转轮除湿机在锂电池生产车间空调系统中的应用

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以上两路系统各点空气状态参数见表 4。气流的
湿系统的出风含湿量可以达到小于 0.02g/kg 干的标准, 因此,本次车间的送风含湿量 ds 按照 0.02g/kg 干设计。 送风量按下式计算:
具体流程路径如图 1 所示。
表 4 系统Ⅰ各点空气状态参数
Ls
=
Wn ρ(dn -
d)s
计算得车间送风量为:
ts = tn - Δt 式中 tn —室内温度,℃。
则计算出车间送风温度为:
(5)
ts = tn - Δt = 25 - 6=19℃ (6)系统送风含湿量:送风含湿量的计算公式为:
ds = dn -
Wn 1.2 Ls
式中 dn —室内空气含湿量,g/kg 干。
则计算得车间送风含湿量为:
(6)
ds = dn -
根据上述计算,系统Ⅱ配置 1 套组合式 空调机组,单套送风能力为 30 000m3/h,车间 送风系统全部经过转轮处理。在空气处理过 程中,空气处理系统分又为两个子系统,一 个为车间空气处理系统,另一个为转轮再生
图 1 转轮除湿机组流程
空气处理系统,下面分别就这两个系统简要 阐述:
由于车间相对湿度控制为不大于 30%,即室内空
中的水分成为结晶水,吸附 动运行;但设备复杂,
载体通过加热而被再生
且需要再生
空调除湿的方法很多,常见的 有:升温除湿、冷冻除湿、溶液除湿、固体除湿和干式除 湿等[2],其中,转轮除湿为干式除湿中的一种。各种类型 的除湿机适用于不同场合,具体特征见表 1。
1.2 锂电池生产车间工艺要求及对应系统选择
锂电池生产车间工艺要求,见表 2。 分析工艺条件得出,该车间的空调系统应划分为 两个,其中系统Ⅰ相对湿度小于 30%,系统Ⅱ相对湿度 小于 1%。为了简明直观分析,现将各系统工况情况列 于表 3。
(5)车间送风温度根据公式(5)计算,计算得
回风
回风
车间送风温度为:
M
N
转轮
回风阀
A
B 回风阀 C
DE
F
G
AW1
新风
干空气,送入室内
新初 表 风效 冷 阀过 盘
滤管 器
再生排风机
湿空气排风
车间送风机 加热盘管
新风
加表 中
热冷 效
盘器 过



ts = tn - Δt =21- 1.5=19.5℃ 2.2.2 系统流程及各状态点确定
处理系统,下面分别就这两个系统简要阐述:
(1)车间空气处理系统的气体处理流程:室外新风
(A)经过过滤后进入一级表冷器,将空气中大部分水
汽通过冷冻除湿的方法除去,得到低温饱和湿空气
(B),再与室内回风(M 状态点)混合至 C 工况,进入转
轮除湿机进行除湿处理,得到高温低湿空气 (D 状态
点),该气体再与室内的空气(N 状态点)混合后至(E)
状态点,经过风机温升(F 状态点)送至表冷器进行显
热降温至 G 状态,最后通过中效过滤器及管路系统送
至车间进行热湿交换,经过热湿交换的空气再进入空
调箱降温除湿,如此循环。
(2)转轮再生空气处理系统流程:室外新风经过加
15 No.5/2011
总第141期 第32卷
制冷空调 Refrigeration Air Conditioning
Wn 1.2 Ls
=5-
25 000 1.2×60 000
=4.65g/kg 干
2.1.2 系统运行流程及各状态点确定
根据上述计算,系统Ⅰ配置两套组合式空调机组, 单套送风能力为 30 000m3/h,其中,转轮除湿系统的处
理能力为 10 000m3/h。空气处理系统中又为两个子系
统,一个为车间空气处理系统,另一个为转轮再生空气
14 No.5/2011 总第141期 第32卷
专题研讨
制冷空调 Refrigeration Air Conditioning
& Electric Power Machinery 与电力机械
表 2 锂电池生产车间工艺要求
空调及净化 房间名称
(ISO 标准)
装配间
空调
激光焊接间 空调
烘烤间
空调
注液间
(4)
式中 m —空气质量,kg;
ρ —空气密度,kg/m3;
v —空气体积,m3。
可以计算得车间送风温差为:
Δt = Qn =6℃ 1.01m
该送风温差满足《采暖通风与空气调节设计规范》
GB50019- 2003 中表 6.5.7“工艺性空气调节的送风温
差”的相关要求。
(5)车间送风温度:送风温度按下式计算:
冷降温,就可以满足车间除湿的要求。
况,经表冷降温后(E),大部分空气进入二级转轮进行
2.1.3 系统气流组织
转轮除湿,得到低湿空气(F),经过风机送至加热器进
由于车间的温、湿度控制均较为严格,系统气流组 行显热处理至 G 工况后,通过中效过滤器及管路系统
织采用上送下侧回的方案。
送至车间进行热湿交换,经过热湿交换的空气再进入
16 No.5/2011 总第141期 第32卷
气含湿量

固体除湿 利用某些固体表面的毛细管 设备简单,投资和运行成 适用于除湿量小,要求
作用或相变时的蒸汽分压 本均较低;但除湿性能 露点温度低于 4℃的
力差吸附、吸收空气水分
不太稳定,且需要再生 场合
干式除湿 湿空气通过吸湿材料加工成 吸附面积大,性能稳定, 使用温度范围宽,特别 的载体,在水蒸气分压力差 能连续除湿,湿度可 适用于低温、低湿状 的作用下吸附或吸收空气 调,除湿量大,能全自 态下应用
(7)
项目
AB C D
干球温度,℃ 34.6 15 22 39
相对湿度,% 75 95 39.4 9
E
F
GMN
18 19 19 25 25
36 33.8 33.8 25 25
Ls
=
Wn ρ(dn -
=
6500
d)s (0.2- 0.02)×1.2
=30 000 m3/h
(4)系统送风温差根据公式(3)计算得车间送
空调
温度 ℃ 25±2 25±2 25±2 21±2
相对湿度 % ≤30 ≤30 ≤30 ≤1
面积 m2 550 300 150 100
车间人数 个 90 30 5 30
表 3 系统除湿方案选择
名称
除湿方案
系统Ⅰ 车间相对湿度为<30%(按照 25%设计),且车间温度为 25± 2℃,由焓湿图可以查出,该工况下的露点温度为:3.6℃,含 湿量为 5g/kg 干,且车间面积较大,所以系统采用转轮除湿系 统。
制冷空调 Refrigeration Air Conditioning
与电力机械 & Electric Power Machinery
专题研讨
转轮除湿机在锂电池生产车间空调系统中的应用
张琪
(信息产业电子第十一设计研究院,江苏 无锡 214071)
摘要:基于锂电池生产车间的工艺需求及合理的除湿系统配置,着重介绍转轮除湿机在不 同温、湿度工况下的处理流程,从而达到工艺生产环境需求。
人员湿负荷,可根据公式(1)计算得:
生空气的排气,具体在二级转轮再生系统中陈述;2)二
Wn =0.001N g =0.001×30×140 =4.2kg/h 由于该车间工艺要求较高,所以,系统室内湿负荷
级转轮再生系统:二级转轮再生的再生气体有一定含 湿量要求,由于室外空气含水量较高,尽管加热后,其
整体考虑取 6.5kg/h。
度高于 4℃的场合
冷凝析出
溶液除湿 通过空气水蒸气分压力与除 除湿效果好,且有清洁空 适合于除湿量大,室内
湿溶液表面饱和蒸汽分压 气的功能;但设备复 显热比小于 60%、空
力之差为动力,水蒸气由气 杂,初投资高,再生需 气 出 口 露 点 温 度 低
相向液相传递,从而减少空 要有热源,冷却耗水量 于 5℃的系统
1 系统选择
1.1 除湿系统简介
表 1 各种除湿方法的比较
除湿方法
工作原理
特点
适用场合
升温除湿 湿空气通过加热,等焓升温, 简单且造价低;但温度升 没有温度要求的场合
相对湿度降低

冷冻除湿 将湿空气温度降低至露点温 系统稳定,但造价及运行 适 合 用 于 空 气 露 点 温
度以下,湿空气中的水蒸气 费用较高
与电力机械 & Electric Power Machinery
专题研讨
热盘管加热后进入转轮除湿机,将转轮中的结晶水加 极高,因此车间空调送风量先按照带走室内湿负荷进
热蒸发经风机排至室外,转轮中的吸湿剂得以干燥再 行计算。根据与转轮除湿厂家反复沟通和测试,转轮除
生,从而循环使用。转轮再生过程所需的具体风量,一 般根据转轮除湿厂家提供的技术参数为依据。
调系统,车间正压不小于 10Pa,车间湿负荷只考虑人员
湿负荷,可按下式计算[3]:
Wn = 0.001N·g 式中 Wn —室内湿负荷,kg/h;
N —空调区域内的总人数,个;
(1)
g —1 名成年男子小时散湿量,g/h。
车间湿负荷计算值为:
Wn=0.001N·g=0.001×125×175=21.8kg/h 由于该车间工艺要求较高,所以,系统室内湿负荷
(1)车间空调系统气体处理流程:室外新风(A)经
气含湿量为 5.00g/kg 干,所以,转轮的再生空气利用新 风加热干燥后,便可实现转轮的再生;同时,该系统空
过过滤后进入一级表冷器,将空气中大部分水汽通过 冷冻除湿的方法除去,得到低温饱和湿空气(B),经一
调风量部分进入转轮,部分空气由车间直接回风至表 级转轮除湿至 C 工况,再与室内回风(H)混合至 D 工
风量,m3/h 3000 3000 10 000 10 000 30 000 30 000 30 000 7000 20 000 风温差为:
含湿量,g/kg 干 22.8 10.2 6.5 3.95 4.65 4.65 4.65 5.00 5.00 注:转轮参数采用多乐转轮除湿公司提供的资料。
Δt = Qn = 15×3600 = 1.5℃ 1.01m 1.01×1.2×30000
关键词:转轮除湿机; 湿度处理; 系统运用; 系统再生
中图分类号:TU834
文献标识码:B
文章编号:1006- 8449(2011)05- 0014- 04
0 引言
空调系统的设置,目的在于控制 房间的温、湿度。对于舒适性空调而 言,温、湿度的控制范围较宽,温度范 围:18~28℃,湿度范围:30%~65% [1];对于工艺空调来讲,不同的工艺, 其环境温、湿度要求各不相同。就锂 电池生产车间而言,其主要工艺车间 环境温、湿度主要有两种:1)激光焊 接间、装配间等,温度要求为 25± 2℃,相对湿度要求小于 30%;2)注 液间,温度要求为 21±2℃,相对湿 度要求小于 1%。这两种环境要求差 异较大的车间,其空调系统要独立考 虑,尽管都采用转轮除湿系统,但转 轮除湿机组的配置却存在很大差异。
水蒸气Βιβλιοθήκη Baidu压力降低,但仍高于吸湿剂的水蒸气分压力;
(2)车间冷负荷:设计采用鸿业专业计算软件进 采用相对干燥的空气来进行转轮再生便克服了这个难
行,计算得室内冷负荷为:
题。所以,在该系统中,二级转轮再生气体采用了一级
Qn =15kW (3)系统风量:由于该车间工艺要求室内相对湿度
转轮处理与室内回风混合后的干燥空气 (含湿量为 0.40 g/kg 干),经对二级转轮二次再生后至(J)工况,空
2.2 系统Ⅱ方案设计
空调箱除热去湿,如此循环。
2.2.1 系统参数计算
(2)转轮再生系统气体处理流程:1)一级转轮再生
(1)空调系统需带走湿负荷计算:由于车间采用工 系统:一级转轮再生系统的原理同系统Ⅰ的转轮再生
艺空调系统,车间正压不小于 15Pa,车间湿负荷只考虑 系统,不同在于该系统的再生空气来自于二级转轮再
整体考虑取 25kg/h。
(2)车间冷负荷:设计过程中,车间的冷负荷计算
采用鸿业专业计算软件进行,计算得室内冷负荷:
Qn = 120kW (3)系统送风量:根据工艺空调车间的要求,车间
的温度要求为 25±2℃,相对湿度≤30%,同时考虑车
间温、湿度的均匀性,按照 20 次 /h 换气次数计算系统
风量,可按下式计算:
Ls = S·h·n 式中 Ls —送风量,m3/h;
S —面积,m2;
(2)
h —吊顶高度,m;
n —换气次数,次 /h。
可计算得车间送风量为:
Ls =S·h·n = 1000 × 3 × 20 = 60 000m3/h (4)系统送风温差:送风温差的计算公式为:
Δt = Qn 1.01m
(3)
m=ρ v
系统Ⅱ 车间相对湿度为<1%(按照 1%设计),且车间温度为 21± 2℃,由焓湿图可以查出,该工况下的露点温度为:- 33.6℃,
含湿量为 0.2g/kg 干,所以系统采用转轮除湿系统。
注:该项目位于江苏无锡
2 系统设计(仅夏季工况)
2.1 系统Ⅰ方案设计
2.1.1 系统参数计算
(1)空调系统需带走湿负荷:由于车间采用工艺空
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