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通过热负荷计算深度解析热泵除湿烘干机选型

时间: 2018-07-04 14:27  来源: 中国干燥设备网   作者: chinagzsb   点击:  

  通过热负荷计算深度解析热泵除湿烘干机选型案列:

  整个干燥周期约为1小时,按烘干300公斤湿物料,烘干前含水率为70%,烘干后含水率40%,烘房的湿物料状态:平均温度为60℃,相对湿度为50%RH;环境温度为20℃,相对湿度为60%RH。
 
  除湿量计算:

  m除湿=300*{1-(1-70%)/(1-40%)}=150kg.
 
  简易选型:通过查询厂家技术参数表选型;按除湿量来选:4台12HP金刚石主机;按去湿量来选:3台12HP金刚石主机(每台除湿量40kg/h;每台去湿量60kg/h)
 
 通过热负荷计算深度解析热泵除湿烘干机选型
 
通过热负荷计算深度解析热泵除湿烘干机选型

  压缩机输入功率标定工况:蒸发温度18℃,冷凝温度60℃工况下标定;标准除湿机风量,标准循环风量,热管换热量,热管效率,标准制热量,机组效率 在回风温度50℃,湿度:45%RH下标定;
 
  接下来通过热负荷计算深度解析热泵除湿烘干机选型,从而进一步验证通过厂家提供机组技术参数表的除湿量来选型是否正确。
 
  1)Q1:300kg湿物料从20℃升温至60℃需要的热量:
 
  Q1=cm(t2-t1)式中:c——湿物料比热值c,(案例中湿物料含水率较大,可以近似认为与水的比热容相当4.2(kj/kg·℃);

  m ——湿物料的质量300(kg);
 
  t2——烘箱平均温度为60℃;
 
  t1 ——环境温度为20℃;
 
  Q1=4.2*300*(60-20)=50400KJ
 
  2)Q2:烘干过程150kg水在烘箱内平均60℃下从湿物料汽化需要的汽化热:

  Q2=150*(2500-2.35t)=353850KJ。
 
  考虑到烘房保温效果和烘箱内支架的蓄热等实际的热损失,取1.2的系数,实际热负荷,Q负荷=1.2*(Q1+Q2)=485100KJ;
 
  12HP金刚石主机制热量q=40.18KW,整个烘干过程1小时,即每台主机能提供的热量:Q=40.18*3600=144648KJ, 考虑实际烘干过程中,主机不完全在标称回风温度50℃,湿度:45%RH工况下工作,取0.88的系数,每台主机实际提供的热量Q主机=0.88*40.18*3600=127290KJ;通过热负荷计算验证需要4台12HP金刚石主机。 
 
  如果按去湿量来选型:3台12HP金刚石主机(每台去湿量60kg/h)就够了,是怎么回事呢?按除湿机和按去湿量来选型有什么本质区别呢?
 
  实际案例中往往是通过电加热+排湿风阀来解决问题,电加热来提供这个Q gap,排湿风阀辅助排湿,因为3台主机只能除湿机3*40=120kg,系统还需通过排湿风阀实现排湿:150-120=30kg。
 
  湿空气排湿状态:平均温度为60℃,相对湿度为50%RH;
 
  查湿空气焓湿表:含湿量d排=67.87g/kg;焓 i排=237.77kj/kg,
 
  排湿的同时进烘箱新风湿空气状态:环境温度为20℃,相对湿度为60%RH;
 
  查湿空气焓湿表:含湿量d新=8.74g/kg;焓 i新=42.36kj/kg,
 
  我们可以计算通过排湿风阀排湿30kg水,需要交换干空气mg:
 
  mg=30/(67.87-8.74)*1000=507.36kg.
 
  排出的水蒸气质量:m排q=mg*d排=507.36*67.86/1000=34.43kg
 
  排出的湿空气质量: m排湿=mg+m排q=507.36+34.43=541.79kg
 
  排出的热量:Q排=m排* i排=541.79*237.77=128821KJ;
 
  新风的水蒸气质量:
 
  m新q=mg*d新=507.36*8.74/1000=4.43kg
 
  m新=mg+m新q=507.36+4.43=511.79kg
 
  新风的热量:Q新=m新*  i新=511.79*42.36=21679KJ;
 
  理论上系统需要通过电加热补充的热量:
 
  Q gap=Q排-Q新=128821-21679=107142KJ;
 
  实际工程应用中,参照前面计算:
 
  每台主机实际提供的热量:Q主机=127290KJ;实际热负荷Q负荷=505313KJ;选三台主机热泵能提供的热量与实际需要的热负荷差值:
 
  Q gap'=505313-3*127290=123443KJ;也就是说这个案例如果选3台12HP金刚石主机,系统需补充123443/3600=35KW功率的电加热;假设实际工程应用中电加热工作热效率为90%,那么应该选功率为38KW的电加热合适。
 
  以上计算分析可以得出这个案例两种选型A&B都可以满足要求;
 
  方案A:4台12HP金刚石主机
 
  方案B:3台12HP金刚石主机+38KW电加热
 
  但本质的区别是耗能?
 
  方案A耗能:4*(压缩机功率+风机功率)=4*(9+3)=48KW;
 
  方案B耗能:3*(压缩机功率+风机功率)+电加热功率=3*(9+3)+38=74KW;
 
  结论:方案A比方案B节能:(74-48)/48=54%.
 
  按每天工作8小时每周工作五天计算一年节省:
 
  (74-48)*8*5*52=54080KWh,每度电1元计算,一年节省54080元;
 
  按每天工作16小时每周工作六天计算一年节省:
 
  (74-48)*16*6*52=129792KWh,每度电1元计算,一年节省129792元;
 
  结论:选方案A比选方案B因省的电费可以再买几台主机了。
 
  如果是和全电加热的方案C比较呢?
 
  方案C:160KW 电加热(每台主机可以提供40.18KW的热量,4台主机的热量=4*40.18=160.72KW)
 
  结论:方案A比方案C节能:(160-48)/48=233%;
 
  按每天工作16小时每周工作六天计算一年节省:
 
  (160-48)*16*6*52=559104KWh,每度电1元计算,一年节省559104元;
 
  选热泵除湿烘干机方案A比全电加热方案C省的电费可以再做一个项目了。

(责任编辑:chinagzsb)
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