(變頻除濕機(jī)性能研究)
冷凍除濕機(jī)是一種用于進(jìn)行空氣溫濕度調(diào)節(jié)的空調(diào)設(shè)備,它具有熱泵的特點(diǎn),既利用蒸發(fā)器的制冷量對(duì)空氣進(jìn)行冷卻除濕,又利用冷凝器放出來(lái)的熱量加熱含濕量降低的空氣,具備調(diào)溫調(diào)濕的特點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于對(duì)各種溫濕度要求高的場(chǎng)合。傳統(tǒng)控制方式的除濕機(jī)在開、停運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,既損耗電能,而且壓縮機(jī)頻繁開啟,影響機(jī)器的使用壽命;同時(shí)存在著除濕性能的損失,并且與顯熱容量相比,潛熱容量的損失更大。
變頻調(diào)速技術(shù)是通過(guò)改變供電頻率從而改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速,以適應(yīng)空調(diào)區(qū)域負(fù)荷動(dòng)態(tài)變化的需要,與常規(guī)定速空調(diào)相比,具有高效、節(jié)能、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命等特點(diǎn)。本文以某型號(hào)冷凍除濕機(jī)為研究對(duì)象,利用變頻器對(duì)其進(jìn)行變頻調(diào)速控制;用工控機(jī)、PCI-8310數(shù)據(jù)采集卡和傳感器搭建了基于焓差法的除濕機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng),通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)采集運(yùn)行的參數(shù),從而研究變頻調(diào)速控制方式對(duì)除濕機(jī)除濕性能的影響。
1測(cè)量原理和方法
為了衡量制冷壓縮機(jī)在制冷或制熱方面的熱力經(jīng)濟(jì)性,常采用性能系數(shù)COP這個(gè)指標(biāo)。開啟式制冷壓縮機(jī)的制冷性能系數(shù)COP是指在某一工況下,制冷壓縮機(jī)的制冷量與同一工況下制冷壓縮機(jī)軸功率的比值。封閉式制冷壓縮機(jī)的制冷性能系數(shù)COP是指在某一工況下,制冷壓縮機(jī)的制冷量與同一工況下制冷壓縮機(jī)電機(jī)的輸入功率的比值。其計(jì)算式為:
?。?)
其中Q0為壓縮機(jī)的制冷量,We為壓縮機(jī)消耗比功。
根據(jù)式(1)可知,若要計(jì)算出COP值,則需測(cè)出壓縮機(jī)的制冷量和實(shí)際消耗比功,其中壓縮機(jī)實(shí)際功耗可以通過(guò)安裝功率傳感器測(cè)得,而壓縮機(jī)制冷量的測(cè)量本文采取焓差法。焓差法是暖通空調(diào)設(shè)備性能測(cè)試中常用的制冷量(或供熱量)測(cè)試方法,它的原理是:待空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行工況穩(wěn)定后,制冷量Q等于機(jī)組風(fēng)量m與冷卻盤管前后的空氣焓差Δh的乘積,即
Q=m×Δh(2)
根據(jù)這一原理,用焓差法測(cè)定空氣處理機(jī)制冷量時(shí),需要測(cè)出冷卻盤管前后的空氣干濕球溫度或相對(duì)濕度,以計(jì)算出焓差,以及流經(jīng)盤管的風(fēng)量。式(2)忽略了機(jī)組的漏熱,當(dāng)機(jī)組保溫良好且出風(fēng)測(cè)點(diǎn)靠近機(jī)組時(shí),漏熱量很小,可以忽略。應(yīng)用這一原理計(jì)算除濕機(jī)的COP,其具體步驟為:
?。?)計(jì)算濕空氣的焓
濕空氣的焓等于一公斤干空氣的焓加上與其同時(shí)存在的d公斤水蒸汽的焓。
(3)
其中干空氣定壓比熱Cp.g=1.01kJ/(kg℃),水蒸汽定壓比熱Cp.g=1.84kJ/(kg?℃),式中2500為t=0℃時(shí)水蒸氣汽化的潛熱,d為濕空氣的含濕量,t為空氣溫度。
(2)計(jì)算濕空氣的含濕量
濕空氣的含濕量等于取對(duì)應(yīng)于一公斤干空氣的濕空氣所含有的水蒸汽的量。
(4)
其中sh為進(jìn)出蒸發(fā)器的空氣濕度,B為大氣壓力,Pq,b為飽和濕空氣的水蒸汽壓力,Rg,Rq為干空氣及水蒸氣的氣體常數(shù)。
(3)飽和濕空氣的水蒸汽壓力Pq,b
依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式:t=0~200,T=273.15+t;
?。?)其中t為濕空氣進(jìn)出蒸發(fā)器溫度,C1=-5800.2206,C2=1.,C30.,C4=0.*(10-4),C5=0.*(10-7),C6=6.。
(4)計(jì)算壓縮機(jī)的制冷量
根據(jù)蒸發(fā)器熱平衡法:
?。?)其中M為濕空氣密度,Q1為蒸發(fā)器冷損失,K為絕熱層傳熱系數(shù),F(xiàn)為絕熱層外表面積,th為蒸發(fā)器周圍空氣平均溫度,t0為蒸發(fā)溫度。風(fēng)速通過(guò)安裝風(fēng)速傳感器測(cè)得,然后取其平均值。至此以上所有參數(shù)都可以通過(guò)傳感器直接測(cè)量或間接計(jì)算而得,COP值也隨之測(cè)出。
對(duì)傳統(tǒng)除濕機(jī)的耗能、影響設(shè)備壽命的缺點(diǎn),利用變頻器對(duì)除濕機(jī)壓縮機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制,研究除濕機(jī)在變頻調(diào)速控制下的除濕性能特點(diǎn)。制冷性能系數(shù)COP是衡量制冷設(shè)備性能的重要指標(biāo),為研究變頻除濕機(jī)的COP,用工控機(jī)、PCI-8310數(shù)據(jù)采集卡和傳感器搭建了基于焓差法的除濕機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng),系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,采集數(shù)據(jù)精高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,除濕機(jī)頻率越低,節(jié)能越明顯;制冷性能系數(shù)COP隨著頻率(50Hz以下)的減小而增大,壓縮機(jī)的效率也高。因此,變頻除濕機(jī)具有節(jié)能高效的特點(diǎn)。