转轮除湿空调在船舶上应用研究

秦黄辉

摘要：以船用转轮除湿空调系统的热力、电力性能以及除湿量、制冷量为评价指标，研究系统处理空气参数、再生温度对系统性能的重要意義。通过研究发现，处理空气进口的含湿量以及温度会对系统性能造成较大影响。由此可见，海洋环境若在高湿的基础上，存在高温情况，转轮除湿空调具有较强的应用价值。

关键词：船舶；转轮除湿空调；应用

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.06.096

轮船除湿空调属于空调方式的一种体现形式，具有较强的环保性与高效性，受到了陆地领域的广泛应用与大力推广，节能效果十分显著。不过，在船舶方面的应用实例较少。我国著名学者曾提出，转轮除湿空调系统可以将废气余热作为再生热源，这样可以提高系统的节能环保性能；国外著名学者Digiovanni虽然提出了利用除湿转轮预处理空调新风的概念，但并没有深入研究；而后，国外学者在空调系统特点的基础上，提出了四种实施方案，并对方案的有效性进行了实践验证；近些年，杨光海基于以往研究成果的引导，利用相关实验平台，初步研究了空调系统运行性能，实验表明，海水温度、转轮转速并不会对系统性能产生显著影响。本文借鉴前人理论，以系统处理空气参数、再生温度对系统性能的重要意义为研究对象展开如下讨论。

1转轮除湿空调系统的研究现状

转轮除湿空调系统即借助干燥剂转轮，对潜热负荷进行处理，借助蒸发冷却器，对显热负荷进行处理。转轮除湿空调系统的首个专利为1955年的Pennington，基于ARI工况下，其热力性能参数的最大值不超过0.8。之后相关科研人员对再循环模式进行了循环性综合处理，不仅提高了制冷空间的制冷量，采取通风模式，促使换热器的气流温度实现了大幅度降低。这种有机结合再循环模式以及通风模式的基础机制便是增设转轮换热器，虽然有效强化了系统性能，但仍存在风量不足的缺陷。

在上世纪下叶，Maclaine提出了SENS模式，应用该种模式，在特定条件下，系统热力性能参数的最优值可以超过2.0。其作业具体流程为：干燥转轮对外界空气进行除湿处理；然后转轮换热器对其进行冷却处理，继而将其混合到室内循环空气中，将混合气体引入以小型冷却搭冷却水为冷却介质的冷却盘管，然后对冷却空气进行分流处理，一部分为室内实现空调利用，另一部分为冷却塔利用，然后对冷却水进行蒸发冷却，完成后，排放于大气中。利用化热器对室外再生空气进行初步加热，然后利用太阳能加热处理，当其符合再生温度后，利用干燥剂转轮对其进行处理，最后将热湿空气排放于室外。据相关实验表明，如果环境湿度、温度均达到26℃，系统热力性能参数的最大值为2.45。此后，相关研究人员还提出了DINC模式，相对比通风模式而言，应用此模式，蒸发冷却器由直接方式形成了间接、直接线组合的方式。此种模式，有效分离了系统的湿符合以及热负荷处理作业，具体流程如图1所示。

对再生空气进行加热处理，是船用转轮除湿空调系统的主要运行能耗，由于系统耗电量较小，所以，参考COPt，可以对系统的能量利用率进行合理有效的评价。

3船舶转轮除湿空调实验分析

现阶段，船舶节能减排的主要措施是回收、利用船舶余热。由于船舶具有非常丰富的余热资源，余热的主要来源便是船舶的主机废气，其余热量的总量所占比约为30%，并且由于品位较高，排烟温度也非常高，据相关数据表明，其排热温度的最大值可以达到400℃，最小值也不低于260℃。普遍而言，船舶上均配有余热锅炉，通过余热锅炉对主机废气中的余热进行有效回收与利用，可以产生一定量的高温蒸汽，此种蒸汽多为压强在0.7MPa左右的低压饱和蒸汽，其对应温度约为165℃。这种蒸汽具有多重用途，例如，保温、燃油加热等，不过，这些用途并没有将废弃余热的利用价值充分体现：假设一只船舶为干货船，其容量为1.3万吨，主机功率=7500kW，余热锅炉的出口排气降为每小时1400kg，保守计算，排气废热总量的三分之一便可以满足该船舶在用汽方面的需求。船舶的余热量、除湿量均较大，应用转轮除湿空调系统，可以有效实现节能减排。

船舶航行存在时间短区域跨度大的特点，导致其外部环境参数变幅非常大。基于我国相关标准要求的指导，本次实验的外部空气干球温度在34℃左右，湿度为68%；内部空气干球温度在26℃左右，湿度为48%，且新风比的最小值不低于50%。海水温度约为31℃，系统转轮速度为每小时8转，送风温度约为18℃，辅助制冷机的蒸发气体表温度约为14℃。

4结语

在海洋环境下，转轮除湿空调在船舶上的实际应用过程中，其系统运行工况会随着航行地点、环境气候条件而产生剧烈变化。本文通过研究表明，再生温度会在很大程度上影响转轮除湿空调系统的运行能效，因此，在实际应用过程中，应合理选择并综合考虑再生温度值，确保其不会超出100℃-200℃的范围。如果转轮除湿空调系统的干燥剂材料以及基体结构处于特定时，系统处理空气流量将存有最优值。除此之外，系统处理空气的进口温度会大幅度影响系统的Q值与COPt值，因此，相关人员可以大力回收利用系统的回风能量，这样可以有效提高系统的节能环保性能。而且海洋环境由于温度与湿度均较高，在船舶上应用转轮除湿空调系统，可以创造良好的整体效益。

参考文献

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