6.6. Овлажняване на въздуха
Овлажняването на въздуха е процес на увеличаване на съдържанието на влага в него. За овлажняване на въздуха се използват следните методи: смесване на водни пари; изпаряване на вода в овлажнен въздух, измиване на повърхността на изпарение.
Вторият метод е по-често използван, въпреки че е по-труден.
Овлажняване чрез изпаряване на вода
Овлажняването на въздуха чрез изпаряване на водата става под влияние на разликата в парциалните налягания: пара над водната повърхност и пара в овлажнения въздух.
По време на процеса на овлажняване температурата на водата може да бъде:
- над температурата на сухия термометър, тогава температурата на въздуха и енталпията ще се повишат;
- над границата на охлаждане, но под температурата на въздуха - температурата ще се понижи, а енталпията ще се увеличи;
- над точката на оросяване, но под границата на охлаждане на въздуха - температурата и енталпията на въздуха ще се понижат;
- равна на границата на охлаждане на въздуха - температурата на въздуха ще намалее с почти непроменена енталпия.
Теорията на изпарението показва, че количеството вода, изпаряващо се за единица време, е пропорционално на разликата в парциалните налягания и повърхността на огледалото за изпарение.
Количество изпаряваща се вода (kg/h):
къдетоpnе парциалното налягане на наситената пара;рп– парциално налягане на водните пари;F– изпарителна огледална повърхност;b– коефициент на изпарение.
Разликата в парциалните налягания е ограничена, следователно, за да се овлажняват значителни количества въздух в малки устройства, е необходимо да се стремим да увеличим повърхността на огледалото за изпаряване. Поради това водата се пръска в потока от овлажнен въздух.
Спрейовете имат правилна сферична форма. Ако например 1 m 3 вода се натроши на отделни капки с диаметър 0,5 mm, тогава общиятповърхността на всички капки ще бъде 12000 m 2 . Изчислената повърхност на изпарение се формира от общата повърхност на броя на капките, които са в овлажнителя във всеки даден момент. Ако времето на престой на капка в овлажнителя е 1 s, тогава изчислената повърхност на изпарение, създадена чрез раздробяване на 1 m 3 вода за 1 час на капки с диаметър 0,5 mm, ще бъде 12 000: 3600 = 3,33 m 2.
Водата се разпръсква със специални дюзи (фиг. 28), при които тя придобива въртеливо движение. При излизане от дюзата водната струя се разпада. Въпреки сравнителното разнообразие от дизайни, най-широко се използват дюзи с направляваща вложка и с тангенциален вход за вода.
Дюзите са монтирани на тръби, през които протича водата, подавана от помпата.
Ориз. 28. Дюзи за механично пръскане на вода: а - Кариера; b - Търговско оборудване
При овлажнен въздух, колкото по-висока е степента на дисперсия на пламъка, създаден от дюзата, толкова по-голяма е разликата в парциалните налягания над граничния слой и толкова по-интензивни са процесите на изпаряване на водата и овлажняване на въздуха.
Овлажняването на въздуха чрез пръскане на вода се извършва в овлажнителни камери (фиг. 29). Дюзите са подредени в един ред в едно напречно сечение на камерата по такъв начин, че да изхвърлят водни пръски или по посока на движението на въздуха, или срещу него. В овлажнителната камера може да има един, два или повече реда дюзи.
За да се предотврати възможността за изнасяне на водни капки, в края на овлажнителната камера е монтиран капкоотделител - слой от Рашиг пръстени с дебелина 60-100 mm или инерционен тип (фиг. 30). В резултат на внезапни промени в посоката на движение на въздуха в капкоотделителя, пръски вода удрят повърхносттаостриетата му и се стичат в тигана.
Ориз. 29. Двуредна хоризонтална напоителна камера: 1 - входни направляващи плочи; 2 - тръбни вертикални щрангове с отвори; 3–дюзи; 4–хоризонтални водоразпределителни колектора; 5 - плочи на елиминатори на капки; 6 - съединителна камера; 7 - поплавъчен клапан за подхранване от водоснабдяването; 8 - филтър за вода; 9 - преливно устройство; 10–палета; 11 - тръбна връзка към канализацията
Ориз. 30. Елиминатори на капки: 1 - тяло; 2 - касета; 3 - палет
Преди въздухът да влезе в камерата, се монтира друг сепаратор на капки, състоящ се от поне два реда лопатки. Този капкоотделител предпазва пространството пред камерата от водни капки. В допълнение, той действа като екран, който предпазва от топлинно излъчване от нагревателите и също така осигурява изравняване на скоростта на въздуха над напречното сечение на камерата.
Почти цялата вода, изхвърлена от дюзите в пространството за овлажняване, попада в шахтата под формата на дъжд, част от водата пада върху стените на камерата и се влива в шахтата.
Отпадъчната вода не винаги се изхвърля от климатичната система и се заменя с прясна вода. Обикновено се нагрява или охлажда и се връща от помпа в помещението за овлажняване. Следователно инсталацията предвижда устройства за охлаждане или затопляне на вода. Но по-често се използва методът за овлажняване на въздуха, базиран на адиабатно насищане.
Системата за овлажняване трябва да се допълва с вода, докато се изпарява. За тази цел палетът е свързан към водоснабдителната система с помощта на сферичен кран.
Заедно с въздуха прахът прониква в овлажнителната система, която се намокря от водата и като се натрупва, я замърсява. Това може да доведе до запушванедюзи. Поради тази причина в системата трябва да има филтър. Таблицата за избор на дюзи на фиг. 31.
Ориз. 31. Таблица за избор на дюзи за пръскане на вода
Независимо от инсталирането на филтри за пречистване на вода, не се препоръчва използването на дюзи с изход с диаметър до 1-1,5 mm. Лесно се запушват от случайно попаднали в тигана твърди частици.
Изчисляване на овлажнителната камера
Изчисляването на овлажнителната камера се ограничава до избора на типична камера и нейните основни елементи.
При избора на дюзова камера се определя вида на камерата с посочване на нейния индекс; площ на напречното сечение; плътност на поставяне на дюзата; броя на редовете дюзи и техния брой, диаметъра на отвора на дюзата; водно налягане пред дюзите; количеството вода, изпръскано от една дюза.
Коефициентът на напояванеBпредставлява съотношението на количеството вода, впръскано в камерата за единица време, към количеството овлажнен въздух:
B=
къдетоGwе общото количество вода, разпръснато в камерата, kg/h;L–количество въздух, преминаващо през камерата, kg/h.
Скоростта на въздуха в камерата се препоръчва да бъде 2,5 m/s.Процесът в камерата трябва да продължи около 1 s.
Количеството вода, впръскано в камерата:
къдетоnе броят на инжекторите;g– производителност на една дюза, kg/h.
В зависимост от количеството на пръскана вода kg/h се избира помпа.
Температурна разлика на водата за напояване:
Δt=
къдетоQcolе количеството топлина, отстранено в напоителната камера, W;Gw– количество впръскана вода в камерата, kg/h.
Начална и крайна температура на водата в камерата:
text=
къдетоtextе началната температура на водата, подавана към дюзите, °С;tvc– крайна температура на водата (температура на водата в тавата на камерата), °С;tmnи tmk– начална и крайна температура на въздуха по мокър термометър, °С;E– коефициент на полезно действие; Δt– температурен спад на поливната вода, °C.
Коефициент на ефективност на камерата за напояване (дюза):
E= 1 -
къдетоtн,tкса началната и крайната температура на въздуха на входа и изхода на поливната камера;tm1,tm2– начална и крайна температура на мокрия термометър на входа и изхода от поливната камера.
Стойностите на коефициента на полезно действиеEв зависимост от броя на редовете дюзи и посоката на изхода на горелката са дадени в табл. 7.