246 衣物干燥节能分析

246 衣物干燥节能分析

●语音讲解-基础

 基础参数

设衣物干燥处理量为100件/小时，每件衣物湿重为1kg，其中待除去水分重0.5kg，干燥衣物重0.5kg；衣物采用隧道式干燥方式，即湿衣物从隧道的一端进入，在隧道内随机械装置向前移动，衣物中的水分不断汽化排出，待衣物中水分含量达到要求值时，从隧道的另一端移出，衣物在隧道中的停留时间为1小时。

热风与衣物在隧道中逆向运动；近似认为衣物在隧道中匀速干燥，忽略湿衣物预热和干燥系统的散热损失（折合入衣物中水分的汽化潜热中），认为热风在隧道中放出的热量全部用于衣物中水分的汽化，且取汽化潜热为2600kJ/kg.

取环境空气温度为20℃，相对湿度为60%。

设衣物干燥装置每天运行10小时，每年运行300天，电价按1.0元/kWh计算。

基本型衣物干燥装置

基本型衣物干燥装置的构成及工作过程如下图。

图中20℃的环境空气被电加热器加热至66℃进入干衣隧道，在干衣隧道中热干空气将衣物升温且使其中的水分汽化；随着热干空气在隧道中的流动，其温度逐渐降低，所含水蒸气量逐渐增加，到隧道出口时变为40℃的废气排出。

20℃，60%的空气中水蒸气的含量为0.00885kg(水蒸气)/kg(干空气)：被加热后进入隧道内从衣物中吸收的水蒸气量为0.01 kg(水蒸气)/kg(干空气)，出隧道的废气中的水蒸气含量为0.01885 kg(水蒸气)/kg(干空气).

衣物中水分的去除速率为：

100(件)*0.5(kg/件)/3600(s)

=0.01389kg(水蒸气)/s

所需的空气流量为：

0.01389/(0.01885-0.00885)

=1.389kg(干空气)/s

电加热器耗电功率约为：

P₁=1.389*1.0*(66-20)

=63.89kW

每年耗电量及耗电费用约为（10小时/天，300天/年）：
E₁=63.89kW*10h/d*300d

=191670kWh

C₁=E*1=191670元

●研讨

出隧道废气的温度能否再低些？在没有限制？如何控制出隧道废气的温度？

●语音讲解-旁通型和热管型

 旁通型衣物干燥装置

旁通型衣物干燥装置的构成及工作过程如下图。

图中出隧道的废气一部分排入环境，另一部分旁通返回，与20℃的环境空气混合后被电加热器加热至66℃进入干衣隧道，在干衣隧道中加热衣物并将衣物中的水分汽化带走。

由于进入加热器的空气中混合了隧道排出的温度较高、湿度也较高的废气，使进入隧道的热干空气中的水蒸气含量增加，可能影响衣物的干燥速率；同时也使进入加热器的混合空气温度高于环境空气，使加热器功率降低。

旁通型装置中电加热器耗电功率约为：

P₂=1.389*1.0*(66-25.6)

=56.12kW

每年耗电量及耗电费用约为（10小时/天，300天/年）：
E₂=56.12kW*10h/d*300d

=168360kWh

C₂=E*1=168360元

●研讨

出隧道废气中旁通部分的比率有没有限制？如何调控？

热管型衣物干燥装置

热管型衣物干燥装置的构成及工作过程如下图。

图中是将出隧道的废气蕴含的热能通过热管回收用于预热进入加热器的环境空气，从而降低加热器的耗电量。

热管型装置中电加热器耗电功率约为：

P₃=1.389*1.0*(66-35)

=43.06kW

每年耗电量及耗电费用约为（10小时/天，300天/年）：
E₃=43.06kW*10h/d*300d

=129180kWh

C₃=E*1=129180元

●研讨

环境空气被热管预热后的温度高低受哪些因素影响？

热管型装置中的热管宜采用哪种型式的热管？

●语音讲解-太阳能型和热泵型

 太阳能辅助型衣物干燥装置

太阳能辅助型衣物干燥装置的构成及工作过程如下图。

图中取太阳能保证度约为50%，相当于用太阳能承担基本型装置中加热器负荷的50%，即将环境空气预热至43℃，再进入加热器用电进一步加热为66℃后送入隧道。

太阳能辅助型装置中电加热器耗电功率约为：

P₄=1.389*1.0*(66-43)

=31.95kW

每年耗电量及耗电费用约为（10小时/天，300天/年）：
E₄=31.95kW*10h/d*300d

=95850kWh

C₄=E*1=95850元

●研讨

如何提高太阳能辅助衣物干燥装置的太阳能保证度？

太阳能辅助衣物干燥装置的太阳能集热器可采用哪些型式？

热泵型衣物干燥装置

热泵型衣物干燥装置的构成及工作过程如下图。

图中通过热泵吸收出隧道废气中蕴含的热能，用来将20℃的环境空气直接加热至66℃送入干衣隧道（可不再配置电加热器）。

热泵型装置中热泵的性能系数可约为4.0，热泵压缩机耗电功率约为：

P₅=1.389*1.0*(66-20)/4.0

=15.97kW

每年耗电量及耗电费用约为（10小时/天，300天/年）：
E₅=15.97kW*10h/d*300d

=47910kWh

C₅=E*1=47910元

●研讨

热泵的性能系数主要受哪些因素影响？

电耗及费用综合对比

以基本型为基准，后四种节能型衣物干燥装置的年电耗及费用节能额度为（10小时/天，300天/年）：

旁通型年节能额度：

191670-168360=23310kWh(元)

热管型年节能额度：

191670-129180=62490kWh(元)

太阳能辅助型年节能额度：

191670-95850=95820kWh(元)

热泵型年节能额度：

191670-47910=143760kWh(元)

●节能管理-研讨

如何对上述各方案进行综合评估？方案优选时有哪些标准？哪种方案的性价比最高？

是否还有其他节能型衣物干燥方案？

衣物干燥过程中装置的散热损失、干燥后衣物蕴含热能的损失等如何减少？

上述各方案的变工况特性如何？以基本型为例，环境空气温度和湿度变化时对装置的性能有哪些影响？

上述各方案中如何进行精细优化？以基本型装置为例，如何结合衣物特性及干燥质量、干燥速率要求，对空气流量、空气进隧道温度、空气在隧道中布置、空气出隧道温度等进行优化？

上述各方案是否可进行组合优化，如太阳能与热泵等？

上述各方案中的成本（装置投资）如何优化？

湿衣物中的含水率可否进行优化？

实际衣物干燥过程中存在降速干燥段，以基本型装置为例，如何对该阶段进行节能优化管理？