摘 要

空气的湿度与我们的日常生活息息相关，无论是在工业、农业、军事、商业还是我们的日常生活中都产生了重要的影响。空气除湿作为一门相对综合性的技术，一直以来是国内外专家学者研究的重要对象之一。调温除湿机可以在一定范围内改变空气的湿度和温度，它在普通除湿机的基础上增加了调温模块，空气经过蒸发器温湿度均下降，同时对系统产生的冷凝热进行回收利用，是比较绿色环保的除湿方法。本论文设计了一个小型的调温除湿机，其中包括了压缩机、水冷冷凝器的选型。同时也包括了对蒸发器和风冷冷凝器的设计以及计算，其中，计算部分包括了其负荷计算、传热计算以及结构计算。

本文中所包含的换热器均采用叉排排列，为的是加强气流扰动，从而达到强化传热的目的。换热器的翅片均采用整体套片式肋片，提高了整体换热系数，以减小换热器尺寸，节约材料，促进环保。所采用肋片均用亲水膜进行处理，从而让蒸发器翅片上的冷凝水流出。

本文中设计的调温除湿机具有节能环保，占地面积小，方便操作等优点，具有一定推广价值。

关键词：除湿机 调温 蒸发器 冷凝器 压缩机

Design of 10kg/h Temperature Regulating Dehumidifier

Abstract

The humidity of the air is closely connected to our daily life. It has an important influence on industry, agriculture, military, business and our daily life. As a comprehensive technology, air dehumidification has always been an important subjects to experts and scholars from all around the world. The temperature-regulate dehumidifier could change the humidity and temperature of air in a certain range. It adds the temperature regulating module on the basis of the ordinary dehumidifier. The evaporator has an ability on cooling the air and dehumidifying .

A small temperature regulating dehumidifier is designed in this paper, which includes the selection of compressor and water-cooled condenser. meanwhile, the design and calculation of evaporator and air-cooled condenser are also contained. The calculation includes workload , heat and structure calculation.

The heat exchangers included in this paper are arranged in cross rows to enhance airflow disturbance and heat transfer. The fins of the heat exchanger all adopt the integral sleeve fin, which improves the whole heat transfer coefficient, so as to reduce the size of the heat exchanger, save materials and promote environmental protection.The ribs are covered by hydrophilic films,so that condensed water on evaporator fins could flow out favorably.

The temperature regulating dehumidifier designed in this paper has the advantages of energy saving and environmental protection, small area, convenient operation and so on.

Key Words: Dehumidifier; Temperature regulationt ; Evaporator; Condenser; Compressor

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1空气除湿与除湿机 1

1.1.1空气除湿的应用场景 1

1.1.2除湿机的市场前景 1

第二章 调温除湿机的设计 2

2.1 冷冻式除湿机 2

2.2 调温型除湿系统 2

2.2.1调温除湿系统的分类 2

2.2.2 串联型调温除湿系统 2

2.2.3并联型调温除湿系统 2

2.2.4 调温盲区 3

第三章设计计算书 4

3.1设计参数 4

3.2除湿过程分析计算 4

3.3制冷循环热力平衡计算 5

3.4压缩机选型及实际负荷计算 7

3.5蒸发器计算 9

3.5.1翅片管簇选择计算 9

3.5.2总传热系数的计算 11

3.5.3确定蒸发器结构尺寸 16

3.5.4蒸发器主要参数汇总 17

3.6冷凝器的计算 18

3.6.1翅片管簇选择计算 18

3.6.2 相关温度的计算及其物性参数 20

3.6.3 传热计算 20

3.6.4冷凝器主要参数汇总 23

3.7阻力计算 24

3.7.1 蒸发器阻力计算 24

3.7.2 冷凝器阻力计算 25

3.7.3 总阻力计算 26

3.8 水冷冷凝器的选型 26

结语 27

参考文献 28

致谢 30

第一章 前言

1.1空气除湿与除湿机

1.1.1空气除湿的应用场景

空气湿度这一空气基本参数近年来已经越来越受人重视。近年来，人们开始注意到空气湿度的调节与控制对工业生产、物资存储等场合产生着紧密的联系。湿度过高，工业生产会因为腐蚀问题而饱受困扰，人们储存的食物也将腐败不能食用。因此，在这个科技水平日新月异的时代，空气除湿这一近年来逐渐崭露头角的新兴技术必将迎来新的发展 ^[1,2]。空气除湿目前已经被广泛应用于仪器仪表、环保、航空航天、化工、原子能、生物、纺织、冶金、石化等领域，并将在工业、国防、医疗、农业、商业等领域发挥出巨大作用^[3]。

1.1.2除湿机的市场前景

除湿机在美欧日韩等经济发达的国家或地区的普及度已经很广了，在海外市场除湿机的需求量一直很大。相反的，在中国大陆，除湿机的市场规模较小，订单少从而让压缩机的生产企业动力不足，中国家用除湿机的主要销量都来自于海外市场^[4]。中国除湿机市场平淡的主要原因是中国消费者对于除湿的意识淡薄。消费者认为有空调就足够了，实则不然。除湿只是空调的一个附属功能，空调的除湿量不仅较小除湿速度还偏慢。不仅如此，长期使用空调的除湿功能会对空调的压缩机造成损害，从而影响空调的使用寿命。同时损耗的电能也将上升，与显热容量相比较起来，潜热容量损失较大^[5]。因此，想要真正高效稳定的除湿，还是要选用专业的除湿机较为合适。未来的一段时间内，我国人民的人均可支配收入增加之后，除湿机有望在沿海地区率先得到推广^[6]。除此以外，在我国南方的高湿度地区，夏季闷热，因此空气的除湿显得尤为重要。

根据设备的大小以及除湿量的大小除湿机有商用和家用之分。商用除湿的消费群体有两类，第一类是普通群众，他们的要求是对空气湿度进行简单地控制好让周围环境更舒适，这类消费者对除湿机价格十分敏感。第二类是一些综合实力较强的企业以及一些科研机构，这些机构与第一类相反，他们对设备的性能有一定的要求。虽然现在空调机得到更多用户的选择，但当要严格控制空气湿度时，必须使用除湿设备。因此，除湿机在未来不可能被空调机所淘汰。

第二章 调温除湿机的设计

2.1 冷冻式除湿机

冷冻式除湿机能够对空气的温湿度进行调节，属于空调设备中的一员^[7]。它既能冷却除湿空气，又能使用冷凝器残余的热量加热空气。因此冷冻除湿机适合需要同时对温湿度进行调控的场合 ^[8]。其原理是通过低温使空气的温度降到到露点温度以下，析出多余的水分从而降低空气的含湿量，然后利用冷凝热加热经过蒸发器的空气，达到调节出风温度的功能^[9]。冷冻除湿机包含制冷循环与空气循环这两大循环过程。制冷循环的基本原理是：制冷剂在管道内实现一系列的压力、温度变化从而与被冷却物质交换热量，达到制冷的目的 ^[10,11]。空气循环部分由进风口、出风口、离心风机、风道组成^[12] 。湿空气在蒸发器表面接触进行热交换，过滤的湿空气再被降温、降湿，这股空气最后经由冷凝器加热后通过离心风机离开机内，从而实现空气循环过程^[13]。

2.2 调温型除湿系统

2.2.1调温除湿系统的分类

常见的除湿系统有以下几个类别：1）双冷凝器串联调节水（风）量^[14]。2）双冷凝器串联调节制冷剂分配比例以及冷却水的流量^[15] 。3）双（多）冷凝器并联调节制冷剂分配比例^[16~18]。4）单蒸发器单冷凝器系统，同时也是最简单传统的系统^[19]。5）双蒸发器单冷凝器系统，其既具有除湿的功能，还能向干燥室供应高温热风^[20]。

2.2.2 串联型调温除湿系统

调温型除湿机与普通型除湿机相比，增加一个水（风）冷冷凝器，其再热器面积相对与普通除湿机小一点 ^[21]。串联型调温除湿系统通常有两种形式，一种是将再热器放置于水（风）冷冷凝器前面与之串联，分多路控制，通过改变除湿后的空气加热量，从而控制出风温度。另一种做法是将再热器置于水（风）冷冷凝器后面与之串联，用水量调节阀来调节冷却水量（冷凝风量），通过改变冷凝器带走的热量，来控制出风温度。串联型调温除湿系统较为简单，便于进行系统的连接是它的主要优势，但它会对机组结构设计与调温范围产生不好的影响^[22]。

2.2.3并联型调温除湿系统

并联型的调温除湿系统由压缩机、风冷冷凝器、并联的蒸发式冷凝器、节流装置、储液器、蒸发器、三通比例调节阀等组件组成，其调温原理是调节阀控制流经两个冷凝器的制冷剂流量。