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般情況下,熱泵可用于大多數(shù)的干燥過程,即組成熱泵烘干機(干燥裝置)。由于干燥器類型的多樣性,就決定了熱泵干燥裝置的多類型。因此,這里對常見的熱泵干燥裝置進行簡單的分類。
(1)按干燥器類型分類 盡管目前對干燥器還沒有統(tǒng)一的分類方法,但卻有傳統(tǒng)的分類方法,因此,可以來用這種傳統(tǒng)的方法對熱泵干燥裝置進行分類,例如:
①按干燥器的操作方式可分為間歇式和連續(xù)式熱泵烘干機;
②按干燥器的傳熱方式可分為傳導(dǎo)式和對流式熱泵干燥裝置等。
(2)按熱泵工質(zhì)與被干燥物料的接觸方式分類 按熱泵工質(zhì)與被干燥物料的接觸方式可分為直接式和間接式熱泵烘干機兩種。
①直接式 熱泵工質(zhì)與被干燥物料直接接觸,熱泵的工質(zhì)又是干燥介質(zhì)。這樣的工質(zhì)有水蒸氣、空氣等。
②間接式 熱泵系統(tǒng)先將干燥介質(zhì)(如空氣、氮氣、二氧化碳等)加熱,再讓干燥介質(zhì)與被干燥物科接觸。這種熱泵烘干機目前用得較多。
(3)按干燥介質(zhì)的循環(huán)情況分類 按干燥介質(zhì)的循環(huán)情況可分為開路式、閉路式和部分廢氣循環(huán)式3種。
①開路式 干燥介質(zhì)離開干燥室進入熱泵的蒸發(fā)器與熱泵工質(zhì)換熱后直接排空,如圖21—6所示。
②閉路式 干燥介質(zhì)在干燥器內(nèi)全部循環(huán)使用,如圖
③部分廢氣循環(huán)式 干燥器排出廢氣的一部分進人熱泵蒸發(fā)器后排空,另部分與新鮮生氣一起進人熱泵冷凝器被加熱后進入干燥器內(nèi)循環(huán)使用,如圖
熱泵側(cè)出風(fēng)還是上出風(fēng)好?
具體采用側(cè)成風(fēng)還是上出風(fēng),要根據(jù)熱泵的應(yīng)用場合而定,上出風(fēng)的優(yōu)點是風(fēng)從下而上,風(fēng)機的噪音不容易干擾到旁邊的環(huán)境。上出風(fēng)有兩個缺點,一是對于北方下雪的氣候不太合適,大雪容易造成風(fēng)機的堵轉(zhuǎn);二是,經(jīng)過蒸發(fā)器的冷空氣下沉,容易造成局部環(huán)境溫度的降低,從而降低機組的能效。側(cè)成風(fēng)則沒有上述兩個缺點,但是側(cè)成風(fēng)的氣流是向側(cè)面吹得,要注意遠離人居,否則會造成噪音的投訴。
熱泵機組配何換熱器?
1、板式換熱器
板式換熱器采用釬焊的技術(shù),將不銹鋼板片一片一片地疊加起來。具有換熱系數(shù)高,換熱面積大,體積緊湊的特點。但板換的優(yōu)點也是它的缺點,由于片距很小,只有1-2mm,當(dāng)應(yīng)用在商用熱泵時,碰上自來水硬度較大時,板換會很快結(jié)垢,先會堵住部分流道,這是,系統(tǒng)壓力會升高,電流增大,這時,采用克垢劑清洗效果并不好,因為有些流道通,有些流道不通,克垢劑無法清洗到被垢封閉的流道。所以,不建議用板式換熱器來做商用熱泵熱水機組。
2、殼管換熱器
殼管換熱器的水阻小,可以做很大的容量,但不適合做大溫差的工況,一般溫差只能做到10℃,另外,其體積較大也是其缺點。
3、同軸套管換熱器
同軸管換熱器又叫管套管換熱器,一般是一根鋼管套一條麻花銅管或**銅管??梢宰龃鬁夭?。但其缺點是氟路行程較長,阻力較大,所以很難做到很高的能效。同時,其體積也較大,形狀不容易做成很工整。
4、盤管殼式換熱器
熱泵機組用何制冷劑?
目前熱泵常用的制冷劑有R22,R407C,R410a,R134a和CO2。從性價比來講,R22仍然是*佳的制冷劑。但由于R22會在幾年內(nèi)在全球范圍內(nèi)被禁止使用。目前,臨時替代的制冷劑有R407C,R410a和R134a,暫時,這幾種制冷劑都可以稱為“環(huán)?!薄敝评鋭?。這幾種制冷劑之所以叫做臨時的替代方案,原因是這幾種制冷劑不會破壞臭氧層,但仍然屬于溫室氣體,會造成地球的溫室效應(yīng)。CO2是完全環(huán)保的制冷劑,但是,采用CO2 的系統(tǒng)壓力是普通R22的5倍以上,這樣,會造成成本的上升,消耗的鋼材和銅材也是增加的。這又意味著CO2排放的提高,意味所有的材料都是要消耗能源才能產(chǎn)生的,如果在未使用前,已經(jīng)提前將所節(jié)約的能源全部消耗掉,不知道是真節(jié)能還是假節(jié)能,熱泵機組用什么制冷劑好?是真環(huán)保還是假環(huán)保?有時只不過是一些壟斷企業(yè)為了獲得超額利潤的一個噱頭罷了
如何辨別化霜好壞?
空氣中含有大量的水蒸氣,當(dāng)水蒸氣遇到較冷的物體,并低于露點溫度時,就會結(jié)露??諝庠礋岜蔑L(fēng)側(cè)的換熱器是蒸發(fā)器,液態(tài)冷媒在管翅式蒸發(fā)器中膨脹蒸發(fā),需要吸收空氣中大量的熱量,這些熱量來自空氣中的顯熱和潛熱。其中吸收潛熱部分會導(dǎo)致翅片上結(jié)露。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃甚至更低時,此時的蒸發(fā)溫度低于0℃,翅片也會低于0℃,結(jié)露的水就會變成細細的冰,這就是結(jié)霜。冰是熱的不良導(dǎo)體,當(dāng)蒸發(fā)器的表面覆蓋上蓬松的霜時,就像穿上了“一件保暖的衣服”,換熱能力急劇下降,這又導(dǎo)致了霜的進一步凝結(jié)。如此惡性循環(huán),熱泵的制熱能力就急劇衰減。這是,如果不把霜除掉,輕則導(dǎo)致產(chǎn)水量下降,重的導(dǎo)致壓縮機的回氣量大幅減小,而導(dǎo)致壓縮機排氣溫度過高,*終燒毀壓機。因為回氣不僅是壓縮機做功的載體,同時也是壓縮機機械和電器部分的冷卻劑。所以化霜是空氣源熱泵無法回避的一個課題,如果一臺機組的除霜效果不好,其功能如何說得天花亂墜都是惘然。
我們應(yīng)該看到,結(jié)霜具有不好的一面,也要看到其有利的一面。畢竟空氣中的水蒸氣凝結(jié)成水,變成冰,釋放出大量的熱量被熱泵吸收了,如果沒有水蒸氣,單純的空氣,其熱容量是比較小的。假如我們每次霜的重量是1kg,那么我們已經(jīng)吸收了1kg水的汽化潛熱(2300kJ)和凝固熱(330kJ),總供大約是2630kJ的熱量。但我們化掉1kg的霜需要消耗多少熱量呢?理論上講,也就是330kJ就可以了,考慮到一部分熱量損失,應(yīng)該也不會超過600kJ。
1.結(jié)霜的速度
結(jié)霜是不可避免的,但是,減緩結(jié)霜的速度是有可能的。結(jié)霜的速度和蒸發(fā)器,節(jié)流方式,風(fēng)量和冷凝溫度有關(guān)系。
A)蒸發(fā)器
蒸發(fā)器是決定熱泵的吸熱能力*重要的因素之一。由于熱泵的工作范圍遠比空調(diào)的寬,而且空調(diào)主要側(cè)重于制冷,一般設(shè)計室外換熱器時是以制冷國標(biāo)工況來選擇的,也就是側(cè)重于優(yōu)先冷凝的設(shè)計。但熱泵是需要優(yōu)先蒸發(fā)的設(shè)計。蒸發(fā)器的設(shè)計要注意以下幾點:
面積要比傳統(tǒng)空調(diào)冷凝器大30%~50%,確保在環(huán)境溫度較低時,仍能吸收到足夠的熱量;
翅片間距盡可能寬一些,要用波紋片或平片,不要用開窗片。片距推薦在2.5mm以上。
制冷劑分路盡可能多一些,要注意每路分配的均勻性。注意分配毛細管的尺寸的選擇;
冷凝器的排數(shù)不宜超過4排。
B)節(jié)流方式
節(jié)流方式推薦用電子膨脹閥,不推薦采用熱力膨脹閥和毛細管。由于環(huán)境溫度范圍跨度很大,從-15℃~43℃,熱力膨脹閥很難滿足如此大的溫度范圍,毛細管基本是固定流量的,更不推薦使用。
C)風(fēng)量
常規(guī)空調(diào)冷凝器的風(fēng)量一般設(shè)計在1馬力的壓縮機在800~1000m3/h左右,但對于熱泵蒸發(fā)器,其風(fēng)量會受到冷凝水的影響,所以,熱泵蒸發(fā)器的風(fēng)量要1馬力的壓縮機1200m3/h以上,在噪音能被接受的情況下,越大越好。需要注意的是,這是裝在機器上實際的風(fēng)量,而不是風(fēng)機的標(biāo)稱值。
D)冷凝溫度
冷凝溫度也會影響結(jié)霜的速度。熱泵是一個熱量轉(zhuǎn)移的裝置,理想的狀況是吸熱能力和放熱能力是匹配的。但當(dāng)水溫過低的時候,會出現(xiàn)過冷凝的情況,特別是循環(huán)式熱水機在初始加熱階段,都會出現(xiàn)過冷凝的現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)過冷凝現(xiàn)象時,冷凝壓力降低,供液量增加,這時,如果這時環(huán)境溫度在0-5度時,結(jié)霜速度就很快,系統(tǒng)反復(fù)地結(jié)霜和化霜,這是一種惡性循環(huán)。表現(xiàn)就是機器的能力明顯下降,無法滿足用戶的使用要求,往往要靠輔助電加熱,這又導(dǎo)致電費急劇上升,這也是所有低配置的循環(huán)式熱水機的普遍現(xiàn)象,甚至在市場上給用戶造成熱泵夏天出水可以,冬天不行的印象。給熱泵的推廣造成很大的困惑。由于直熱式熱水機的冷凝溫度和冷凝壓力是基本恒定的,不存在過冷凝的現(xiàn)象,杜絕了因為過冷凝造成的結(jié)霜過于頻繁的現(xiàn)象。提高了熱泵的整體能效。
2、進入化霜的準(zhǔn)確度
1)時間
按照國標(biāo),除霜間隔應(yīng)在45分鐘以上,但是首次啟動應(yīng)該不受此限制,避免由于上次運行的累積結(jié)霜造成的化霜不良。
2)溫度
在一般情況下,工廠出廠設(shè)置的除霜進入點是-7℃,當(dāng)環(huán)境溫度是2~5℃時,環(huán)境濕度比較大時,應(yīng)設(shè)置為-3℃.
制熱量衰減
3) 結(jié)霜對熱泵的*大影響是制熱量衰減,如果能以制熱量的衰減來判斷進入除霜的時機,應(yīng)該是比較準(zhǔn)確的。目前PHNIX的直熱是熱泵是有制熱量顯示的。因為每個機器都有流量傳感器,這樣,機器在時間和溫度條件的基礎(chǔ)上,增加了制熱量的判斷條件,減少了誤除霜的判斷。
2.化霜的速度
影響化霜速度(效率)的因素主要有化霜的模式和排水的順暢程度。
4、化霜的模式
1)熱氣旁通化霜
熱氣旁通化霜就是壓縮機排氣通過電磁閥切換至室外管翅式蒸發(fā)器的管道里來化霜。由于沒有外部熱源,其熱量全部來自壓縮機停機前的一些能量和壓縮機本身的電機運轉(zhuǎn)發(fā)出的熱量。該熱量是有限的。碰上環(huán)境溫度降低且結(jié)霜較厚時,有化霜不凈的風(fēng)險,而且除霜時間過長會導(dǎo)致壓縮機液擊現(xiàn)象。其*大的優(yōu)點是系統(tǒng)簡單,同時,由于避免了四通閥的泄露,提高了機組的能效比。PHNIX小型家庭整體式熱泵采用的是該除霜模式。
2)四通閥換向化霜
四通換向閥化霜是系統(tǒng)采用四通閥換向的功能,使蒸發(fā)器和冷凝器調(diào)換,這樣,系統(tǒng)就可以從熱水中吸收熱量,連同壓縮機的輸入功率,一起用于蒸發(fā)器的化霜。其優(yōu)點是化霜速度快,化霜干凈。缺點是由于四通閥的有少量的泄露,會降低機組的的能效,當(dāng)然影響取決于四通閥的質(zhì)量,一般影響是很小的;另外就是由于要從熱水中吸收熱量,會對水箱的溫度有一定影響,但其影響是有限的。比如對于一個5噸的熱水,13P的熱水機要化霜,一般情況下化霜的時間為5分鐘以內(nèi),需要吸收的熱量約為3kWh,相當(dāng)于5噸的水降溫0.5度左右。這是可以接收的。PHNIX的商用熱泵的采用的是四通閥換向化霜模式。
3)電加熱化霜
電加熱化霜主要應(yīng)用在冷庫的應(yīng)用。一般在熱泵應(yīng)用較少。原有用熱泵做輔助加熱的,以減少對水箱溫度的影響。但由于電加熱的功率有限,即使是輔助電加熱,其所起的作用也是有限的。由于輸入功率的限制,采用電加熱化霜的時間都會很長,化霜的時間越長,能耗就越大。所以,一般很少熱泵采用電加熱來化霜。
4)自然停機化霜
自然停機化霜主要應(yīng)用在0度以上的環(huán)境溫度下的熱泵的應(yīng)用。其優(yōu)點是系統(tǒng)簡單可靠,缺點是化霜速度慢,尤其是霜層較厚時。一般應(yīng)用在高溫?zé)岜蒙稀?/p>
5、排水的順暢度
一個良好的化霜還要注意化霜結(jié)束后,排水是否順暢。在環(huán)境溫度低于0度時,如果流水不順暢,會產(chǎn)生累積結(jié)冰現(xiàn)象,*終造成化霜不良,甚至?xí)斐蓹C器無法工作。
1)翅片形狀
為了使水順暢地沿翅片流下來,不建議采用開窗片,片距盡可能寬一些,一般建議片距>2.5mm,采用親水片替代光片,可以提高水的流暢性。另外作為翅片的防護網(wǎng)和翅片的距離要足夠?qū)?,如果無法提供足夠的空間,寧可不要防護網(wǎng)。因為防護網(wǎng)的存在,有可能成為累積結(jié)霜的罪魁禍?zhǔn)住?/p>
2)排水通道
盡可能多的排水口,如果不需要收集化霜后的水,甚至可以設(shè)計讓翅片換熱器懸空,讓水直接流到地面。注意流水的行程盡可能短。
3)底盤加熱帶
對于既要收集化霜水的場合,底盤加熱帶是必須的。另外,對于在寒冷氣候條件下使用的熱泵,底盤加熱帶甚至排水管保溫加熱都是必須的。
6、退出化霜的準(zhǔn)確度
退出化霜的條件一般有兩種,一種是壓力,一種是溫度。壓力會比較準(zhǔn)確,溫度比較直觀和方便。不管采用溫度還是壓力,蒸發(fā)器的分配要盡可能均勻,這也是提高蒸發(fā)器利用效率*好的辦法。一般情況下,盤管溫度應(yīng)放置在靠蒸發(fā)器的底部的幾根U管。
芬尼克茲小管家提示您:除霜時間短,耗能小,除霜干凈,才是節(jié)能王道。