转轮除湿技术的应用及维修研究概述

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摘要：近年来，随着社会发展，我国的科学技术水平得到进步。除湿是工农业生产和人们日常生活中常见的问题，新型除湿技术的研究与开发成为能源和环境研究领域的一项重要课题，转轮除湿技术是在实际工程中应用最广泛的固体吸附式除湿技术之一。今从吸附除湿材料、效率评价、转轮数值模型、传热传质分析理论、再生热源以及实际工程应用等研究方向，对转轮除湿技术进行较为全面的阐述。

关键词：转轮除湿;吸附除湿材料;效率评价

引言

湿度和人们的生产生活具有密切联系。无论是生活时所处的环境，还是生产活动中所需要的条件，都是一个不可忽略的因素。如对于舒适性，夏季空调相对湿度宜维持在40%～80%、冬季采暖相对湿度宜维持在30%～60%。此外还有其他领域对湿度的要求不同。当今社会，随着人类社会的发展，人们对于环境中湿度的要求越来越高，而除湿技术也已经在生活、生产中广泛运用。除湿技术有很多种类，并且在不同的环境中除湿的要求也不同。介绍了舒适性空调、设备用气等领域的除湿要求，并以露点为依据对除湿进行了等级划分。除了除湿要求不同之外，除湿系统所需要的装备成本、能耗与后期维护等也各不相同。综上所述，目前的较多研究和应用均涉及到除湿领域，所以本文以文献综述的方式对一些除湿技术进行原理的介绍以及较为详细的分类，并针对近来的除湿研究从优缺点、全生命周期以及耦合系统等方面对其进行简略分析。

1转轮除湿技术原理

吸附转轮主要靠转轮上高效硅胶（mSiO 2 nH 2 O）强大的水蒸气吸附能力除湿。轮转主要以玻璃纤维和耐热陶瓷为基材，将高效硅胶以多孔蜂窝状涂布在基材上制作而成。除湿转轮以 8～10r/h 的速度转动，当待除湿的回风通过转轮处理区时，硅胶通过巨大的表面质点与风中的水分子相吸，将水蒸气吸附在固体物质表面，水蒸气发生相变并释放潜热，转轮吸收水分达到饱和状态，被处理的干热空气通过送风总管送入货舱或工作空间；当转轮转到再生区域时，被加热到 110～180℃的再生风通过再生区域将硅胶的水分加热汽化带走，排至外部空间中，从而使硅胶恢复吸附能力，实现连续循环作业的目标。吸附转轮除湿原理图见图1。

2吸附与转轮除湿分类

吸附转轮除湿装置一般分为除湿区和再生区。吸附转轮除湿根据除湿区吸附装置分为固定床式和旋转式，而旋转式一般为蜂窝状式转轮。固定床式系统一般采用间歇式的工作方式，可通过切换实现两个固定床交替除湿和再生的过程，从而使系统连续除湿。旋转式除湿器一般以蜂窝状式转轮作为主体，该结构用载有固体吸附剂的特殊复合耐热材料制成。内用隔板分别为270°和90°的两个扇区，前者除湿，后者再生。

3传热传质分析理论

传热传质分析理论是通过对传热过程的分析和求解来预测传质过程中传质行为的一种研究方法。总结了势函数－效能分析方法，F1－F2势函数图。E．VanDenBulck等进一步完善了势函数分析法，提出了利用效能－传热单元数（ε－NTU）法对除湿转轮进行系统设计的思想，并且对除湿转轮进行了第二热力学分析，从提高除湿过程的可逆性方面，对如何改进除湿性能进行了有益的探讨，研究了具有无限大传递系数的理想除湿转轮，在周期性操作时，绝热流动熵的产生及各种不可逆性产生的原因;指出理想除湿转轮的第二定律效率是操作条件（转轮转速、再生温度和空气质量流量）的函数，而实际除湿转轮（即具有有限传递系数的除湿轮）的第二定律效率是传热单元数NTU的函数;得出了即使除湿转轮以最小能量操作，也能够产生最大第二定律效率的结论。Collier等将波形分析法引入改进干燥冷却系统性能的分析中去，很好地解释了分段再生技术对系统性能的改进。Lavan等也用波形分析法对吸附剂材料特性与系统性能的关系进行了阐述。张学军等提出了优化除湿转轮性能的峰值分析法，利用峰值分析法和波形分析法对除湿转轮的再生过程和除湿过程进行了详细的分析，讨论了系统参数对再生空气出口含湿量峰值大小、迁移时间及其在温湿图上分布波形的影响，提出了一系列的单参数优化和系统设计方案。

4转轮除湿空调技术的工程应用

转轮除湿技术由来已久，早在 1949 年，PenningtonN． A．就获得了转轮除湿技术的专利，提出的Pennington循环至今证明是最有前途的。转轮除湿空调技术相比机械制冷空调有诸多优点，它设备体积小，安装简便，处理露点温度低，可利用太阳能、工业废气废热等余热作为再生热源，不产生腐蚀，控制简单等，所以在现实生活和生产中得到大量应用。

在21世纪初，我国在大型钢结构桥梁中已采用除湿系统进行干燥除湿防腐保护，使所有钢体内部接触的空气的相对湿度被控制在最低范围内，从根本上降低钢箱梁、锚室、鞍室、缆索、索塔内部腐蚀生锈的可能性。且采用具有良好的操作界面PLC控制系统，可数字化显示各种重要温度，并可突出显示各主要部件运行状态。遇到故障时，可自动诊断，并指示故障种类。以确保大桥的设计寿命及安全使用。经特大型桥梁除湿系统维护管理技术研究院表明，除湿系统的广泛应用可成功解决钢结构大桥在长期处于较高湿度环境下出现较为严重腐蚀的现像。

近年来除湿设备在商业领域已占据一席之地，改善室内环境和改善空气品质的两个商业应用已经形成。郭庭梧将国内自主生产的转轮除湿机应用到夹层玻璃合片室空调设计;苏建、李福建等将转轮除湿技术应用到农业领域，在种子干燥、蔬菜冷库中得到有效利用。王晓娟和陈中权分别在医药厂房中采用转轮除湿技术，其中由于工程需求相对湿度要求高（≤20%），后者采用了冷冻、转轮除湿相结合的干式除湿法，达到了良好的工程效果。此外，转轮除湿在大型超市、金库通风、ZIP 磁盘制造、室内滑冰场、以及电池厂房、烟草仓库、游泳馆、动物实验室、燃气轮机系统和实验室等许多领域得到广泛应用，表 1归纳总结了转轮技术工程应用特点和说明。

结语

吸附转轮除湿技术在工业领域有广泛的应用，但在纸浆船上应用时存在技术方面的挑战。纸浆货最佳存储环境为温度 25℃1℃、相对湿度 50%5%，而海上空气环境一般为温度 15～40℃、相对湿度 60%～80%，结合纸浆船的布置和维护管理特点，决定对纸浆船上的除湿系统采用集中处理和通风总管的布置方式，有效节约布置空间和提高设备的可靠性，同时采用防火风闸与普通蝶阀串联的方式消除通风总管对货舱防火分隔和破舱稳性的影响。对货舱内低密度的干热除湿空气从舱底经过纸浆堆码空隙或气囊间隙上升流动的过程进行有限元模拟评估，从而优化计算出进口风和出口风的具体布置和风口流通面积，实现货舱内除湿空气循环流动，从而取得最佳的除湿效果。采用温湿度传感器和 PLC 实时采集和控制全船货舱的温度和湿度参数，实现整个除湿系统的集中自动控制和管理。

参考文献

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