淺談轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中的應用【輪機工程畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　淺談轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中的應用</p><p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　摘要：目前船舶空調(diào)系統(tǒng)大多采用回風以節(jié)約能源

2、，但是船舶艙室人員密集，且有各種揮發(fā)性氣體，新風量較難最大限度地保證人員工作或居住艙室的空氣質(zhì)量。而轉輪式全熱交換器既可以增加新風量，改善船舶空氣質(zhì)量，又可以降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗。本文提出了轉輪式全熱交換器的研究背景和應用現(xiàn)狀，結合育鯤輪采用的Klingenburg GMBH 轉輪式全熱交換器介紹了它的結構與工作原理，給出了節(jié)能計算的公式與工程實例，定性分析了影響換熱效率的因素，探討了它在船舶空調(diào)系統(tǒng)中應用的可行性與應用方式，提出了它的管

3、理要點，對轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中的應用具有一定的指導意義。</p><p>　　關鍵詞：轉輪式全熱交換器 船舶空調(diào)系統(tǒng) 熱交換熱效率的影響因素 節(jié)能計算 管理要點</p><p>　　ABSTRACT: At present the ships air-conditioning system mostly applies recirculation air to save ene

4、rgy. But because the cabin is crowed with person and volatile compound is around, it is hard for fresh air volume to guarantee a comfortable and healthy inhabitant and working environment. The rotary total heat exchanger

5、 can increase fresh air volume，improve cabin air quality and lower energy consumption of air-conditioning system. This paper puts forward the research background and current applica</p><p>　　Keywords: rotary

6、 total heat exchanger ships air-conditioning system factors that influence the heat transfer efficiency energy-saving calculation management points</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>

7、　　1.1 研究的背景1</p><p>　　1.2 應用現(xiàn)狀1</p><p>　　2 轉輪式全熱交換器的結構及工作原理2</p><p>　　2.1 轉輪式全熱交換器的結構2</p><p>　　2.2 轉輪式全熱交換器的工作原理4</p><p>　　3 轉輪式全熱交換器的節(jié)能計算4</p>

8、;<p>　　3.1 熱交換效率公式4</p><p>　　3.2 育鯤輪轉輪式全熱交換器計算實例6</p><p>　　3.2.1 換熱效率計算6</p><p>　　3.2.2 節(jié)能計算7</p><p>　　4 轉輪式全熱交換器換熱效率影響因素分析8</p><p>　　4.1 所用材質(zhì)的

9、熱物性參數(shù)8</p><p>　　4.2 轉芯的比表面積8</p><p>　　4.3 迎面風速8</p><p>　　4.4 新風排風比9</p><p>　　4.5 轉輪轉速9</p><p>　　4.6空氣溫濕度10</p><p>　　5 轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中的應

10、用分析10</p><p>　　5.1 船舶空調(diào)系統(tǒng)中全熱交換器應用應注意的問題10</p><p>　　5.1.1 熱回收系統(tǒng)配置的合理性10</p><p>　　5.1.2 全熱交換器的使用時間11</p><p>　　5.1.3 熱回收的強化11</p><p>　　5.2 轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系

11、統(tǒng)中的應用的可行性分析11</p><p>　　5.3 轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中可能的應用形式11</p><p>　　5.3.1 單風管系統(tǒng)12</p><p>　　5.3.2 雙風管系統(tǒng)12</p><p>　　5.3.3 作為原空調(diào)系統(tǒng)的補充系統(tǒng)12</p><p>　　5.4 轉輪式全熱交換器

12、在應用中應注意的管理事項12</p><p>　　5.4.1 風機的布置12</p><p>　　5.4.2 防止轉輪結露或結霜13</p><p>　　5.4.3 空氣過濾器的安裝13</p><p>　　5.4.4 清洗13</p><p>　　5.4.5其他13</p><p>

13、;<b>　　6 總結13</b></p><p>　　淺談轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中的應用</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 研究的背景</b></p><p>　　據(jù)統(tǒng)計，人的一生中有80%～90%的時間是在房間中度過

14、的，對于船員而言更是如此。在生活水平不斷提高的今天，船上的工作和生活條件也應隨之改善，這就對室內(nèi)空氣質(zhì)量（Indoor Air Quality）提出更高的要求，以給船員提供良好的生活環(huán)境和工作條件，提高生產(chǎn)效率，減少人為事故，保證船舶營運安全。</p><p>　　增大新風量是保證室內(nèi)熱舒適性，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)最直接有效的方法之一。新風量的增大雖然可顯著改善室內(nèi)空氣品質(zhì),但也導致新風負荷增加, 進行全新風運行的空

15、調(diào)系統(tǒng)才是最好的系統(tǒng)，可是由此帶來的能量消耗確實是非常大的。為了人員舒適和通風順暢，必須考慮引入外界新鮮空氣，同時排出部分室內(nèi)渾濁空氣。由于室外新風焓值與室內(nèi)風相差懸殊，而排風又損失大量空調(diào)能量，因此空調(diào)機組負荷大部分要被室外新風占用，能耗驚人。提高室內(nèi)空氣品質(zhì)與空調(diào)節(jié)能之間存在矛盾。</p><p>　　因此，需要在新風與排風之間加設能量回收設備。全熱交換器是一種高效的節(jié)能產(chǎn)品,它可利用排風中的冷(熱)量預冷(

16、熱)新風,在新風進入室內(nèi)或表冷器前,降低(提高)新風比焓。用它不但能回收顯熱，也能回收潛熱。故稱為全熱交換器。國外有人統(tǒng)計，新風負荷一般占總負荷的20%～30%，利用新排風熱能回收裝置，可節(jié)約新風能耗70%-80%，節(jié)約空調(diào)負荷10%-20%，,因此全熱換熱器的使用可有效降低空調(diào)系統(tǒng)的負荷效率,減小空調(diào)設備裝機容量,節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)的運行費用。全熱換熱器有效地解決了提高室內(nèi)空氣品質(zhì)與空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能之間的矛盾,在空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能領域中具有不可替代的

17、重要作用。</p><p><b>　　1.2 應用現(xiàn)狀</b></p><p>　　全熱換熱器作為一種重要的節(jié)能產(chǎn)品,在我國及國際上具有極大的市場潛力。我國相繼在有關規(guī)范中對在空調(diào)系統(tǒng)中使用能量回收裝置進行了規(guī)定。但是由于種種原因，全熱交換器并未廣泛普及，而大部分船舶也沒有配全熱交換器等能量回收裝置,導致排風中冷(熱)量的浪費。一些安裝了全熱交換器的空調(diào)系統(tǒng)由于運行

18、和管理不當,未能達到節(jié)能效果,新風處理能耗仍相當大。</p><p>　　因此,應開發(fā)性能優(yōu)良的熱濕交換材料,研制適應海洋性氣候特點的高效全熱換熱器。進一步加強全熱換熱器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中的應用研究, 對全熱換熱器在空調(diào)系統(tǒng)中應用形式進行歸納和總結，優(yōu)化使用全熱換熱器空調(diào)系統(tǒng)的設計方法,并加強全面評價全熱換熱器在空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能作用，以加速全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中的普及,進一步推進空調(diào)節(jié)能。</p>

19、<p>　　2 轉輪式全熱交換器的結構及工作原理</p><p>　　根據(jù)熱回收裝置結構的不同，全熱交換器分為板翅式和轉輪式兩種，本文僅以本人實習所在育鯤輪的轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中的應用進行探討。</p><p>　　2.1 轉輪式全熱交換器的結構</p><p>　　圖2-1 轉輪式全熱交換器結構示意圖</p><p>

20、;　　轉輪式全熱交換器主要有轉芯、轉輪驅(qū)動機構、清掃裝置，外殼等部件組成。</p><p>　?、俎D芯 轉芯是轉輪式熱交換器進行換熱的核心部件，由固定外殼、蓄熱體、軸承套管</p><p>　　組成。轉輪蓄熱體的材料不同，可分為四種類型：(1)ET型：由覆有吸濕性涂層的抗腐蝕鋁合金箔制成，有優(yōu)良的吸濕性能，可同時回收顯熱與潛熱。全熱效率可達70%~90%。(2)RT型：由純鋁箔制成，無吸

21、濕量，主要回收顯熱。(3)PT型：由耐腐蝕鋁合金箔制成，能耐較高的溫度，進行顯熱交換。 (4)KT型：由耐腐蝕鋁合金箔制成，外涂塑料層，有較強的耐腐蝕性，主要回收顯熱。對RT型、PT型，當轉輪溫度低于排風露點溫度時，則能對新風起加濕作用。轉芯的加工，是先將原材料加工成平直板和波形板，平直板和波形板相互交替迭放，均平行于軸向通道，使內(nèi)部氣流形成不偏斜的層流，空氣中攜帶的污染物和顆粒不易沉淀在轉輪中，避免了隨氣流帶進的粉塵微粒堵塞通道。與此

22、同時，經(jīng)過特種工藝拋光和剪切形成的光滑轉輪表面和交替改變方向的氣流確保了轉芯本身良好的自凈作用。平板和波形板粘成包裝箱紙板狀，再卷制成轉輪芯體，這樣在轉輪軸向芯體內(nèi)形成無數(shù)小截面蜂窩狀空氣通道。蜂窩狀結構設計使轉芯形成了一個吸濕、蓄熱、傳質(zhì)、傳熱的巨大接觸面積，具備了回收顯熱和潛熱的優(yōu)異特性?？諝馔ㄟ^蜂窩狀通道的風速宜在2-5m/s，轉輪芯體直徑一般在500一4</p><p>　?、谵D輪驅(qū)動機構 由電動機、V型

23、帶，帶輪組成，是驅(qū)動轉輪旋轉的設備。電機裝于轉</p><p>　　輪外部，與轉速控制單元相連。在正常運轉條件下，電動機不需維護（裝有終生長時的油脂潤滑）。</p><p>　?、弁鈿?外殼是安裝轉輪芯體和轉輪驅(qū)動機構的殼體，由鋁板，呂鋅合金或不銹鋼構成。它分隔成兩部分，分別與進風管和排風管相連。殼體上裝有接風管的短管和對應電動機的部位，留有能拆開的檢查口，有的還設有觀察鏡。</p&

24、gt;<p>　　④清掃裝置(或稱清洗扇)</p><p>　　當轉輪從排風側向送風側轉動時，蜂窩狀結構中存留的污濁空氣會混入新風之中，從而出現(xiàn)了室內(nèi)交叉污染的可能，因而在全熱交換器的排風室內(nèi)側設置清掃裝置。當轉輪從排風側轉向新風側時，強迫少量新風通過清洗扇，將暫時殘留在蓄熱體上的污物又沖向排風側，防止了細菌向新風轉移，對轉輪體起到了凈化作用。新風側與排風側至少有200Pa的壓力差。當滿足以上條件時

25、，自清潔扇可以保證從污風到新風的泄漏率小于0.3%。</p><p><b>　?、菝芊饨Y構 </b></p><p>　　為防止轉輪體與殼體之間、輪體與中間分割梁之間之間空氣泄露，而加裝的橡皮條或毛氈壓條，密封壓條要定期更換。為了保證密封裝置密封好，摩擦阻力小，須注意如下幾點：</p><p><b>　?、俎D軸與轉芯垂直。<

26、/b></p><p>　?、谵D芯端面平整, 密封條端正平直。</p><p>　?、坜D芯端面與外殼面板平。</p><p>　?、鼙苊饷芊鈮簵l與轉芯直接接觸。</p><p>　　此外，還設有轉速自控裝置。轉輪轉數(shù)影響著全熱交換器的效率及處理空氣的狀態(tài)，為此需配置自控系統(tǒng)，可以適應外界環(huán)境的變化，隨時改變轉速比，保證進入新風處理機前空

27、氣溫濕度設定值，使換熱器能夠全年經(jīng)濟運行。轉數(shù)一般控制在7一10r/min。為了避免空氣中攜帶的顆粒磨損鋁箔芯，空調(diào)器和排風系統(tǒng)的進口還設有空氣過濾器。</p><p>　　2.2 轉輪式全熱交換器的工作原理</p><p>　　在轉換器旋轉體內(nèi)，設有兩層分隔板，室內(nèi)排出的空氣，通過轉輪芯體的上半側排至室外，室外新風通過轉輪芯體的下半側送至室內(nèi)，新風與排風反向逆流。電動機通過皮帶或鏈條帶動

28、轉輪緩慢轉動，空氣以低速通過蓄熱體，靠新風和排風的溫差和水蒸氣分壓差進行濕熱交換。顯熱回收主要是通過芯體材料的蓄熱特性實現(xiàn)，潛熱回收主要是通過吸濕劑的吸濕性能實現(xiàn)。沒有浸漬吸濕劑的旋轉體, 象鋁材質(zhì)之類, 在鋁材表面有一層非常微孔的氧化膜, 能周而復始地從空氣中吸收和脫吸水蒸汽, 其機能幾乎恒定不變。在冬季工況時，室內(nèi)排風的溫濕度高于新風，排風經(jīng)過轉輪吸能區(qū)時被冷卻，其放出的顯熱和潛熱被轉輪回收，轉輪溫度升高，水份含量增加；當轉輪經(jīng)過清

29、洗區(qū)清洗防止二次污染后進入工作區(qū)，在工作區(qū)向低溫低濕的新風放出顯熱和潛熱，使新風溫度升高，含濕量增加，而轉輪溫濕度降低進入下一循環(huán)。經(jīng)過熱交換處理的室外新風焓值大幅度升高，降低了后面空調(diào)機組的負荷，而新風量卻可以保持在最佳狀態(tài)。 夏季工況與冬季相反，經(jīng)過熱交換新風溫濕度及焓值大幅降低，同樣降低了空調(diào)機組的負荷，保證了新風量的供應。</p><p>　　3 轉輪式全熱交換器的節(jié)能計算</p><

30、p>　　3.1 熱交換效率公式 </p><p>　　評價全熱交換器最重要的指標就是熱交換效率，全熱交換器的熱交換效率可以分為顯熱交換效率，潛熱交換效率和全熱交換效率。而轉輪式全熱交換器在工作時，轉輪芯體在不停地轉動著，這樣在芯體內(nèi)，無論在軸向，還是在周向，溫度、含濕量的分布都是不均勻的。為了便于分析，按軸向和周向的平均溫度和平均含濕量來建立熱、濕平衡方程，并忽略泄露影響，假定送風量和排風量相等。熱回收效率

31、可以用新排風之間的實際換熱（濕）量與新排風間最大的換熱（濕）量的比來表示，冬季的各效率具體表示如下：</p><p><b>　?。?）顯熱交換效率</b></p><p><b>　　——顯熱交換效率</b></p><p>　　t1—— 新風進口的干球溫度 ℃</p><p>　　t2—— 新風

32、出口的干球溫度 ℃</p><p>　　t3—— 排風進口的干球溫度 ℃ </p><p><b>　?。?）潛熱交換效率</b></p><p><b>　　——潛熱交換效率</b></p><p>　　d1—— 新風進口的含濕量 kg/kg(dry a

33、ir)</p><p>　　d2—— 新風出口的含濕量 kg/kg(dry air)</p><p>　　d3—— 排風進口的含濕量 kg/kg(dry air)</p><p>　　（3）全熱交換效率 </p><p><b>　　——全熱交換效率 </b></p><

34、p>　　h1—— 新風進口的比焓 kJ/Kg(dry air)</p><p>　　h2—— 新風出口的比焓 kJ/Kg(dry air)</p><p>　　h3—— 排風進口的比焓 kJ/Kg(dry air) </p><p>　　3.2 育鯤輪轉輪式全熱交換器計算實例</p><p>　　3.2.1 換熱效率計算</p&g

35、t;<p>　　育鯤輪共有6個空調(diào)器，其中服務主甲板79#肋位后區(qū)域的4號空調(diào)器安裝有轉輪式全熱交換器。查閱育鯤輪空調(diào)說明書可知，獨立人員房間每人新風量最小25m3/h；公共艙室人員每人最小新風量15m3/h，為此，4號空調(diào)器處的全熱交換器的送風量設定為V=6560m3/h。冬季運行期間測得,全熱交換器新風進口溫度t1 = 0 ℃;進口相對濕度φ1 = 60%; 新風出口溫度t2= 12℃，出口相對濕度φ2 = 54.8%

36、;排風進口溫度t3 = 20 ℃，進口相對濕度φ3 = 50%。送風溫度t4=25℃ 送風相對濕度φ4=30%。由附錄一濕空氣焓濕圖上查得查得，t1=0℃時， =611Pa，所以</p><p><b>　　新風進口含濕量</b></p><p>　　該含濕量也可根據(jù)干球溫度和相對濕度在附錄一濕空氣焓濕圖上查得。其中，</p><p>　　——

37、空氣中水蒸氣的分壓力</p><p>　　——飽和濕空氣中水蒸氣分壓力</p><p>　　P ——大氣壓力，取值0.1013MPa </p><p>　　濕空氣的比焓可由經(jīng)驗公式得到：</p><p><b>　　同理可得：</b></p><p>　　d2 = 0.0048Kg/Kg(dry

38、 air) h2 = 24.05 KJ/Kg(dry air) d3 =0.0073 Kg/Kg(dry air) h3 =38.52 KJ/Kg(dry air)</p><p>　　將上述數(shù)據(jù)代入全熱交換器效率各算式,</p><p><b>　　顯熱交換效率</b></p><p><b>　　潛熱交換效率</b>

39、;</p><p><b>　　全熱交換效率</b></p><p>　　3.2.2 節(jié)能計算</p><p>　　在分析采用轉輪式全熱交換器的空調(diào)系統(tǒng)是否合理時，不能只用換熱器回收多少能為指標，這是因為系統(tǒng)在回收能量的同時也增加了輔助設備的能耗。為此要把熱回收量和換熱器附件的能耗也同時考慮。在增設了全熱交換器后，驅(qū)動轉輪轉動的電動機需要耗功，

40、換熱器引起的壓降也會導致風機耗功增加。</p><p>　　繼續(xù)以3.2.1中提出的育鯤輪轉輪式全熱交換器冬季工況為例。</p><p>　?、儆嬎忝啃r新風回收的熱量q1</p><p>　　新風進口的干空氣分壓力</p><p>　　每小時新風進口干空氣質(zhì)量 </p><p>　　其中Rg,,a為氣體常數(shù)</

41、p><p>　　同理可得新風出口干空氣質(zhì)量 m2=8057kg</p><p>　　則每小時新風回收的熱量q1為：</p><p>　　q1= m2h2-m1h1=8057kg(dry air) ×24.05 KJ/Kg(dry air)－8451kg（dry air）×5.65 KJ/Kg(dry air)=146022.7KJ</p>

42、<p>　　②計算風機每小時增加的耗能q2</p><p>　　由《建筑能效標識測評導則》可知每小時由于增設轉輪式全熱換熱器引起的風機增加的功耗為q2=VΔP/η </p><p>　　ΔP為換熱器引起的壓降，在Klingenburg GMBH轉輪式全熱交換器說明書中查得ΔP=70Pa</p><p>　　η為風機總效率，此處取70%，則：</

43、p><p>　　q2=6560×70÷0.7 J=656KJ</p><p>　?、塾嬎泸?qū)動電機每小時功耗</p><p>　　由Klingenburg GMBH轉輪式全熱交換器說明書查得轉輪式全熱交換器驅(qū)動電動機功率為180w，則每小時功耗為q3=3600×180J=648KJ</p><p>　?、苡嬎闳舨患釉O轉

44、輪式全熱交換器，提供給新風的全熱量q</p><p>　　計算同上可得，供風中干空氣質(zhì)量m=8402 kg 供風比焓h= 40.41 KJ/Kg(dry air)</p><p>　　則q=mh－m1h1=291771.98KJ</p><p>　?、菘晒?jié)約的能量Δq=q1-q2-q3=144718.7KJ</p><p>　　附帶增加的功

45、耗占可節(jié)約的功耗的比例為</p><p>　　轉輪式全熱交換器所節(jié)約的能量占不設全熱交換器時提供給新風的全熱量的比例為</p><p>　　倘若不設全熱加熱器，加熱新風所需要的熱量為291771.98KJ，增設全熱交換器后可節(jié)約的能量為144718.7KJ，后者占前者的49.6%，由此可見，轉輪式全熱交換器所能節(jié)約的能量是十分可觀的，而且遠遠大于它所增加的功耗，所以說它是節(jié)能的。</

46、p><p>　　4 轉輪式全熱交換器換熱效率影響因素分析</p><p>　　4.1 所用材質(zhì)的熱物性參數(shù) </p><p>　　常溫下能否保證有較高的熱濕交換效率，取決于它所采用的芯體材料。采用一種既易于吸濕又易于解吸的芯體材料，就能夠保證交換器在空調(diào)系統(tǒng)中有較高且連續(xù)的換熱傳濕效率，且無交叉污染。</p><p>　　4.2 轉芯的比表面積&

47、lt;/p><p>　　它取決于芯體內(nèi)蜂窩通道的結構，注入平板、波紋板的厚度、波形的間距、波高及轉輪芯體厚度等，它們或大或小影響著比表面積，從圖4-1中可見比表面積越大效率越高。但隨著比表面積的增大，空氣阻力增大，引起風機功耗的增加，設計時應注意此問題。</p><p>　　圖4-1來自于[3]。</p><p><b>　　4.3 迎面風速</b>

48、;</p><p>　　圖4-2出自育鯤輪采用的Klingenburg GMBH轉輪式全熱交換器說明書，由圖可見，隨風轉速對換熱效率的影響很大，在新風排風比為1，迎面風速由1m/s增大為3m/s時，換熱效率降低了18%。這是因為隨著迎面風速的增加，雖然傳熱傳質(zhì)系數(shù)有所增加，但是新排風在換熱通道內(nèi)熱質(zhì)交換的時間也變短了，不能進行充分的顯熱和潛熱量的交換。而且空氣阻力增加，空調(diào)系統(tǒng)的風機功耗也會增大。</p&g

49、t;<p>　　4.4 新風排風比 </p><p>　　由圖4-2可見，新風排風比越小，即排風量比新風量越大，新風從排風中獲得的熱量越多，全熱交換器的換熱效率越高。</p><p><b>　　4.5 轉輪轉速</b></p><p>　　圖4-3出自于育鯤輪采用的Klingenburg GMBH轉輪式全熱交換器說明書，顯示了轉

50、速改變對換熱效率影響。由圖可見，其轉速的變化對能量回收性能有較大的影響，在轉速小于5rpm時，顯熱及潛熱回收效率隨轉輪轉速的增加而快速的增加，當轉速大于5rpm時，顯熱及潛熱回收效率隨轉速的增加變化趨勢變緩，并且顯熱和潛熱回收效率的變化趨勢基本相同。取一個通道作為分析對象，當它剛從新風側轉向排風側接受冷量（或熱量時），排風與蓄熱體溫差濕度差都很大，傳熱傳質(zhì)效率高，但隨著轉輪轉動，溫差與濕度差減小，熱量回收能力降低，轉速越慢，回收能力越低

51、，則排風帶走的熱量越多，轉速越快，這種影響越小，熱回收效率越高，但是達到一定轉速之后，對效率的影響逐漸穩(wěn)定，表現(xiàn)為熱回收效率隨轉速增加趨勢變緩。</p><p><b>　　4.6空氣溫濕度</b></p><p>　　全熱換熱器熱質(zhì)交換材料在工作時的潤濕程度與所處理空氣的溫濕度狀態(tài)有關，而導熱系數(shù)和水分擴散系數(shù)又與溫度和材料含濕量有關。因此，空氣的溫濕度狀況也是熱質(zhì)

52、交換效率的影響因素之一。</p><p>　　由此可見，研制高效的熱濕交換材料，優(yōu)化轉芯結構，使用轉速自控裝置，使得轉速適應外界條件的變化，選擇合適的新風排風比都有助于提高轉輪式全熱交換器的換熱系數(shù)。</p><p>　　5 轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中的應用分析</p><p>　　5.1 船舶空調(diào)系統(tǒng)中全熱交換器應用應注意的問題</p><

53、;p>　　5.1.1 熱回收系統(tǒng)配置的合理性</p><p>　　船舶空調(diào)系統(tǒng)具有具備“集中、量大、穩(wěn)定”三個可以利用的內(nèi)在因素，對于全熱交換器構成的熱回收系統(tǒng)，外界條件是把新風和排風集合到同一處，這就要求系統(tǒng)的配置趨于完善與合理：</p><p><b>　?、?系統(tǒng)規(guī)模要適中</b></p><p>　　② 系統(tǒng)運行的可靠性</

54、p><p>　　③ 保證熱回收系統(tǒng)的潔凈度</p><p>　?、?自動控制的重要性</p><p>　　5.1.2 全熱交換器的使用時間</p><p>　　全熱交換器的熱回收是受到兩種換熱介質(zhì)(新風和排風)的性質(zhì)(溫度和濕度)影響的，而新風的性質(zhì)是隨著主外的氣候變化而變化的。新風性質(zhì)的變化會影響回收的效果，當新風的性質(zhì)與排風相差不大時，熱回收

55、的效率是很低的，甚至回收的能量比運行全熱交換器所消耗的能量還多，這時使用熱回收顯然是不節(jié)能的，不經(jīng)濟的。</p><p>　　5.1.3 熱回收的強化</p><p>　　第四章已經(jīng)分析到影響熱回收效果的各種因素，換熱設備，換熱介質(zhì)的性質(zhì)以及換熱介質(zhì)的速度、流量比等等都會對熱回收的效果產(chǎn)生影響。在選用了一定的全熱交換器后，可以通過改變換熱介質(zhì)的速度和流量比等參數(shù)，增加熱回收的效果。還可以通

56、過改變換熱介質(zhì)的性質(zhì)來改變換熱效果。</p><p>　　5.2 轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中的應用的可行性分析</p><p>　　轉輪式全熱交換器具有如下優(yōu)點：</p><p>　?、?既能回收潛熱，又能回收顯熱。</p><p>　?、?轉輪回轉一周, 上下側都通過正、反兩個方向的氣流, 具有自清洗作用, 不</p>

57、<p>　　致堵塞通道, 效率也不會降低。 </p><p>　　③ 通過轉速控制，能適應不同的室外空氣參數(shù)。</p><p>　　④ 回收率高，可達到70%-90%。</p><p>　?、?新風參數(shù)得到改善，溫濕度波動相應減小，方便空氣的調(diào)節(jié)和控制。</p><p>　　⑥ 傳熱面積相當緊湊, 每立方米的傳熱面積可達3500平方

58、米以上, 因此與其它換熱</p><p>　　器比較, 單位傳熱面積的造價相當?shù)土?lt;/p><p>　　⑦ 整機運動部件少，結構簡單, 操作運行維護管理方便，一般不會出現(xiàn)故障, 故能作長期運轉。</p><p>　　目前,船舶空調(diào)通風系統(tǒng)設計大都采用回風以減少耗能，但是船內(nèi)居住艙室人員密集,人體污染物及其衍生物不但影響空氣質(zhì)量,而且會危害人體的健康,同時艙內(nèi)還存在

59、一部分濃度不等的各種揮發(fā)性有機化合物,將可能危害船員的身體健康，傳統(tǒng)船舶空調(diào)系統(tǒng)新風量較難最大限度地保證人員工作或居住艙室的空氣質(zhì)量。船舶空調(diào)系統(tǒng)采用轉輪式全熱交換器做為熱回收器可以具備上述優(yōu)點，充分利用排風中的冷量或熱量，減少能耗的同時，增大新風量，從而改善艙室內(nèi)空氣質(zhì)量，保證船員身體健康。此外，從焓濕圖中可以分析得出，空調(diào)排風中可供回收的余熱中潛熱占很大部分，尤其潮濕的室外空氣條件下尤其如此，而海上以潮濕空氣為主。因而轉輪式全熱交換

60、器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中的應用值得探討。</p><p>　　5.3 轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中可能的應用形式</p><p>　　全熱交換器一般都是和風機、空氣過濾器及各種空調(diào)器組合在一起使用的。</p><p>　　5.3.1 單風管系統(tǒng)</p><p>　　育鯤輪空調(diào)采用的即是單風管系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中使用全熱交換器，可以減小制冷機、鍋爐、

61、加熱器、冷卻器和水媒泵的容量，從而簡化了空調(diào)設備初投資。</p><p>　　5.3.2 雙風管系統(tǒng)</p><p>　　在雙風管系統(tǒng)中，全熱交換器可做為空氣預處理裝置，一部分風在其中完成新風的預冷除濕或預熱加濕，作為一次風經(jīng)中間分配室送往艙室布風器；另一部分空氣則經(jīng)空調(diào)器后部再處理，然后分配室送往艙室布風器。</p><p>　　5.3.3 作為原空調(diào)系統(tǒng)的補充系

62、統(tǒng)</p><p>　　對于船舶原有的空調(diào)系統(tǒng)需要增加進風量，以及風機盤管系統(tǒng)需要補給進風量時，全熱交換器可做為新風補充系統(tǒng)。將全熱交換器、風機、過濾器組合，在不變更原有空調(diào)系統(tǒng)的情況下，卻增加了進風量。</p><p>　　5.4 轉輪式全熱交換器在應用中應注意的管理事項</p><p>　　5.4.1 風機的布置</p><p>　　為了

63、避免排風漏入新風，送風機和排風機的設置上要考慮新風側壓力大于排風側壓力。為了清洗扇清洗空氣量的需要，新風量比排風量大5-10%。全熱換熱器與送風機的組合方式有四種：</p><p>　　（1）布置最恰當,新風機吸入，排風機吸出，新排風氣流均勻, 效率高, 新風側靜壓比排風側大，采用標準2×5度清潔扇面。</p><p>　?。?）新風機吸入，排風機壓出，新風氣流比較均勻，排風氣流

64、均勻性差，新風側壓力總小于排風側壓力，大量排放氣混入供給氣, 這種布置務必避免。</p><p>　?。?）強制送風方式，新排風氣流均勻性差，壓降大, 不經(jīng)濟, 新風側靜壓大于排風側，采用標準的2×5度的清潔扇面。</p><p>　?。?）新風機壓入，排風機吸出，新風均勻性較差，排風均勻性較好, 壓降比較大，通過清潔扇面的新風將增加，因此應減為2×2.5度的清潔扇面。

65、</p><p>　　5.4.2 防止轉輪結露或結霜</p><p>　　當船舶航行在寒冷水域，室外空氣溫度很低，含濕量比較高，當室外空氣和室內(nèi)排風的空氣狀態(tài)參數(shù)在濕空氣焓濕圖上連線，橫切飽和濕度線的情況下，轉輪表面回發(fā)生結霜或凍結，橫切飽和線位置在零度以上時會結露，橫切飽和線位置在零度以下時會結霜，濕效率降低，孔眼堵塞。最壞的情況將使轉輪破損。采取預熱新風，預熱排風或者降低排風濕度，可以

66、保證室外空氣和室內(nèi)排風的空氣狀態(tài)參數(shù)在焓濕圖上連線不穿過飽和濕度線，避免了結霜或結露的發(fā)生。</p><p>　　5.4.3 空氣過濾器的安裝</p><p>　　轉輪有自凈作用，不受空氣中干燥污染物的影響，但是考慮粘性或油脂污染物時，必須要設置過濾器，另外, 對于對室內(nèi)空氣質(zhì)量要求特別高的情況，在供氣側設置活性炭過濾器, 脫除有害氣體, 以防止惡臭和有害氣體的侵入。對于濾器要定期檢查清洗

67、或更換。</p><p><b>　　5.4.4 清洗</b></p><p>　　對轉輪式全熱交換器定期進行檢查和維護，一年至少檢查兩次，并對全熱交換器的表面進行清洗或沖洗。對于輕度污染，采取壓縮空氣清洗，對于重度污染，采用壓縮空氣和使用高壓水或蒸汽沖洗。清洗可以手動執(zhí)行,也可以自動清洗。</p><p><b>　　5.4.5其他

68、</b></p><p>　　全熱交換器的熱回收效率和其他性能參數(shù)應該按期進行檢測，以便熱回收裝置能正常運行。無論何種情況，轉輪都不應該長期停止不動。長期不轉的輪芯，會積聚空氣中的灰塵，從而降低熱回收效率，堵塞嚴重時還會影響通風效果。</p><p><b>　　6 總結</b></p><p>　　轉輪式全熱交換器解決了室內(nèi)空氣質(zhì)

69、量與節(jié)能之間的矛盾，在船舶空調(diào)系統(tǒng)中擁有很大的應用空間。本文介紹了轉輪式全熱交換器的結構與工作原理，對其節(jié)能特性給出了計算公式與實例，得出轉輪式全熱交換器具有良好的節(jié)能特性。同時，定性分析了影響其換熱效率的因素，得出以下結論：（1）轉芯比表面積越大，換熱效率越高。（2）迎面風速越大，換熱效率越高。（3）新風排風比越低，換熱效率越高（4）轉速低于某臨界值時，換熱效率隨轉速增加而提高，超過該值后，增加趨勢變緩。并由此提出了改善換熱效率的建議

70、。最后對轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中應用的可能性及應用形式進行了探討，提出其管理中的注意事項，對于轉輪式全熱交換器在船舶空調(diào)系統(tǒng)中推廣和應用有積極的作用。</p><p>　　感謝在本文編寫過程中對我給予幫助的同學和老師，由于本人理論知識水平有限，論文中難免有所紕漏，望老師指正。</p><p><b>　　【參考文獻】</b></p><p&

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