兩級除濕方案需要多消耗8.9千瓦的能源。這些多消耗的能源主要用于冷卻處理空氣，以此來充分發(fā)揮單級轉(zhuǎn)輪除濕水平。如果在除濕量方面沒有嚴(yán)格的要求，同時(shí)不需要預(yù)冷處理空氣，制冷機(jī)組有著相同的功率，那么不管使用的是哪一種除濕方案在節(jié)約能源方面都是一樣的。對于單級除濕方案來說，它有一個(gè)轉(zhuǎn)輪，所以有著相對簡單的結(jié)構(gòu)，在處理的過程中只能使用一個(gè)轉(zhuǎn)輪，因此需要較大的轉(zhuǎn)輪尺寸。此外，單級轉(zhuǎn)輪的除濕能力還會(huì)受到再生空氣溫度和處理空氣溫度的影響，如果船舶的除濕量較大，那么使用它是不合適的，因此其應(yīng)用范圍相對要窄。兩級除濕方案有著2個(gè)轉(zhuǎn)輪，所以其除濕效果更佳。總除濕量可以由這兩個(gè)轉(zhuǎn)輪來分擔(dān)，因此不需要較大尺寸的轉(zhuǎn)輪。兩級除濕方案可以提供更多的熱源給干燥劑再生，同時(shí)還能充分利用好船舶的余熱，除濕量相對要大，所以應(yīng)用范圍更廣。如果使用的是兩級以上的除濕方案，裝置的成本會(huì)高，同時(shí)需要增加海水冷卻器和轉(zhuǎn)輪，空調(diào)系統(tǒng)相對變得復(fù)雜，在船舶上運(yùn)用并不適合。
3、小結(jié)
對于船用轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)來說，它主要是通過利用廢氣余熱和海水來處理濕負(fù)荷，沒有很高的成本，不需要消耗很高的能源，能有效將碳排放量降低，環(huán)保性能良好。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海上運(yùn)輸業(yè)得到了較快的發(fā)展，因此在船舶中轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用會(huì)日趨廣泛，需要加強(qiáng)在這方面的相關(guān)研究，以此來更好地服務(wù)船舶運(yùn)輸業(yè)，促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。
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