空調(diào)畢業(yè)設(shè)計說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論2</b></p><p>　　1.1 本課題的研究背景和意義2</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3 本課題的主要研究內(nèi)容4</p><p>

2、;　　2 熱泵式烘干機(jī)的整體設(shè)計4</p><p>　　2.1 箱體的設(shè)計5</p><p>　　2.1.1 箱體鋼板的選擇5</p><p>　　2.1.2保溫層材料的選擇5</p><p>　　2.1.3 箱體有效容積的確定6</p><p>　　2.2 熱泵系統(tǒng)的設(shè)計6</p><

3、;p>　　2.2.1 制冷劑的選擇6</p><p>　　2.2.2熱泵系統(tǒng)形式的選擇7</p><p>　　3 傳熱傳質(zhì)過程熱力分析和計8</p><p>　　3.1 干燥過程有關(guān)概念8</p><p>　　3.2 空氣傳熱傳質(zhì)的分析計算10</p><p>　　3.3 干燥介質(zhì)傳熱傳質(zhì)過程的分

4、析計算12</p><p>　　4 熱泵系統(tǒng)的設(shè)計計算13</p><p>　　4.1 熱泵系統(tǒng)工作條件的確定13</p><p>　　4.2 熱泵系統(tǒng)的熱力計算14</p><p>　　5 熱泵系統(tǒng)的設(shè)備設(shè)計計算與選型16</p><p>　　5.1 壓縮機(jī)的設(shè)計選擇16</p><

5、p>　　5.2 冷凝器的設(shè)計選型19</p><p>　　5.3 蒸發(fā)器的設(shè)計選型20</p><p>　　5.4 熱力膨脹閥的選型22</p><p>　　5.5 油分離器的選擇23</p><p>　　5.6 儲液器的選擇24</p><p>　　5.7 氣液分離器的選擇25</p>

6、<p>　　5.8 干燥過濾器的選擇26</p><p>　　6 風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計27</p><p>　　6.1 冷凝風(fēng)機(jī)和風(fēng)口的設(shè)計27</p><p>　　6.2 蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)的選擇28</p><p>　　6.3 過濾器的設(shè)計28</p><p>　　7 控制系統(tǒng)的設(shè)計和選型29</

7、p><p>　　7.1 電機(jī)啟動、停止控制設(shè)計29</p><p>　　7.2 位式溫度控制設(shè)計和選型29</p><p>　　7.3 溫度調(diào)節(jié)儀的選型32</p><p>　　7.4 溫度傳感器的選擇33</p><p><b>　　8 結(jié)論34</b></p><p

8、><b>　　謝 辭35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 本課題的研究背景和意義</p><p>　　干燥技術(shù)的應(yīng)用，在我國具有十分悠久的歷史。聞名于世的造紙技術(shù)，

9、就顯示了干燥技術(shù)的應(yīng)用。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)展，干燥操作廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各部門，如農(nóng)業(yè)、制革、林業(yè)、化工、食品、造紙、礦業(yè)、紡織和建筑等生產(chǎn)過程。干燥工藝先進(jìn)與否直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量與能耗。</p><p>　　漢果盛產(chǎn)于廣西桂林，一種名貴藥材，性涼味甘，功能清肺潤腸。主治百日咳、痰火咳嗽、血燥便秘等癥；對于治療急性氣管炎、急性扁桃體炎、咽喉火、急性胃炎都有很好的療效；用羅漢果少許，沖入開水浸泡，是一種極好的清涼飲

10、料，既可提神生津，又可預(yù)防呼吸道感染，常年服用，能延年益壽。羅漢果汁還可用于烹調(diào)，清香可口，羅漢果被人們譽(yù)為“神仙果”，其生產(chǎn)出售有很高的經(jīng)濟(jì)性。羅漢果剛收獲時含水量很高，需要蒸干占果重70~75%的水量烘干后才能儲存出售，采用自然風(fēng)干或太陽曬干，不僅時間長、效率低，而且嚴(yán)重受到地域和氣候的影響。</p><p>　　工業(yè)上干燥去濕的方法很多，大致可分為如下三類：1）機(jī)械去濕法，是通過壓榨、離心分離、過濾來實(shí)現(xiàn)，

11、或在濕物料直接同具有低遷移勢的物質(zhì)接觸時實(shí)現(xiàn)接觸傳質(zhì)。機(jī)械除濕法只能除去物料中部分自由水分，結(jié)合水分仍殘留在物料中，所以經(jīng)機(jī)械除濕后仍保留很高的水分，一般為40%～60%左右。2）加熱去濕法（熱干燥法），它借助熱能加熱物料、氣化物料中的水分，其除濕過程與相變和傳熱有關(guān)，通過加熱除濕能夠除去物料中的結(jié)合水，已有的干燥方法有傳導(dǎo)、對流和輻射。3）化學(xué)除濕法，是利用吸濕劑除去氣體、液體和固體物料中的少數(shù)水分，由于吸濕劑的除濕能力有限，僅用于除

12、去物料中的微量水分，化學(xué)生產(chǎn)中常用到。羅漢果等一類的農(nóng)果產(chǎn)品一般都使用加熱去濕法達(dá)到干燥的效果。</p><p>　　美國農(nóng)業(yè)部的統(tǒng)計資料表明，約有12%的能耗是用于干燥。另據(jù)中國工業(yè)陶瓷網(wǎng)報道，干燥過程中的能耗占工業(yè)總能源消耗的15％。世界上干燥業(yè)平均能源利用率只有10~20%。2004年我國超過日本已成為世界第二大能源消費(fèi)大國。因此如果能夠提高干燥過程中的能量利用效率，則每年節(jié)約的能量將是很可觀的。</

13、p><p>　　干燥操作所用的能源主要為熱源。根據(jù)干燥物料的特性、干燥過程蒸發(fā)物質(zhì)的性質(zhì)、干燥目的、干燥方式及經(jīng)濟(jì)性等可采用各種能源。在小于100℃的熱消耗領(lǐng)域內(nèi)，熱泵節(jié)能技術(shù)具有很好的應(yīng)用前景。高溫的傳統(tǒng)干燥器不適合干燥熱敏感的生物制品，而熱泵能夠在-20～100℃控制濕度和溫度任意可調(diào)，能夠很好的滿足熱敏感生物制品的干燥要求，所以應(yīng)用熱泵干燥大有潛力。</p><p>　　熱泵干燥通過降溫

14、除濕后再升溫來降低空氣的相對濕度，在可以保證干燥物料的干燥溫度條件下，達(dá)到需要的干燥相對溫度，進(jìn)而對干燥物料的含水率進(jìn)行控制。利用熱泵干燥關(guān)鍵在于能回收利用熱泵干燥廢氣中的部分潛熱和顯熱，從</p><p>　　而大大降低干燥能耗，具有高效節(jié)能的環(huán)保優(yōu)勢。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　熱泵的理論基礎(chǔ)起源于十九世紀(jì)早期卡諾的著作，他

15、在1824年發(fā)表關(guān)于卡諾循環(huán)的論文。1850年初William Thomson（后尊稱為Lord Kelvin）提出：冷凍裝置可以用來加熱，并于1852年首次提出熱泵的設(shè)想，亦稱熱能放大器。最早關(guān)于熱泵應(yīng)用的報告是Haldane在1930報道的有關(guān)1927年安裝在蘇格蘭的家用熱泵的安裝和測試。1943年Sulzer公司在德國建成的地下室除濕裝置中采用熱泵技術(shù)。其后，熱泵技術(shù)在干燥領(lǐng)域的應(yīng)用就得到迅速發(fā)展。</p><

16、p>　　在50年代美國首先將熱泵用于干燥糧食，接著美國的Westair系統(tǒng)有限公司將熱泵用于木材干燥，10年內(nèi)發(fā)展到1000套裝置。法國在1970～1977年間安裝了近千臺熱泵式木材干燥器，到1980年大約有3千家木材干燥廠采用熱泵干燥技術(shù)，其單位能耗值只有1800kJ/kg(水)，與高溫干燥器相比，熱泵干燥能耗降低80%左右；可見熱泵干燥的節(jié)能效果相當(dāng)顯著。此外，熱泵干燥也在向高溫、大型、連續(xù)性發(fā)展。日本三菱重工業(yè)公司已開發(fā)出了

17、溫度在80～120°C高溫用熱泵。加拿大、美國和德國用熱泵干燥木材非常普遍，美國越來越多的糧食加工廠應(yīng)用熱泵干燥。近年來日本的熱泵干燥仍呈上升趨勢，已應(yīng)用于包括海產(chǎn)品、蔬菜、水果、茶葉和化工產(chǎn)品等行業(yè)。</p><p>　　我國對熱泵干燥技術(shù)的研究起源于六十年代，在八十年代中期開展起來。上海市能源研究所從1985年開始研制熱泵式木材干燥機(jī)，曾先后獲得上海市科技進(jìn)步三等獎、上海市科學(xué)院科技進(jìn)步一等獎和原物

18、資部科技進(jìn)步三等獎。近年來，北京林業(yè)大學(xué)一直致力于木材熱泵干燥的研究，積累了大量的實(shí)驗數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗，而且在實(shí)際運(yùn)行中節(jié)能效果和干燥效果均較理想。廣東省農(nóng)機(jī)研究所開發(fā)出應(yīng)用于農(nóng)副產(chǎn)品的熱泵干燥裝置。上海能源研究所與上海種子公司合作開發(fā)了糧食種子熱泵干燥裝置，節(jié)能效果和干燥品質(zhì)都非常理想。</p><p>　　1.3 本課題的主要研究內(nèi)容</p><p>　　本設(shè)計參照已有的熱泵技術(shù)知識，將

19、熱泵系統(tǒng)加入烘箱箱體，代替原有的電阻絲加熱的加熱方式，設(shè)計出具有排熱回收的熱泵式羅漢果烘干機(jī)。設(shè)計主要可分為以下幾個部分：</p><p>　?。?）烘干機(jī)的整體方案和論證。包括烘干機(jī)的主要部件構(gòu)成，運(yùn)行原理和過程，烘干機(jī)的規(guī)格、功率等參數(shù)的設(shè)計確定。</p><p>　　（2）傳熱傳質(zhì)過程的分析和計算。包括空氣進(jìn)出烘箱的狀態(tài)分析，熱量的計算，制冷劑的狀態(tài)變化的分析計算。</p>

20、;<p>　?。?）熱泵系統(tǒng)的設(shè)計選型。包括熱泵系統(tǒng)的壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥及輔助設(shè)備等的計算選型。</p><p>　　（4）風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計。包括氣流組織和流向、風(fēng)機(jī)的選型、風(fēng)口的設(shè)計、空氣過濾器的設(shè)計選型。</p><p>　?。?）控制系統(tǒng)的設(shè)計。包括驅(qū)動電機(jī)、制冷壓縮機(jī)的控制電路，測溫控溫的控制電路。</p><p>　?。?）裝置零部件

21、和裝配圖的設(shè)計。</p><p>　　2 熱泵式烘干機(jī)的整體設(shè)計</p><p>　　熱泵是通過消耗一定的功將熱量從溫度較低的物體或區(qū)域的傳到溫度較高的物體或區(qū)域的裝置。整個烘干機(jī)的設(shè)計簡圖如下所示：</p><p><b>　　壓縮機(jī)</b></p><p><b>　　膨脹閥</b></

22、p><p><b>　　蒸發(fā)器2</b></p><p>　　冷凝器 新鮮空氣 </p><p><b>　　廢氣排空 </b></p><p><b>　　蒸發(fā)器1</b></p><p><b>　　干燥箱<

23、/b></p><p>　　圖1 熱泵烘干機(jī)的烘干流程簡圖</p><p>　　整個裝置主要由熱泵系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)和干燥箱體組成。熱泵系統(tǒng)由制冷劑系統(tǒng)、壓縮機(jī)、一臺冷凝器、兩臺蒸發(fā)器、膨脹閥及輔助設(shè)備組成，風(fēng)系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)和風(fēng)道組成，而箱體由外保溫層、內(nèi)層和盛放羅漢果的各層架體組成。當(dāng)啟動裝置，風(fēng)機(jī)提供整個系統(tǒng)空氣流動的動力，而壓縮機(jī)促使制冷劑在熱泵系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。當(dāng)?shù)蜏氐蛪旱闹评鋭┮后w經(jīng)過

24、箱體外的蒸發(fā)器而吸收外面空氣的溫度蒸發(fā)變成低壓氣體，進(jìn)入壓縮機(jī)后，被壓縮成高溫高壓的氣體，繼續(xù)送至安裝在箱體內(nèi)的冷凝器，風(fēng)機(jī)將空氣鼓至送風(fēng)處，與室溫相同溫度的空氣掠過冷凝器，冷凝器內(nèi)的高溫高壓氣體放出熱量逐漸液化，空氣被加熱送進(jìn)干燥箱體，又把熱量傳給需要干燥的羅漢果，與羅漢果進(jìn)行傳熱傳質(zhì)過程，帶走箱內(nèi)水汽，而制冷劑液體又通過節(jié)流裝置繼續(xù)送往蒸發(fā)器。攜帶水汽的這些空氣溫度還較高，具有的熱量還有回收利用的價值，所以在排風(fēng)口后還設(shè)置了一個蒸發(fā)

25、器，當(dāng)這些溫度和濕度較高的空氣掠過蒸發(fā)器時，熱量被蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑吸收，空氣中部分水就凝結(jié)在蒸發(fā)器表面，被集水器收集排出。掠過回收熱用蒸發(fā)器后的空氣由出風(fēng)口被排出系統(tǒng)。這樣就完成了整個系統(tǒng)的一次循環(huán)。具體的烘干箱箱體尺寸設(shè)計和裝配圖見附圖。</p><p><b>　　2.1 箱體的設(shè)計</b></p><p>　　2.1.1 箱體鋼板的選擇</p>&

26、lt;p>　　對保溫箱所用的鋼板的選擇：冷軋鋼板。冷軋是在室溫條件下將鋼板進(jìn)一步軋薄至為目標(biāo)厚度的鋼板。和熱軋鋼板比較，冷軋鋼板厚度更加精確，而且表面光滑、漂亮，同時還具有各種優(yōu)越的機(jī)械性能，特別是加工性能方面，一般為薄板，可以作為沖壓用板。</p><p>　　2.1.2保溫層材料的選擇</p><p>　　烘干箱的箱體主要材料為鋼板，其傳熱系數(shù)很大，熱阻小，箱體內(nèi)外溫差較大，熱量

27、很容易散失，必須考慮在鋼板外再鋪設(shè)一層熱阻較大，阻止熱量過快散失的保溫材料。保溫材料的選用：硅酸鈣板。硅酸鈣保溫壁板是一種新型無機(jī)非金屬板材。它的原料成份是由石英粉、消石灰料、增強(qiáng)纖維、助劑等組成。經(jīng)過原料加工、模壓成型、高溫壓蒸養(yǎng)護(hù)、烘千、切割、砂光等工序制成。</p><p>　　硅酸鈣保溫壁板主要性能</p><p><b>　　類別：D0.8</b></

28、p><p>　　密度：0.75＜ρ≤0.9g/cm3</p><p><b>　　抗折強(qiáng)度：6MPa</b></p><p>　　導(dǎo)熱系數(shù)：≤0.25W/m·K</p><p><b>　　含水率：≤10%</b></p><p>　　濕漲率：≤0.25%</p&

29、gt;<p><b>　　熱收縮率：≤1%</b></p><p>　　不燃性：符合GB8624A級不燃性建材</p><p>　　目前烘干機(jī)、窯爐、干燥機(jī)的殼體保溫壁板絕大部份是用鋼結(jié)構(gòu)件即用薄鋼板包保溫材料制成。投資大,且制作安裝工作量大。而硅酸鈣板本身就具有防火保溫性能、用于上述設(shè)備的殼體保溫有如下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　

30、?。?）由于硅酸鈣板導(dǎo)熱系數(shù)低，所以保溫性能良好、壁板厚度35mm,機(jī)內(nèi)溫度150℃時外殼表面溫度約45℃。</p><p>　　（2）硅酸鈣極具有可刨、鋸、鉆等良好的加工性能、所以制作加工極其方便、比傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)件制作省工、省時、方便。</p><p>　　（3）相同面積、相同效果的硅酸鈣板比結(jié)構(gòu)件保溫壁板成本低。</p><p>　　（4）不須上耐熱漆、不須如鋼結(jié)

31、構(gòu)件那樣每經(jīng)過一個周期要進(jìn)行一次除銹防腐蝕處理維護(hù)工作, 節(jié)省了維修時間, 節(jié)約維護(hù)費(fèi)用。</p><p>　?。?）硅酸鈣板熱收縮率和溫脹率均很低、因而設(shè)計使用中只須考慮框架結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮現(xiàn)象、而不必過多考慮硅酸鈣板預(yù)留伸縮縫間題。</p><p>　　2.1.3 箱體有效容積的確定</p><p>　　需烘干的羅漢果一般為中果等級，平均直徑為52mm，1千克的果

32、實(shí)平均個數(shù)為52個，一次最大烘干量設(shè)為150kg，則最多可烘干7800個羅漢果，所占容積為1m3左右，按設(shè)計要求，考慮其他部件所占空間，取一定余量，將箱體設(shè)計為1（長a）*1（寬b）*1.5（高h(yuǎn)）大小，故箱體有效容積為1.5 m3。 烘盤是由鐵絲網(wǎng)圍成的抽屜型，按箱體長寬尺寸設(shè)計安裝，共設(shè)計五層烘盤，層高15cm，即每層容積為0.15m3，每層約可盛放1600個羅漢果果實(shí)。</p><p>　　2.2 熱泵系統(tǒng)

33、的設(shè)計</p><p>　　2.2.1 制冷劑的選擇</p><p>　　較常用的可供選擇的較理想制冷劑有R22和R134a，必須考慮許多因素和進(jìn)行全面評價，既要符合消耗臭氧潛能值(ODP)、全球變暖潛能值(GWP)等方面的要求，同時還應(yīng)考慮熱工性能、毒性、可燃性、相容性、投資和運(yùn)行成本等。下面將R22與R134a的應(yīng)用特性分析如下：</p><p>　?。?）R1

34、34a的全球變暖潛能值(GWP)為0.25， R22為0.36 ，同屬于溫室氣體。</p><p>　　（2）R134a的消耗臭氧潛能值(ODP)為0， R22為0.06， 這是R134a成為環(huán)保型制冷劑的理由。</p><p>　?。?）R134a的比容是R22的1.47倍，且蒸發(fā)潛熱小，因此R134a機(jī)組的冷凍能力僅為R22機(jī)組的60% 。按單位制冷量價格計算，R22機(jī)組的價格約為R1

35、34a機(jī)組的60%左右。</p><p>　?。?）R134a的熱傳導(dǎo)率比R22下降10%，因此R134a機(jī)組的換熱器的換熱面積需要更大。</p><p>　?。?）R134a的吸水性很強(qiáng)，是R22的20倍，因此對機(jī)組系統(tǒng)中干燥器的要求更高，以避免發(fā)生冰堵現(xiàn)象。</p><p>　?。?）R134a比 R22對橡膠類物質(zhì)的膨潤作用較強(qiáng)，在實(shí)際運(yùn)行中冷媒泄漏率較高。另

36、外對銅的腐蝕性較強(qiáng)，使用過程中會發(fā)生“鍍銅現(xiàn)象”，因此系統(tǒng)中必須增加添加劑。</p><p>　　（7）R134a系統(tǒng)需要專用的壓縮機(jī)及專用的脂類潤滑油，脂類潤滑油由于具有高吸水性、高起泡性及高擴(kuò)散性，在系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性上劣于R22系統(tǒng)所使用的礦物油。</p><p>　　（8）R134a等HFCs類冷媒及其專用脂類油的價格高于R22，設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本更高。</p><

37、;p>　　綜合上述比較，由于烘干機(jī)為較小型系統(tǒng)，且熱泵系統(tǒng)所處環(huán)境有可能濕度較大，考慮到減小耗材節(jié)約成本等方面，故選用R22作為制冷劑。</p><p>　　2.2.2熱泵系統(tǒng)形式的選擇</p><p>　　常見的的制冷方式有蒸汽壓縮式制冷和吸收式制冷，吸收式制冷是利用某些具有特殊性質(zhì)的工質(zhì)對，通過一種物質(zhì)對另一種物質(zhì)的吸收和釋放，產(chǎn)生物質(zhì)的狀態(tài)變化，從而伴隨吸熱和放熱過程。吸收式制

38、冷裝置由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、循環(huán)泵、節(jié)流閥等部件組成，工作介質(zhì)包括制取冷量的制冷劑和吸收、解吸制冷劑的吸收劑，二者組成工質(zhì)對。蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)是最常見個常用的制冷系統(tǒng)形式，它由制冷壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流閥四個基本部件組成。它們之間用管道依次連接，形成一個密閉的系統(tǒng)，制冷劑在系統(tǒng)中不斷地循環(huán)流動，發(fā)生狀態(tài)變化，與外界進(jìn)行熱量交換。蒸汽壓縮式和吸收式所不同的就是蒸汽壓縮式制冷是靠消耗機(jī)械運(yùn)動（或電能）使熱量從低溫物體想高溫

39、物體轉(zhuǎn)移，而吸收式制冷則是靠消耗熱能來完成這種飛自發(fā)過程。由于吸收式制冷的設(shè)備要求較高，應(yīng)用還不夠廣泛，故采用更常見運(yùn)用技術(shù)更成熟的單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)。 系統(tǒng)的基本原理：液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機(jī)吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(zhì)(水或空氣)放熱，冷凝為高壓液體、經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流為低壓低溫的制冷</p><p>　　3 傳熱傳

40、質(zhì)過程熱力分析和計算</p><p>　　3.1 干燥過程有關(guān)概念</p><p>　?。?）干燥速率 干燥速率是指在單位時間內(nèi)被干燥的物料所汽化的水分量。影響物料干燥速率快慢的因素較多，在最通常的熱風(fēng)干燥中這些因素主要有：①濕物料自身的性質(zhì)與形狀：這主要包括物料的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、形狀大小、料層厚薄以及內(nèi)部水分結(jié)合方式；②物料的濕度：物料中水分的活度與濕度有關(guān)，因而會影響到干燥速度；

41、③物料的溫度：物料的溫度與物料中水分的蒸汽壓有關(guān)，并且也與水分的擴(kuò)散系數(shù)有關(guān)，一般物料溫度愈高，則干燥速度愈大；④干燥介質(zhì)的溫度：干燥介質(zhì)的溫度直接影響干燥過程的傳熱推動力，介質(zhì)溫度愈高，干燥速度愈大，當(dāng)然介質(zhì)溫度的提高，要以不損害被干燥物料的品質(zhì)要求為原則；⑤干燥介質(zhì)的濕度：介質(zhì)的相對濕度愈低，物料水分汽化就愈快，在干燥初期，這一影響尤為顯著；⑥干燥介質(zhì)的流動速度：介質(zhì)的流動速度影響干燥過程的對流傳熱和傳質(zhì)，一般介質(zhì)流動速度越大，干燥

42、速度就越大，特別是在干燥的初期；⑦介質(zhì)與物料的接觸狀況：這主要指流動方向，當(dāng)介質(zhì)流動方向與物料汽化表面垂直時，干燥速度最快，而相互平行時，干燥速度最低，凡是能對介質(zhì)流動造成較強(qiáng)烈的湍動，使氣一固邊界層變薄的影響因素，均可提高干燥速度。</p><p>　　圖2 干燥過程速率曲線</p><p><b>　　（2）干燥階段分析</b></p><p&

43、gt;　　一般干燥過程可分為恒速干燥階段和降速干燥階段。</p><p>　　恒速干燥階段 恒速階段的干燥速率如圖2中BC段所示的那樣是恒定的。不論物料中非結(jié)合水其數(shù)量如何，此時物料表面的狀況與溫球溫度計很溫潤的紗布表面狀況很相似，氣體與物料的接觸也相當(dāng)于大量熱空氣與少量水的接觸一樣，經(jīng)過短時間之后，物料的表面溫度即等于空氣的濕球溫度，且維持不變。而當(dāng)溫球溫度tw為定值時，物料表面處空氣的飽和濕度Hw也為定值。

44、于是按照濕球溫度計濕紗布與空氣間的傳熱、傳質(zhì)速率公式</p><p>　　，就不難看出，在恒定空氣條件下所進(jìn)行的干燥，由于、以及均為恒值，濕物料的傳熱速率和傳質(zhì)速率就一定保持恒速不變。由于試樣在剛移入干燥介質(zhì)中時的初始溫度一般不會恰好等于空氣的濕球溫度，所以干燥曲線和速率曲線上表現(xiàn)為有一不長的預(yù)熱階段。</p><p>　　一般來說此階段被汽化的水分為非結(jié)合水，與從自由液面的蒸發(fā)汽化無異。

45、顯然恒速干燥階段的干燥速率大小取決于物料表面水分的汽化速率，亦即取決于物料外部的干燥條件，故又被稱為表面汽化控制。當(dāng)干燥速率為表面汽化所控制時，強(qiáng)化干燥操作時就必須集中在去改善外部傳遞的因素。在常壓熱風(fēng)干燥情況下，因物料表面保持潤濕，物料表面溫度可近似認(rèn)為是空氣濕球溫度，水分的汽化也可認(rèn)為是近似于純水表面的汽化，因此這時提高空氣溫度、降低空氣濕度、改善空氣與物料之間的接觸和流動狀況都將有利于提高干燥速率。</p><

46、p>　　降速干燥階段 干燥過程中，當(dāng)物料的含水量降至臨界含水量以后，便轉(zhuǎn)入降速干燥階段。在此階段中，干燥速率的變化規(guī)律已與物料性質(zhì)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，總的表現(xiàn)為水分自物料內(nèi)部向表面轉(zhuǎn)移的速率低于物料表面向空氣的汽化速率，蒸發(fā)已由表面汽化控制轉(zhuǎn)變成內(nèi)部擴(kuò)散控制。降速的原因大致是因為：物料表面逐漸變干、汽化面逐漸向物料內(nèi)部移動，使得物料內(nèi)部傳熱、傳質(zhì)途徑加長（其影響表現(xiàn)在干燥曲線上為DE段，也稱第二干燥階段）；另外此時物料中的非結(jié)合水已

47、基本除盡，當(dāng)汽化各種結(jié)合水時，平衡蒸汽壓將逐漸下降，使傳質(zhì)推動力減??；對非多孔性物料（如肥皂、木材、皮革等）汽化表面只能是物體外表面，它不可能內(nèi)移，當(dāng)表面水分去除之后，干燥速率就取決于物料內(nèi)部水分的擴(kuò)散，而內(nèi)擴(kuò)散是個速度極慢的過程，且擴(kuò)散速度還要隨含水量的減少而不斷下降。因此，隨著物料內(nèi)部含水量的減少，其溫度會不斷上升，干燥速率也就越來越低。正因為降速干燥階段干燥速率的大小主要取決于物料本身的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與外部的干燥條件關(guān)系不大

48、，故此階段相對恒速干燥階段又被稱為物料內(nèi)部遷移控制階段。</p><p>　　降速干燥階段的干燥速率曲線的形狀亦會隨物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同而異。在農(nóng)產(chǎn)品和食品干燥加工中，物料降速干燥最為常見，例如新鮮水果、蔬菜、肉、魚等的加工制品以及果膠、明膠、酪蛋白等一類膠體性物質(zhì)均是以降速干燥為主。由于降速干診階段的干燥屬于水分的內(nèi)部擴(kuò)散控制，所以欲強(qiáng)化此種狀態(tài)下的干燥就必須著眼于改善內(nèi)部水分?jǐn)U散的影響因素才行。故應(yīng)保持烘干箱體

49、的通風(fēng)良好，確保水分及時排除。</p><p>　　3.2 空氣傳熱傳質(zhì)的分析計算</p><p>　　干燥過程是氣、固兩相的熱、質(zhì)同時傳遞過程，所以對過程設(shè)備進(jìn)行數(shù)學(xué)描述時，必須列出物料衡算式、熱量衡算式、氣固相際傳熱及傳質(zhì)速率方程式，還必須同時列出物料內(nèi)部的傳熱、傳質(zhì)速率方程式。物料內(nèi)部的傳熱、傳質(zhì)與物料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、水分與固體的結(jié)合方式、物料層得厚度等眾多因素有關(guān)，要定量地寫出這兩個

50、特征方程式是非常困難的。所以在此采用從宏觀總體考慮的方法分析傳熱過程。</p><p>　　已知室內(nèi)設(shè)計環(huán)境溫度t0=25℃，相對濕度φ0=65%，含濕量d0=12.906 g/kg干空氣，焓值h0=58.124。據(jù)經(jīng)驗資料，羅漢果的烘干溫度不宜超過65℃，故烘箱的最高烘干溫度為65℃，烘干過程需蒸發(fā)掉占羅漢果重量75%的水分。</p><p>　　整個設(shè)備烘干過程所消耗的熱量可分為羅漢果

51、升溫吸熱熱量Q1 ，羅漢果中自由水分的汽化潛熱Q2 ，箱體維護(hù)結(jié)構(gòu)散熱Q3 ，新風(fēng)負(fù)荷Q4 ，用于熱量供給的冷凝器的熱負(fù)荷即為這幾項耗熱之和。</p><p>　?。?）羅漢果升溫吸熱</p><p>　　查干燥設(shè)備手冊[11]得知一般玉米、大豆等農(nóng)產(chǎn)品的比熱容值為1~2 kJ/ (kg·K)，缺少羅漢果的比熱值資料。為保證需熱量處于峰值的供熱，此處取羅漢果比熱cm=3 kJ/

52、(kg·K)，則150kg的羅漢果從25℃升溫至65℃吸熱熱量</p><p>　　m——羅漢果總重量，kg；</p><p>　　cm——羅漢果比熱，kJ/ (kg·K)；</p><p>　　Δt——羅漢果溫升。</p><p>　　（2）羅漢果種自由水分的汽化潛熱</p><p>　　水蒸汽的

53、汽化潛熱為rt=2500-2.35t kJ/kg，烘干過程需蒸發(fā)掉占果重75%的水分，則這些水分的汽化潛熱熱量</p><p>　　t——蒸發(fā)水分的溫度，℃；</p><p>　　d——蒸發(fā)水分的質(zhì)量，kg。</p><p>　　（3）維護(hù)結(jié)構(gòu)散熱耗熱</p><p>　　維護(hù)結(jié)構(gòu)材料主要由箱體內(nèi)層冷軋鋼板和保溫層硅酸鈣板組成。冷軋鋼板厚度δ

54、1=4mm，導(dǎo)熱系數(shù)λ1=40W/m·K；硅酸鈣板板厚δ2=35mm,導(dǎo)熱系數(shù)λ1=0.25 W/m·K。</p><p><b>　　維護(hù)結(jié)構(gòu)散熱面積</b></p><p><b>　　則維護(hù)結(jié)構(gòu)散熱</b></p><p>　　tn——烘箱內(nèi)環(huán)境溫度，℃；</p><p>

55、　　tw——烘箱外環(huán)境溫度，℃。</p><p><b>　?。?）新風(fēng)熱負(fù)荷</b></p><p>　　烘箱外室內(nèi)空氣狀態(tài)t0=25℃，φ0=65%，d0=12.906 g/kg干空氣，h0=58.124 kJ/kg；</p><p>　　經(jīng)冷凝器加熱后送入烘箱的空氣狀態(tài)：t1=65℃，φ1=8.23%，d1=12.906 g/kg干空氣，

56、h1=99.48kJ/kg；</p><p>　　與羅漢果換熱后空氣狀態(tài)：t2=40℃，φ2=35%，d2=16.273 g/kg干空氣，h2=82.304 kJ/kg.</p><p><b>　　物料的除水量</b></p><p><b>　　干燥過程空氣需要量</b></p><p><

57、;b>　　新風(fēng)熱負(fù)荷</b></p><p>　　cp——空氣定壓比熱容，kJ/(kg·℃)；</p><p>　　Δt——空氣溫升，℃；</p><p>　　所以系統(tǒng)總耗熱即冷凝器熱負(fù)荷</p><p>　　考慮系統(tǒng)需熱峰值取一定的余量，取 q總=12kW</p><p>　　3.3

58、干燥介質(zhì)傳熱傳質(zhì)過程的分析計算</p><p>　　在此設(shè)計中使用資源最廣最便于利用的空氣作為干燥介質(zhì)，在干燥過程的計算中，首先要確定從濕物料中去除的水分量及相應(yīng)需要消耗的空氣量和熱量，然后才能據(jù)此去選擇和設(shè)計風(fēng)機(jī)和換熱器，再進(jìn)而去進(jìn)行干燥器及其他輔助設(shè)備的選型與設(shè)計。這個傳熱傳質(zhì)過程包括空氣被冷凝器加熱的過程、熱空氣與羅漢果換熱換濕的過程以及高溫高濕空氣掠過蒸發(fā)器部分熱量被回收后冷卻析濕的過程。</p&g

59、t;<p>　　由上節(jié)可知烘箱外室內(nèi)空氣狀態(tài)t0=25℃，φ0=65%，d0=12.906 g/kg干空氣，h0=58.124 kJ/kg；</p><p>　　經(jīng)冷凝器加熱后送入烘箱的空氣狀態(tài)：t1=65℃，φ1=8.23%，d1=12.906 g/kg干空氣，h1=99.48kJ/kg；</p><p>　　與羅漢果換熱后空氣狀態(tài)：t2=40℃，φ2=35%，d2=16.

60、273 g/kg干空氣，h2=82.304 kJ/kg.</p><p>　　經(jīng)過熱回收蒸發(fā)器后的空氣狀態(tài)：t3=20℃，φ3=100%，d3=14.694 g/kg干空氣，h3=57.494 kJ/kg.</p><p>　　則蒸發(fā)器中排走的冷凝水量</p><p>　　熱回收蒸發(fā)器可回收空氣熱量即為掠過蒸發(fā)器的濕空氣對蒸發(fā)器的傳熱</p><

61、p>　　排出濕空氣中液化冷凝水從40℃變?yōu)?0℃的冷凝放熱</p><p>　　故熱回收蒸發(fā)器可回收熱量（冷負(fù)荷qe）</p><p>　　空氣進(jìn)出烘干箱過程狀態(tài)變化焓濕圖如下所示</p><p>　　圖3 空氣進(jìn)出烘箱的狀態(tài)變化焓濕圖</p><p>　　熱泵干燥系統(tǒng)各點(diǎn)濕空氣的參數(shù)值</p><p>　　干燥

62、介質(zhì)狀態(tài)變化過程：狀態(tài)為0點(diǎn)的室外空氣掠過冷凝器，被加熱，溫度升高，相對濕度變小，吸濕能力變大，達(dá)到狀態(tài)1，進(jìn)入烘箱，將熱量傳給待烘干的羅漢果，并吸收羅漢果蒸發(fā)的水分，溫度降低含濕量、相對濕度變大，變成狀態(tài)2，狀態(tài)2的空氣最后掠過回收熱量用的蒸發(fā)器表面，溫度驟降，其中的部分水蒸氣液化凝結(jié)，空氣含濕量變小，變成狀態(tài)3。因最后狀態(tài)3的空氣與室內(nèi)空氣相比溫度較低含濕量較高，不具有再循環(huán)價值，故應(yīng)選擇將其全部排出。</p><

63、;p>　　4 熱泵系統(tǒng)的設(shè)計計算</p><p>　　4.1 熱泵系統(tǒng)工作條件的確定</p><p>　?。?）冷凝溫度tk的確定</p><p>　　要求最高烘干溫度為65℃，烘箱外室內(nèi)環(huán)境溫度為25℃，掠過冷凝器后被加熱，故冷凝器的冷凝溫度必須比要求溫度與被加熱空氣有Δt=10~15℃的傳熱溫差，空氣比熱較小，應(yīng)取較大的溫差，故選擇Δt=15℃。冷凝溫度

64、</p><p>　?。?）蒸發(fā)溫度的確定</p><p>　　因為熱泵系統(tǒng)具有兩個蒸發(fā)器，一個用于吸收烘箱外環(huán)境的熱量，另一個用于廢氣的熱量回收，在此需考慮兩個蒸發(fā)器的連接形式。并聯(lián)是將制冷劑分別分管接至兩個蒸發(fā)器的進(jìn)液口，再將連接兩蒸發(fā)器的出氣口的管道接合至壓縮機(jī)，制冷量（即可吸收的熱量）大，兩路可設(shè)計不同的蒸發(fā)溫度，制冷劑分別流進(jìn)兩個蒸發(fā)器，流路壓力損失小。若兩個蒸發(fā)器的溫度不一樣，

65、可在蒸發(fā)溫度較高的那個蒸發(fā)器出口加蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥。串聯(lián)是指將第一個低溫蒸發(fā)器的出氣口與第二個高溫蒸發(fā)器的進(jìn)液口連接，最終蒸發(fā)溫度與冷凝溫度的溫差變小，效率較高，但蒸發(fā)器串聯(lián)的制冷劑流路阻力大，對回油不好，兩個蒸發(fā)器之間相互影響較大，最終也會影響換熱效果。故采用兩個蒸發(fā)器并聯(lián)的形式，系統(tǒng)更簡單穩(wěn)定，便于控制。</p><p>　　烘箱外室內(nèi)環(huán)境的空氣溫度為25℃，經(jīng)過熱回收蒸發(fā)器后的空氣溫度為20℃，溫度相近，則可

66、以將兩個蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度設(shè)置為相同。</p><p>　　吸收環(huán)境熱量的蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度t01的確定</p><p>　　環(huán)境溫度t0=25℃，取Δt=15℃的傳熱溫差，所以低溫蒸發(fā)溫度</p><p>　　蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度t02的確定</p><p>　　廢氣溫度為t2=40℃，取Δt=10℃的傳熱溫差，所以高溫蒸發(fā)溫度</p>

67、<p>　?。?）過熱溫度的確定</p><p>　　壓縮機(jī)的吸氣溫度一般與制冷劑種類、吸氣管的長短和保溫情況有關(guān)。以氟利昂為制冷劑的制冷系統(tǒng)一般希望有一定的吸氣過熱度，一則可以提高循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，同時避免液擊事故的發(fā)生，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。氟利昂過熱度為8~15℃。對蒸發(fā)器來說，最佳過熱度設(shè)定值是當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時熱力膨脹閥中感溫包的溫度變化最小，當(dāng)過熱度為8℃時，感溫包的變化溫度為8.5~7.5℃，為最小

68、變化值。因此選擇Δt=8℃的過熱度。</p><p>　?。?）過冷溫度的確定</p><p>　　離開冷凝器的液體常有一定的過冷度，以減少節(jié)流閃發(fā)氣體，提高制冷能力。過冷度一般為3~6℃，在此取過冷度Δt=5℃。</p><p>　　4.2 熱泵系統(tǒng)的熱力計算</p><p>　　熱泵系統(tǒng)的兩個制冷劑循環(huán)回路相同，壓焓圖如下所示：</

69、p><p>　　圖4 熱泵系統(tǒng)制冷劑循環(huán)壓焓圖</p><p>　　根據(jù)繪制的p-h圖查表求得各狀態(tài)參數(shù)：</p><p>　　蒸發(fā)壓力p0=0.68MPa，冷凝壓力pk=3.66MPa</p><p>　　比容v1=0.03469 m3/kg , v1’=0.03611 m3/kg，v2’=0.00755 m3/kg</p>&l

70、t;p>　　焓值h1=409.23 kJ/kg，h1’=415.17 kJ/kg，h2’=459.36kJ/kg, h3=h4=311.19 kJ/kg, </p><p>　　h3’=h4’=301.54 kJ/kg</p><p>　?。?）單位質(zhì)量制冷量（單位吸熱量）q0的計算</p><p>　　（2）單位容積制冷量（單位吸熱量）qv的計算</p

71、><p>　?。?）單位冷凝負(fù)荷（單位制熱量）qk的計算</p><p>　?。?）冷凝器制冷劑質(zhì)量流量MR的計算</p><p>　　（5）熱回收蒸發(fā)器的制冷劑質(zhì)量流量MR1的計算</p><p>　?。?）吸收外界環(huán)境熱量蒸發(fā)器的制冷劑質(zhì)量流量MR2的計算</p><p>　?。?）吸收外界環(huán)境熱量蒸發(fā)器的制冷量（吸熱

72、量）q0’的計算</p><p>　?。?）壓縮機(jī)所需的理論功率Pth的計算</p><p>　　（9）熱泵性能系數(shù)COP的計算</p><p>　　5 熱泵系統(tǒng)的設(shè)備設(shè)計計算與選型</p><p>　　制冷劑在熱泵系統(tǒng)中的流向及熱泵系統(tǒng)各部件的連接簡圖如下所示：</p><p>　　圖5 熱泵系統(tǒng)部件連接圖</

73、p><p>　　圖中1-壓縮機(jī)；2-油分離器；3-冷凝器；4-儲液器；5-干燥過濾器；6-熱力膨脹閥；7-蒸發(fā)器；8-氣液分離器。</p><p>　　5.1 壓縮機(jī)的設(shè)計選擇</p><p>　　根據(jù)工作原理的不同，制冷壓縮機(jī)可分為兩大類：容積式制冷壓縮機(jī)和離心式制冷壓縮機(jī)，常用的制冷壓縮機(jī)有活塞式制冷壓縮機(jī)﹑螺桿式制冷壓縮機(jī)﹑離心式制冷壓縮機(jī)，其特點(diǎn)如下：</

74、p><p>　　表1 三種形式壓縮機(jī)的比較</p><p>　　由前面計算可知壓縮機(jī)理論功率為3.58kW，為小功率型壓縮機(jī)，故選用活塞式制冷壓縮機(jī)。</p><p>　　壓縮機(jī)級數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)計工況的冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比來確定。一般若以氟利昂為制冷劑，當(dāng)Pk/P0≤10時，應(yīng)采用單級制冷壓縮機(jī)；否則應(yīng)采用兩級壓縮機(jī)。</p><p>　　對于本設(shè)

75、計制冷系統(tǒng)中，Pk/P0==5.38<10，因此，本設(shè)計制冷系統(tǒng)采用單級壓縮。 </p><p>　　壓縮機(jī)的容積效率： =</p><p>　　式中： — 壓縮機(jī)的吸氣壓力，MPa ； — 壓縮機(jī)的排氣壓力，MPa ； n — 制冷劑的壓縮指數(shù)，制冷劑為R717時，n = 1.28，制冷機(jī)為R12時，n = 1.13，制冷劑為R22時，n = 1.18。</

76、p><p>　　系統(tǒng)所需理論輸氣量計算：</p><p><b>　　Vh=</b></p><p>　　選擇由臺州精威制冷電器有限公司生產(chǎn)的Z型系列壓縮機(jī)，有關(guān)參數(shù)見下表</p><p>　　圖6 壓縮機(jī)選型尺寸圖</p><p>　　表2 壓縮機(jī)主要參數(shù)</p><p>　

77、　壓縮機(jī)在設(shè)計工況下的實(shí)際排氣量：</p><p>　　m3/h =0.005 m3/s符合要求</p><p>　　壓縮機(jī)在設(shè)計工況下的制冷量：</p><p>　　=14.91 kw </p><p>　　則壓縮機(jī)的制冷量Q0=14.91＞12 kw，可以滿足要求</p><p>　　壓縮機(jī)設(shè)計工況下的理論功率

78、：</p><p>　　式中：—壓縮機(jī)內(nèi)單位質(zhì)量制冷劑所消耗的理論功，kJ/kg</p><p>　　壓縮機(jī)設(shè)計工況下的指示功率：</p><p>　　當(dāng)壓縮比為Pk/P0=5.38，查詢活塞式制冷壓縮機(jī)指示功率關(guān)系圖可知=0.81。</p><p>　　則： Pi===7.55kw</p>&l

79、t;p>　　壓縮機(jī)設(shè)計工況下的軸功率：</p><p>　　Pe===7.95kw</p><p>　　式中： — 傳動效率，直聯(lián)時， = 1.0，皮帶傳動時， = 0.97～0.99。本設(shè)計系統(tǒng)采用直聯(lián)。</p><p>　　5.2 冷凝器的設(shè)計選型</p><p>　　冷凝器的作用是將制冷壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑予以冷卻、使

80、之液化，在這個過程中，冷凝器向外界環(huán)境散熱。根據(jù)冷卻劑種類的不同，冷凝器可歸納為四類，水冷、風(fēng)冷、水-空氣冷卻以及靠制冷劑或其他工藝介質(zhì)進(jìn)行冷卻的冷凝器。由于烘干機(jī)設(shè)計要求占用空間小，裝置從簡的原則，熱泵系統(tǒng)中的冷凝器相當(dāng)于烘干用的加熱器，而且需要加熱的介質(zhì)就是空氣，故采用風(fēng)冷式冷凝器。</p><p>　　由前面計算已知冷凝器熱負(fù)荷QK=12kW</p><p>　　式中： — 冷凝器熱

81、負(fù)荷系數(shù)，它與蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、氣缸冷卻方式以及制冷劑種類有關(guān)，其值隨蒸發(fā)溫度的降低和冷凝溫度的升高而增加。這里取=1.15</p><p>　　冷凝器傳熱溫差的計算：</p><p><b>　　30.8 ℃</b></p><p>　　式中：—烘箱內(nèi)要求空氣溫度，℃；</p><p>　　—烘箱外空氣溫度，℃；&l

82、t;/p><p><b>　　— 冷凝溫度，℃。</b></p><p>　　冷凝器傳熱面積的計算：</p><p>　　式中：K — 冷凝器的傳熱系數(shù)，W/(m2·K)，由于采用氟利昂空冷式（強(qiáng)制對流）冷凝器，根據(jù)《空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)》[12]查得其傳熱系數(shù)25~35W/(m2·K)，因傳熱溫差較大，在這里K取35 W/(m2

83、·K)。</p><p>　　冷凝器的選型 計算出所需冷凝器的理論傳熱面積后，考慮到冷凝器使用一段時間后，由于污垢的影響傳熱系數(shù)會降低，因此在選擇冷凝器型號前，應(yīng)將上面計算值放大5%～10%。以保證液態(tài)制冷劑有8～15℃的過冷度。</p><p>　　則冷凝器的實(shí)際傳熱面積：</p><p>　　可向北京五洲同創(chuàng)空調(diào)制冷設(shè)備有限公司定制非標(biāo)準(zhǔn)的翅片式空氣

84、冷凝換熱器，主要參數(shù)如下：</p><p><b>　　表3 冷凝器參數(shù)表</b></p><p>　　5.3 蒸發(fā)器的設(shè)計選型</p><p>　　蒸發(fā)器的作用是通過制冷劑蒸發(fā)（沸騰），吸收載冷劑（空氣）的熱量。根據(jù)供液方式的不同，可分為滿液式、非滿液式、循環(huán)式和淋激式蒸發(fā)器。在此設(shè)計中，蒸發(fā)器是用于吸收空氣的熱量，宜采用直接蒸發(fā)式空氣冷卻器

85、，屬于非滿液式蒸發(fā)器的一種。按照空氣的運(yùn)動狀態(tài)分自然對流和強(qiáng)制對流兩種形式，因主要目的不是制冷，為盡量減少元件節(jié)省耗費(fèi)，故只采用自然對流形式即可。</p><p>　?。?）熱回收蒸發(fā)器的設(shè)計計算及選型</p><p>　　蒸發(fā)器傳熱溫差的計算：</p><p>　　式中：—回收熱量后空氣溫度，℃；</p><p>　　—回收熱量前空氣溫度，

86、℃；</p><p><b>　　— 蒸發(fā)溫度，℃。</b></p><p>　　蒸發(fā)器傳熱面積的計算：</p><p>　　式中：K — 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)，W/(m2·K)，由于采用直接蒸發(fā)式空氣冷卻器，根據(jù)《空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)》[12]查得其傳熱系數(shù)30~45W/(m2·K)，在這里K取35 W/(m2·K)。

87、</p><p>　　考慮到制冷劑的過熱和附著污垢影響換熱，應(yīng)取10%~15%的富余量，則蒸發(fā)器設(shè)計傳熱面積</p><p>　　可向北京五洲同創(chuàng)空調(diào)制冷設(shè)備有限公司定制非標(biāo)準(zhǔn)的翅片式空氣換熱器，主要參數(shù)如下：</p><p>　　表4 熱回收蒸發(fā)器參數(shù)表</p><p>　　（2）吸收外界熱量蒸發(fā)器的設(shè)計計算及選型</p>&

88、lt;p>　　蒸發(fā)器傳熱溫差的計算</p><p>　　式中：—外界環(huán)境空氣溫度，℃；</p><p>　　—掠過蒸發(fā)器后的空氣溫度，℃；</p><p><b>　　— 蒸發(fā)溫度，℃。</b></p><p>　　蒸發(fā)器傳熱面積的計算：</p><p>　　式中：K — 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)，

89、W/(m2·K)，由于采用直接蒸發(fā)式空氣冷卻器，根據(jù)《空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)》[12]查得其傳熱系數(shù)30~45W/(m2·K)，在這里K取35 W/(m2·K)。</p><p>　　考慮到制冷劑的過熱和附著污垢影響換熱，應(yīng)取10%~15%的富余量，則蒸發(fā)器設(shè)計傳熱面積</p><p>　　可向北京五洲同創(chuàng)空調(diào)制冷設(shè)備有限公司定制非標(biāo)準(zhǔn)的翅片式空氣換熱器，主要參數(shù)

90、如下：</p><p>　　表5 吸收外界熱量蒸發(fā)器參數(shù)表</p><p>　　5.4 熱力膨脹閥的選型</p><p>　　膨脹閥的作用是對高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)行節(jié)流降壓，保證冷凝器與蒸發(fā)器之間的壓力差，調(diào)節(jié)供入蒸發(fā)器的制冷劑流量。膨脹閥的容量是隨工況而變的，因此選擇膨脹閥時應(yīng)考慮蒸發(fā)溫度、膨脹閥液體進(jìn)口溫度和膨脹閥前后的壓差等因素對容量的影響。因為熱力膨脹閥是通過蒸

91、發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑過熱度控制膨脹閥開度的，廣泛應(yīng)用于氟利昂系統(tǒng)，所以我選用熱力膨脹閥。</p><p>　　熱力膨脹閥除了可以采用一些特殊的公式進(jìn)行選擇計算外，還可以按照廠家提供的膨脹閥容量性能表選擇。但是在選配時一般要求熱力膨脹閥的容量比蒸發(fā)器負(fù)荷大20%~30%。則熱回收蒸發(fā)器前的膨脹閥容量</p><p>　　吸收外界熱量蒸發(fā)器前的膨脹閥容量</p><p>

92、　　根據(jù)上海恒溫控制器廠有限公司提供的產(chǎn)品數(shù)據(jù)及性能參數(shù)，選用其TCL(E)系列產(chǎn)品。 </p><p><b>　　特點(diǎn)：</b></p><p>　　蒸發(fā)溫度范圍大:-60℃～+50℃,可適用于凍結(jié)、冷藏和空氣調(diào)節(jié)裝置。</p><p>　　可互換的流口組件：更易于庫存/便于容量匹配/更好的維修服務(wù)。</p><p>

93、;　　用于R22時，名義制冷量從0.5～1890KW(0.15～540TP)。</p><p>　　可提供MOP(最大操作壓力)限制功能保護(hù)壓縮電機(jī),防止由于過高的蒸發(fā)壓力導(dǎo)致其損壞。</p><p>　　防腐、防銹的不銹鋼動力頭。</p><p>　　表6 熱力膨脹閥參數(shù)表</p><p>　　圖7 熱力膨脹閥選型尺寸圖</p>

94、<p>　　表7 熱力膨脹閥尺寸表</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　5.5 油分離器的選擇</p><p>　　制冷壓縮機(jī)工作時，總有少量滴狀潤滑油被高壓氣態(tài)制冷劑攜帶進(jìn)入排氣管，并可能進(jìn)入冷凝器和蒸發(fā)器，影響換熱效果。油分離器就是用于將制冷劑中攜帶的潤滑油分離出來。</p><p

95、>　　計算油分離器筒體的直徑：</p><p>　　式中: ——壓縮機(jī)的理論排氣量，其值為；</p><p>　　——壓縮機(jī)的容積效率，為0.671；</p><p>　　w0——油分離器內(nèi)蒸汽的流速，取值范圍為0.8～1.0m/s，取1.0m/s。</p><p>　　選擇上海法億制冷設(shè)備有限公司的WINO-5201離心式高效油分離

96、器。</p><p>　　表8 油分離器尺寸表</p><p>　　圖8 油分離選型尺寸圖</p><p>　　5.6 儲液器的選擇</p><p>　　儲液器的作用主要有：貯存從冷凝器來的液態(tài)制冷劑,保證冷凝器的傳熱面積得以充分發(fā)揮；供應(yīng)和調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)內(nèi)各部分設(shè)備的液體循環(huán)量,以適應(yīng)工況的需要。儲液器的容積按制冷劑循環(huán)量進(jìn)行計算，其貯存量可

97、容納系統(tǒng)最大的小時制冷量對應(yīng)循環(huán)工質(zhì)的1/3~1/2。同時，考慮當(dāng)環(huán)境溫度變化時，儲液器內(nèi)的液體制冷劑因受熱膨脹造成的危險，其貯液量一般不超過整個容積的70%~80%。</p><p>　　式中：M—系統(tǒng)制冷劑小時循環(huán)量；</p><p>　　v3’—tk溫度下的液態(tài)工質(zhì)比容，根據(jù)R22飽和液體與飽和氣體物性表得知v3’=0.00512 m3/kg。</p><p>

98、;　　選用杭州斯波蘭冷暖設(shè)備有限公司SPLS系列的高壓儲液器。主要參數(shù)如下：</p><p><b>　　表9 儲液器參數(shù)表</b></p><p><b>　　圖9 儲液器選型圖</b></p><p>　　5.7 氣液分離器的選擇</p><p>　　氣液分離器是用來分離蒸發(fā)器出口的低壓蒸氣中的

99、液滴，防止制冷壓縮機(jī)發(fā)生濕壓縮甚至液擊現(xiàn)象。</p><p>　　氣液分離器的筒體直徑：</p><p>　　式中: ——壓縮機(jī)的理論排氣量，其值為；</p><p>　　——壓縮機(jī)的容積效率，為0.671。</p><p>　　而選擇氣液分離器時，應(yīng)保證筒體橫截面積的氣流速度不超過0.5m/s，故由</p><p>

100、;<b>　　推出 </b></p><p>　　選擇上海法億制冷設(shè)備有限公司型號為WINO-204的氣液分離器，具體參數(shù)如下：</p><p>　　表10 氣液分離器尺寸圖表</p><p>　　5.8 干燥過濾器的選擇</p><p>　　制冷劑的過濾器用于清除制冷劑中游離的水分的機(jī)械雜質(zhì)，如金屬屑、焊渣、氧化皮等。

101、液體過濾器通常設(shè)在節(jié)流閥、熱力膨脹閥、浮球調(diào)節(jié)閥、電磁閥和液泵之前，用以保護(hù)閥的嚴(yán)密性和液泵的運(yùn)轉(zhuǎn)部件。氣體過濾器設(shè)在壓縮機(jī)的吸入口，用于保護(hù)壓縮機(jī)的氣缸和閥片，避免磨損。</p><p>　　干燥器用于氟利昂系統(tǒng)吸附制冷劑游離的水分，以免流道狹窄處造成冰塞，通常氟利昂系統(tǒng)干燥器和過濾器做成一體，稱為干燥過濾器。在此選擇星技工業(yè)設(shè)備有限公司NT-520A型號的干燥過濾器，其參數(shù)如下：</p><

102、;p>　　表11 干燥過濾器參數(shù)表</p><p>　　圖10 干燥過濾器圖</p><p><b>　　6 風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計</b></p><p>　　6.1 冷凝風(fēng)機(jī)和風(fēng)口的設(shè)計</p><p>　　由前面計算可知，掠過回收熱量的蒸發(fā)器后的空氣溫度較低，含濕量較大，不具有循環(huán)利用的價值，采取全排出的方式，故不必設(shè)

103、計循環(huán)風(fēng)道，風(fēng)系統(tǒng)為穿流直通的形式，空氣被風(fēng)機(jī)由送風(fēng)口吸入，經(jīng)過過濾網(wǎng)，掠過冷凝器被加熱后送入烘箱，與箱內(nèi)羅漢果進(jìn)行熱濕交換，掠過熱回收蒸發(fā)器后，由排風(fēng)口排出。</p><p>　　由新風(fēng)熱負(fù)荷計算可知干燥過程需要的空氣量為G=0.193kg/s，則空氣體積流量即風(fēng)機(jī)負(fù)荷</p><p>　　根據(jù)《最新干燥技術(shù)工藝與干燥設(shè)備選型及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)施手冊》[10]查得穿流式的送風(fēng)風(fēng)速一般控制在0.

104、2~0.5m/s左右，為快速排出濕量保證烘箱內(nèi)較低的濕度，在此取v=0.5m/s的送風(fēng)速度。則送風(fēng)口面積</p><p>　　在此選用廣州市新風(fēng)通風(fēng)設(shè)備有限公司的DZ小型工業(yè)風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)，參數(shù)如下：</p><p>　　表12 冷凝離心風(fēng)機(jī)參數(shù)表</p><p><b>　　圖11風(fēng)機(jī)尺寸圖</b></p><p>　　表1

105、3冷凝離心風(fēng)機(jī)尺寸表</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　此外， 因排風(fēng)口處需放置排熱回收的蒸發(fā)器，故排風(fēng)口的大小按照蒸發(fā)器的大小設(shè)計。</p><p>　　6.2 蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)的選擇</p><p>　　采用鼓風(fēng)的強(qiáng)制對流形式能加快蒸發(fā)器與空氣的換熱，提高換熱效率，故可在兩個蒸發(fā)器前安裝兩個軸流

106、鼓風(fēng)機(jī)。</p><p>　　回收熱蒸發(fā)器的風(fēng)機(jī)安裝在排風(fēng)口附近蒸發(fā)器的前端，為保證烘箱內(nèi)氣流穩(wěn)定，進(jìn)風(fēng)量和排風(fēng)量應(yīng)維持平衡，故此風(fēng)機(jī)風(fēng)量應(yīng)與冷凝風(fēng)機(jī)風(fēng)量相同。在此也選擇廣州市新風(fēng)通風(fēng)設(shè)備有限公司的DZ160小型工業(yè)風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)。</p><p>　　吸收環(huán)境熱量的蒸發(fā)器安裝在烘干箱體外的熱泵機(jī)組空間中，相對回收熱蒸發(fā)器的功率較小，吸熱量較小，對其匹配的風(fēng)機(jī)無具體要求，故可選擇型號較小的風(fēng)機(jī)，

107、在此選擇廣州市新風(fēng)通風(fēng)設(shè)備有限公司的DZ125小型工業(yè)風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)，參數(shù)如下：</p><p>　　表14 蒸發(fā)離心風(fēng)機(jī)參數(shù)尺寸</p><p>　　6.3 過濾器的設(shè)計</p><p>　　從風(fēng)機(jī)氣源出來的空氣中通常含有過量的水汽和油滴，同時還有固體雜質(zhì)，這些雜質(zhì)都會影響輸送空氣的質(zhì)量從而影響待烘干物品的質(zhì)量，空氣過濾器的作用就是將空氣中的液態(tài)水、液態(tài)油滴分離出來，并

108、濾去空氣中的灰塵和固體雜質(zhì)。在系統(tǒng)中，空氣只充當(dāng)烘干用的介質(zhì)，對其質(zhì)量要求不高，故只需要初效過濾器便可滿足要求。</p><p>　　在此選擇上海飛恒空調(diào)設(shè)備有限公司的HNG2級初效過濾器，其尺寸按照風(fēng)機(jī)后風(fēng)道大小尺寸定做。主要參數(shù)如下：</p><p>　　表15 過濾器參數(shù)表</p><p>　　7 控制系統(tǒng)的設(shè)計和選型</p><p>

109、;　　控制系統(tǒng)的設(shè)計包括壓縮機(jī)電動機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)風(fēng)機(jī)等電機(jī)的啟動、停止控制電路設(shè)計及測量和調(diào)節(jié)烘箱溫度的位式溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計。</p><p>　　7.1 電機(jī)啟動、停止控制設(shè)計</p><p>　　驅(qū)動制冷壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)的龍智電路如圖12所示，接通電源開關(guān)K1，接點(diǎn)J 在NO位置，制冷交流接觸器CJ1線圈通電，其接點(diǎn)CJ1閉合，壓縮機(jī)工作。當(dāng)達(dá)到所需溫度時，溫控器接點(diǎn)

110、J 回到N/C位置，交流接觸器CJ1線圈斷電，接點(diǎn)CJ1斷開，壓縮機(jī)停止工作。當(dāng)溫度回升到設(shè)定點(diǎn)時，壓縮機(jī)又開始工作。熱繼電器JR為壓縮機(jī)熱保護(hù)元件，當(dāng)電流過大或溫升過高時，接點(diǎn)斷開，保護(hù)壓縮機(jī)。當(dāng)K1接通時，冷凝風(fēng)機(jī)等同時工作，電源指示燈亮。</p><p>　　啟動、停止、等指示燈，隨其相應(yīng)串接在一起的接點(diǎn)的通、斷而點(diǎn)亮和熄滅。</p><p>　　圖12 電機(jī)啟動、停止控制圖<

111、/p><p>　　7.2 位式溫度控制設(shè)計和選型</p><p>　　溫度調(diào)節(jié)儀從最早的傳統(tǒng)的動圈式，經(jīng)歷了電子模擬式、數(shù)顯式、智能型幾個階段。從發(fā)展趨勢方面而言，智能型溫度調(diào)節(jié)儀是未來發(fā)展的主流，無論從功能、精度、使用控制等方面看都是以上其它幾種溫度調(diào)節(jié)儀無法比擬的。如配相應(yīng)的傳感器也可拓展到壓力、流量、液位等物理量的顯示和控制。智能型儀表可通過面板相應(yīng)按鍵，按儀表芯片設(shè)置程序可對儀表所控制

112、的上下限溫度報警值、回差、PID參數(shù)、傳感器安裝位置造成的誤差修正參數(shù)等均可通過面板相應(yīng)按鍵設(shè)置并實(shí)時顯示。</p><p>　　溫度調(diào)節(jié)儀控制調(diào)節(jié)溫度的原理圖如下：</p><p>　　圖13 溫度調(diào)節(jié)原理圖</p><p><b>　　框圖分析如下：</b></p><p>　　·感溫元件  主要

113、用熱電偶或熱電阻，其作用是把測量的溫度值轉(zhuǎn)換成電壓量或電阻量。</p><p>　　·輸入橋路  將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢，并對熱電偶的冷端進(jìn)行自動補(bǔ)償或?qū)犭娮桦S溫度變化的電阻信號通過三線輸入轉(zhuǎn)換成電壓信號。</p><p>　　·線性化器  由于感溫元件與被測溫度之間呈非線性關(guān)系，因而要對它的輸出進(jìn)行補(bǔ)償以保證其測量精度。</p>&l

114、t;p>　　·放大電路  熱電偶的輸出電壓很小，一般每度只有數(shù)十微伏的輸出，這就需要運(yùn)算放大器對熱電偶的輸出電壓進(jìn)行放大處理，以便進(jìn)行測量。</p><p>　　·A/D轉(zhuǎn)換器  將輸入模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再由A/D內(nèi)部譯碼驅(qū)動數(shù)碼管工作，使示值清晰，直觀可靠。</p><p>　　·設(shè)定信號  將所需測量溫度值設(shè)入（電位器