CN115978662A - 一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统及方法，涉及转轮除湿领域，该系统包括转轮除湿机、送风管道、回风管道和车间干燥房；所述转轮除湿机包括对室外新风进行干燥的处理区，所述车间干燥房和所述处理区之间通过所述送风管道和所述回风管道连通；所述送风管道用以将经过所述转轮除湿机干燥过的室外新风送入到所述车间干燥房中，所述回风管道用以将所述车间干燥房流出的部分气体送回到所述转轮除湿机中；在回风管道上至少设置有两个位于不同位置处的温湿度传感器。该系统能够检测回风管道是否发生泄漏并能够检测出回风管道上的哪个位置发生了泄漏。

Description

一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统及方法
技术领域
本发明涉及转轮除湿领域，特别是涉及一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统及方法。
背景技术
转轮除湿是一种成熟可靠的低湿度环境控制技术，广泛应用于对环境湿度有严格要求的场合，如锂电池、医药、食品、半导体等行业。由于生产工艺对空气湿度非常敏感，在连续生产过程中需要避免车间外部的湿空气泄露到车间内部，控制车间内的湿负荷。
转轮除湿系统由转轮除湿机和风管组成，其中风管又包括室外新风管、室内送风管、室内回风管和转轮除湿机再生风管。由于室内回风管内部是负压，如果密封效果差，室外湿空气极易泄露进入室内回风管，大幅增加转轮除湿机所承担的湿负荷。当泄露量超过转轮除湿机的设计除湿余量后，车间内部的相对湿度就无法保证，进而影响到产品质量。转轮除湿系统的回风管往往架设在洁净车间的顶部，施工空间狭小，且长度一般超过30米，由多段风管、弯头、软连接组成，泄露点检测的难度很大。
目前，在转轮除湿领域尚无检测回风泄露的简易有效的方法，如果车间湿度无法满足设计要求，通常需要对全部回风管段重新进行打胶密封处理，费时费力，而且由于无法找到真正的泄露点，再次发生泄露的可能性很大。
在矿井通风领域，授权公告号CN104131840B的发明专利介绍了一种基于空气状态参数的矿井外部漏风率的测定方法及装置，该方法在回风井、风机房地面和风硐等三处设置温湿度传感器和大气压力传感器，通过测量三处测点的大气压力、干球温度和相对湿度计算各测点空气的含湿量和比焓值，从而实现对矿井外部漏风率的测定。由于矿井通风对漏风率要求低，且没有送、回风管系统，该方法没有涉及到泄露位置的检测；同时，由于需要采用温湿度传感器和大气压力传感器，增加了测量的复杂性和测量结果的误差。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统及方法，通过对回风管道进行泄漏检测，能够较为准确地发现泄漏点。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统，包括转轮除湿机、送风管道、回风管道和车间干燥房；所述转轮除湿机包括对室外新风进行干燥的处理区，所述车间干燥房和所述处理区之间通过所述送风管道和所述回风管道连通；所述回风管道用以将所述车间干燥房流出的部分气体送回到所述转轮除湿机中，所述送风管道用以将经过所述转轮除湿机干燥过的室外新风和回风送入到所述车间干燥房中；在回风管道上至少设置有两个位于不同位置处的温湿度传感器。
优选地，所述温湿度传感器在所述回风管道上的位置可调整。
优选地，所述温湿度传感器为风管插入式温湿度传感器。
优选地，所述转轮除湿机包括送风口、一次回风口、二次回风口和室外新风口。
优选地，所述回风管道包括回风主管和多个回风支管，所述回风主管的一端分别与多个所述回风支管连通，所述回风支管设置于所述车间干燥房内部；所述回风主管的另一端分别与所述一次回风口和所述二次回风口连通。
优选地，所述回风主管与所述一次回风口的连接位置处和所述回风主管与所述二次回风口的连接位置处均设置有温湿度传感器。
本发明还提供了一种回风泄漏检测方法，包括如下步骤：
步骤1：将待检测的回风管道部分的两端插入温湿度传感器，并读取相关参数；
步骤2：根据所述相关参数计算饱和水蒸气分压力pws；
步骤3：根据所述相关参数和所述饱和水蒸气分压力pws获取检测点的空气含湿量；其中检测点的空气含湿量的计算公式为
Figure BDA0003971927980000021
W表示空气含湿量，单位kgw/kgda；pw表示空气的水蒸气分压力，单位Pa；p表示大气压力，单位Pa；
步骤4：根据检测点的空气含湿量计算两检测点之间的漏湿量；其中，漏湿量的计算公式为mleak＝ρairF(W2-W1)，mleak表示相邻两测点之间风管的漏湿量，单位kg/h；ρair表示空气密度，取值为1.2kg/m3；F表示系统回风量，单位m3/h，W1和W2为两测点的空气含湿量；
步骤5：根据所述漏湿量计算漏风量；其中，漏风量的计算公式为
Figure BDA0003971927980000031
Fleak表示相邻两测点之间风管的漏风量，单位m3/h；Woa表示回风管外空气的含湿量，单位kgw/kgda；
步骤6，根据所述漏风量计算漏风率；其中，漏风率的计算公式为
Figure BDA0003971927980000032
Figure BDA0003971927980000033
优选地，所述相关参数包括温度t和相对湿度
Figure BDA0003971927980000035
优选地，在步骤2中，饱和水蒸气分压力pws的计算公式如下：
Figure BDA0003971927980000034
其中，T表示空气的热力学温度，单位为K，T＝t+273.15，C1～C6为常数。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)该系统能够容易地检测回风管道中是否发生泄漏以及对泄漏的位置进行定位，进而避免了目前采用的对回风管道的所有接口处进行重新密封，甚至重新连接的麻烦，节省了时间，提高了生产效率，同时也降低了使用成本。
2)该温湿度传感器采用风管插入式温湿度传感器，使用非常方便，能够根据需检测回风管道上几乎任意位置的参数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明的一个优选实施例的原理图；
图2是本发明提供的基于转轮除湿机的回风泄漏检测方法流程图。
符号说明：1、转轮除湿机；2、室外新风口；3、一次回风口；4、二次回风口；5、送风口；6、风管管段连接法兰；7、回风主管；8、车间干燥房；9、回风支管；10、单层百叶风口；11-14均为温湿度传感器。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
如图1所示，一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统，包括转轮除湿机1、送风管道、回风管道和车间干燥房8，所述转轮除湿机1和车间干燥房8通过送风管道和回风管道相连通，所述送风管道用以将经过转轮除湿机1干燥过的室外新风和回风送入到车间干燥房8中，所述回风管道用以将车间干燥房流出的部分气体(即回风)送回到转轮除湿机1中。
所述转轮除湿机1至少包括对室外新风进行干燥的处理区，室外新风从室外新风口2进入到处理区，位于处理区内的转轮对流经其的室外新风进行干燥，经过干燥后的室外新风通过送风口5并经过送风管道进入到车间干燥房8中。具体地，转轮以及处理区的工作原理属于现有技术，此处不再详述。
所述回风管道包括与车间干燥房内部连通的多个回风支管9和一端与多个回风支管同时连通的回风主管7，所述回风主管上设置有风管管段连接法兰6，所述回风主管7的另一端分别与设置在转轮除湿机1上的一次回风口3和二次回风口4连通。所述一次回风口3与处理区的室外新风口2连通，二次回风口4与处理区的出风口连通，由于回风管道内为微负压(即内部气压小于外部气压)，这样如果泄漏，外界气体很容易进入到回风管道内进而增加了回风的湿度。回风管道中的回风相对外界湿度较低，将其通入到处理区中，能够减少处理区的湿负荷，进而能够节省能耗，如果回风管道发生泄漏，不仅增加处理区的湿负荷，甚至经过处理区处理的室外新风很可能达不到湿度的要求。并且采用回风技术也是本领域常用的技术手段，此处不再详述。
该检测系统还包括设置在回风支管9上的单层百叶风口10设置其中一个回风支管9上的温湿度传感器13和设置在回风主管7上的温湿度传感器14，通过温湿度传感器13和14能够检测两者之间的回风管道是否发生泄漏，下面结合具体的数据描述该检测方法的步骤：
1)读取温湿度传感器的参数，参数包括温度和相对湿度：
分别读取温湿度传感器13和14在某一时刻测点处的回风温度t和相对湿度
Figure BDA0003971927980000052
数值分别为：
t14＝20.5℃，
Figure BDA0003971927980000053
t13＝20.0℃，
Figure BDA0003971927980000054
2)计算两个测点处的饱和水蒸气分压力pws：
饱和水蒸气分压力的计算公式如下：
Figure BDA0003971927980000051
其中，T表示空气的热力学温度，单位为K，T＝t+273.15，进而，T14＝20.5+273.15＝293.65K，T13＝20.0+273.15＝293.15K，C1～C6为常数，取值为C1＝-5.8002206E+03，C2＝1.3914993E+00，C3＝-4.8640239E-02，C4＝4.1764768E-05，C5＝-1.4452093E-08，C6＝6.5459673E+00。
进而，lnpws14＝C1/T14+C2+C3T14+C4T14 2+C5T14 3+C6lnT14＝7.7883，
lnpws13＝C1/T13+C2+C3T13+C4T13 2+C5T13 3+C6lnT13＝7.7574，
因此，计算得到两个测点处的饱和水蒸气分压力：
pws14＝2412.231Pa，pws13＝2338.804Pa。
3)计算两个测点处的空气含湿量：
含湿量的计算公式如下：
Figure BDA0003971927980000061
其中，W表示空气含湿量，单位kgw/kgda；pw表示空气的水蒸气分压力，单位Pa；p表示大气压力，单位Pa，该处取标准大气压，即p＝101325Pa。
并且，相对湿度的计算公式如下：
Figure BDA0003971927980000062
其中，
Figure BDA0003971927980000063
为相对湿度，在步骤1中由温湿度传感器测得，pws为饱和水蒸气分压力，在步骤2中已经计算得出，进而可以得出空气的水蒸气分压力
Figure BDA0003971927980000064
Figure BDA0003971927980000065
进而，空气含湿量的计算公式为：
Figure BDA0003971927980000066
因此，两个检测点的空气含湿量为：
W14＝0.62198×(8％×2412.231)/(101325-8％×2412.231)＝
1.187×10-3kgw/kgda
W13＝0.62198×(5％×2338.804)/(101325-5％×2338.804)＝
7.187×10-4kgw/kgda，
根据含湿量的变化即可判断出是否发生泄漏，可以看出，由于W14的值明显大于W13的值，进而能够判断出两个检测点之间发生了泄漏。
4)计算两测点之间风管的漏湿量：
漏湿量的计算公式如下：
mleak＝ρairF(W2-W1) (d)
其中，mleak表示相邻两测点之间风管的漏湿量，单位kg/h；ρair表示空气密度，取值为1.2kg/m3；F表示系统回风量，单位m3/h，在一已经存在的系统中，回风量一般是一定的或者能够设定的；W1和W2为两测点的空气含湿量。
已知该系统的回风量F为50000m3/h，两测点之间风管的漏湿量：
mleak＝1.2×50000×(1.187×10-3-7.187×10-4)＝28.098kg/h
5)计算两测点之间的漏风量：
漏风量的计算公式如下：
Figure BDA0003971927980000071
其中，Fleak表示相邻两测点之间风管的漏风量，单位m3/h；Woa表示回风管外空气的含湿量，单位kgw/kgda，可以通过温湿度传感器测得。
进而根据测得的回风管外(相当于室外)空气的温湿度t0＝35℃，
Figure BDA0003971927980000072
Figure BDA0003971927980000073
采用同样的方法，计算得到回风管外空气的含湿量W0＝21.44×10-3kgw/kgda，则上述两个测点之间回风管段的漏风率为：
Figure BDA0003971927980000074
根据上述计算结果，可以直观反映上述两个测点之间的回风管段泄露情况。根据国家规范《洁净室施工及验收规范》GB50591-2010的相关规定，对于非单向流的洁净室，系统允许漏风率的合格标准是低于2％。
由于上述实施例仅取了部分回风管段做检测，其漏风率已超过2％，说明这部分回风管段泄露较为严重，需要重点检查风管连接处的连接法兰是否存在密封不严的地方。
所述温湿度传感器为风管插入式温湿度传感器，通过将温湿度传感器插入到回风管道不同的位置，能够检测温湿度传感器之间的回风管道是否发生泄漏。同时，由于大部分泄漏多发生在回风管道与连接法兰处、风阀安装处、静压箱等的连接处，因此，安装温湿度传感器时，应优先将将两个温湿度传感器安装在上述结构两侧的管道上以对上述连接处优选进行检测。
如果需要评估整个回风管段的密封情况，可以在一次回风口3和二次回风口4处的回风管道上插入温湿度传感器11和12，并采用与上述相同的步骤，与车间干燥房8内部回风支管9处的温湿度传感器13的参数进行比较。所述温湿度传感器13为现有技术，此处不再详述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统，其特征在于，包括转轮除湿机、送风管道、回风管道和车间干燥房；所述转轮除湿机包括对室外新风进行干燥的处理区，所述车间干燥房和所述处理区之间通过所述送风管道和所述回风管道连通；所述回风管道用以将所述车间干燥房流出的部分气体送回到所述转轮除湿机中，所述送风管道用以将经过所述转轮除湿机干燥过的室外新风和回风送入到所述车间干燥房中；在回风管道上至少设置有两个位于不同位置处的温湿度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统，其特征在于，所述温湿度传感器在所述回风管道上的位置可调整。
3.根据权利要求1所述的一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统，其特征在于，所述温湿度传感器为风管插入式温湿度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统，其特征在于，所述转轮除湿机包括送风口、一次回风口、二次回风口和室外新风口。
5.根据权利要求4所述的一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统，其特征在于，所述回风管道包括回风主管和多个回风支管；所述回风主管的一端分别与多个所述回风支管连通，所述回风支管与所述车间干燥房内部连通；所述回风主管的另一端分别与所述一次回风口和所述二次回风口连通。
6.根据权利要求5所述的一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测系统，其特征在于，所述回风主管与所述一次回风口的连接位置处和所述回风主管与所述二次回风口的连接位置处均设置有温湿度传感器。
7.一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测方法，包括如下步骤：
步骤1：将待检测的回风管道部分的两端插入温湿度传感器，并读取相关参数；
步骤2：根据所述相关参数计算饱和水蒸气分压力pws；
步骤3：根据所述相关参数和所述饱和水蒸气分压力pws获取检测点的空气含湿量；其中检测点的空气含湿量的计算公式为
Figure FDA0003971927970000011
W表示空气含湿量，单位kgw/kgda；pw表示空气的水蒸气分压力，单位Pa；p表示大气压力，单位Pa；
步骤4：根据所述检测点的空气含湿量计算两检测点之间的漏湿量；其中，漏湿量的计算公式为mleak＝ρairF(W2-W1)，mleak表示相邻两测点之间风管的漏湿量，单位kg/h；ρair表示空气密度，取值为1.2kg/m3；F表示系统回风量，单位m3/h，W1和W2为两测点的空气含湿量；
步骤5：根据所述漏湿量计算漏风量；其中，漏风量的计算公式为
Figure FDA0003971927970000021
Fleak表示相邻两测点之间风管的漏风量，单位m3/h；Woa表示回风管外空气的含湿量，单位kgw/kgda；
步骤6，根据所述漏风量计算漏风率；其中，漏风率的计算公式为
Figure FDA0003971927970000022
Figure FDA0003971927970000023
8.根据权利要求7所述的一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测方法，其特征在于，所述相关参数包括回风温度t和相对湿度
Figure FDA0003971927970000025
9.根据权利要求7所述的一种基于转轮除湿机的回风泄漏检测方法，其特征在于，在步骤2中，饱和水蒸气分压力pws的计算公式如下：
Figure FDA0003971927970000024
其中，T表示空气的热力学温度，单位为K，T＝t+273.15，C1～C6为常数。
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