г. Киев, пр. Леся Курбаса, 3а
(044) 403-00-21, (050) 614-22-22, (096) 344-62-22

г. Одесса, ул. Днепропетровская дорога, 99 б (068) 525-74-12

  • 096 344 6222
  • 050 614 2222

Расчет производительности увлажнения. Как рассчитать самому производительность увлажнителя?

Расчет производительности увлажнения. Как рассчитать самому производительность увлажнителя?

РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УВЛАЖНЕНИЯ

При расчете учитываются следующие основные параметры:

  • требуемые температура и влажность воздуха в помещении;
  • температура и влажность наружного воздуха;
  • фактические температура и влажность воздуха в помещении;
  • расход наружного приточного воздуха (м3/час);
  • обьем помещения (м3);
  • прочие факторы, которые влияют на требуемую производительность увлажнения (количество единиц оборудования, количество людей в помещении, гигроскопичность и влажность материалов и конструктивных элементов помещения и т.д.).

Методика расчета дефицита влаги зависит от типа помещения.

а) для помещений с принудительной системой вентиляции дефицит влаги рассчитывается по формуле:

Q = [V x 1.2 х (Х2-Х1)/1000] + Y, 

где Q - количество влаги, требуемой для увлажнения воздуха в помещении (кг/час);

V - расход приточного воздуха (м3);

1.2 -удельный вес воздуха (кг/м3) (при температуре 21 °С и атмосферном давлении 1013 мбар);

Х1 - влагосодержание (абсолютная влажность) приточного воздуха при наихудших условиях: как правило, это зимний период (г/кг);

Х2 - влагосодержание (абсолютная влажность) увлажненного воздуха (г/кг);

Y - поправочная величина, учитывающая прочие факторы.

б) для невентилируемых помещений расчет ведется по формуле:

Q = [V x N x 1.2 х (Х2-Х1)/1000] + Y,

где Q - количество влаги, требуемой для увлажнения воздуха в помещении (кг/час); V - обьем помещения (м3);

N - кратность воздухообмена (0,5 + 2,0);

1.2 - удельный вес воздуха (кг/м3) (при температуре 21°С и атмосферном давлении 1013 мбар);

Х1 - влагосодержание (абсолютная влажность) воздуха в помещении при наихудших условиях (г/кг): как правило, это зимний период (г/кг);

Х2 - влагосодержание (абсолютная влажность) увлажненного воздуха (г/кг);

Y - поправочная величина, учитывающая прочие факторы.

Исходя из имеющихся тепловлажностных характеристик (температура и относительная влажность) влагосодержание воздуха при начальных и заданных условиях (Х1 и Х2) следует найти по номограмме состояния влажного воздуха (И,х-номограмме):

Эта страница посвящена обзору методов и принципов промышленного увлажнения воздуха а также приборам обеспечивающим эти функции.

МЕТОДЫ ПРОМЫШЛЕННОГО УВЛАЖНЕНИЯ ВОЗДУХА.

Для жизнедеятельности и длительной работоспособности человека в закрытом помещении необходима воздушная среда с определенными параметрами. Один из них - относительная влажность. Воздух должен содержать определенное количество водяного пара , 40-60 % от максимально возможного 100% насыщения воздуха влагой. Поэтому , при создании искуственного микроклимата в помещении путем вентиляции и кондиционирования воздуха, необходимо также поддерживать комфортное содержание водяных паров в воздухе.

Однако для многих технологических процессов, с целью повышения их эффективности, во многих отраслях промышленности требуется уровень насыщения воздуха водяными парами, отличающийся от комфортного для человека, обычно в сторону увеличения относительной влажности воздуха. Это очень широкий спектр производств - ткацкое и прядильное производство, полиграфия, деревообработка, хранение продуктов питания, фармацевтическая и пищевая промышленность. Поддержание постоянной влажности необходимо в музеях, библиотеках и т.д.

ФИЗИКА ПРОЦЕССА.

В традиционных системах кондиционирования (наряду с нагреванием воздуха, охлаждением , осушением ) для увлажнении воздуха в него необходимо внести новые молекулы воды, находящиеся в газообразном состоянии (водяной пар), которые смешиваясь с исходным воздухом повысит его влажность (дополнят , освежат и оздоровят воздушную атмосферу нахождения человека). Конечно, это возможно лишь при применении достаточно чистой воды. Т.е. необходимо подмешивать чистый водяной пар в кондиционированный воздух.

Рассмотрим каким способом можно внести молекулы воды в воздух. Методы увлажнения воздуха базируются на двух основных физических принципах действия. Увлажнение Изотермическое и увлажнение Адиабатическое. При переходе воды из жидкого состояния в газообразное (так называемый фазовый переход) требуется определенного количества энергии (теплоты). При изотермическом увлажнении, увлажняемый воздух не меняет своей температуры (не отдает и не забирает энергию). При адиабатическом увлажнении температура увлажняемого воздуха снижается на несколько градусов. Т.е. из него энергия (тепло) забирается.

1. ИЗОТЕРМИЧЕСКОЕ УВЛАЖНЕНИЕ.

При изотермическом увлажнении в воздух поступает готовый водяной пар. А фазовый переход вода-пар происходит в резервуаре увлажнителя с использованием внешнего источника тепла, с помощью различных нагревательных элементов (электрических или газовых). Пар попадая в воздух не меняет количество находящегося в нем (в воздухе) тепла. Т.е. при увеличении относительной влажности воздуха (при постоянной температуре воздуха) его температура (воздуха) остается неизменной. T=const . Увлажнители этого типа чаще называют паровыми. Их недостатки: Они имеют наибольший относительный расход электроэнергии на преообразование в пар 1 литр воды в час. Их конструкция напоминает модернизированный электрочайник. (это конечно утрированно). Преимущества - возможность большой производительности, меньшая требовательность к качеству воды, относительная технологическая простота, применение в особых областях увлажнения требующих условий изотермии. В изотермических увлажнителях для производства 1 кг. пара, необходимо затратить около 750 Вт. электроэнергии. (расход на фазовый переход вода - пар.)

2. АДИАБАТИЧЕСКОЕ УВЛАЖНЕНИЕ.

При адиабатическом увлажнении в воздух поступает водяной аэрозоль !!! - взвешенные частицы - капли воды, который впоследствии испаряется. При испарении аэрозоля (т.е. фазовый переход вода - пар) происходит потребление (забор) тепла из воздуха. Т.е общее количество энергии в системе остается постоянно Q=const. При этом температура увлажненного водуха снижается, поскольку часть его энергии (его теплоты) забирается в процессе испарения мельчайших капель аэрозоля (фозового перехода вода - пар). Поэтому сопутствующим эффектом адиабатических увлажнителей является небольшое (до 5 гр.С.) охлаждение воздуха. Адиабатические увлажнители обладают также меньшим энергопотреблением - 40-100 Вт. на преобразования 1 кг. воды в водяной пар.

МЕТОДЫ ОБРАЗОВАНИЯ ВОДЯНОГО АЭРОЗОЛЯ В АДИАБАТИЧЕСКИХ УВЛАЖНИТЕЛЯХ.

Основая задача адиабатического увлажнителя - образовать водный аэрозоль, который попадая в воздух испарится и повысит влажность. Существует множество способов получить водный аэрозоль. Исходя из этих способов именуются и типы адиабатических увлажнителей.

  1. Центробежный (дисковый) метод. В них вода разбрызгивается вращающимися рассекателями ,
  2. Метод использования воды под далением, которая, проходя через специальные форсунки распыляется,
  3. Метод использования сжатого воздуха под давлением с помощью компрессора и системы форсунок.
  4. Увлажнители испарительного типа, в них вода испаряется с рабочей поверхности или с гигроскопичного материала (как в природе, с поверхности водоема).
  5. Ультразвуковой метод образования водяного аэрозоля (см.ниже). Наша компания занимается ультразвуковыми увлажнителями.

Необходимо знать , что аэрозоль выходящий из увлажнителя, который должен испариться и насытить воздух водяным паром, характеризуется диаметром капли аэрозоля. Чем меньше диаметр, тем лучше он испаряется, превращается в холодный пар - водяной туман. При большем диаметре капли образуются не аэрозоль, а водяные брызги. В некоторых случаях из форсунки увлажнителя выходит аэрозоль нескольких фракций. (Об этом умалчивают производители некоторых форсуночных распылителей). Высокодисперсная, среднедисперсная и низкодисперсная. в различных сочетаниях, иногда не в пользу высокодисперсной. Выбирая аэрозольный увлажнитель, необходимо определится - допускается ли разбрызгивание водяных брызг в вашем помещении и образование конденсата и луж воды при увлажнении воздуха.

Хочется отметить, что ультразвуковые увлажнители образуют высокодисперсный аэрозоль - "холодный пар", обеспечивают образование диаметра капель аэрозоля 1-5 мкм. Т.е. визуально Вы видете струю пара, подносите в нее руку, ощущаее прохладу. Рука сухая.

ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ АЭРОЗОЛЕЙ

Классификация аэрозолей по дисперсности - диаметру капель:

  1. Высокодисперсные 0,5-5мкм.
  2. Среднедисперсные 5-25 мкм. 
  3. Низкодисперсные 25-100мкм. 
  4. Мелкокапельные 100-250 мкм. 
  5. Крупнокапельные 250-400 мкм. 

Если взять 1мл. воды, (он имеет суммарную поверхность около 6мм.кв.) и перевести в аэрозоль (водяной туман) с размером частиц около 5 мкм, то мы получим до 15 миллиардов водяных частиц. А суммарная поверхность будет 12000кв.см. (1,2 кв.м) При аналогичном объеме и массе значительно возрастает поверхность соприкосновения , что приводит к увеличению скорости взаимодействия веществ (вода - воздух, либо вода + дезинфицирующее вещество - воздух). Т.е чем меньше диаметр водяной капли, тем больше суммарная площадь их соприкосновения с воздухом, тем быстрее и эффективнее испарение капли. Испарение высокодисперсного аэрозоля 1-5 мкм. происходит практически мгновенно.

СОЗДАНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ТУМАНА.

устойчивый водяной туман - это такое состояние воздушной среды, при котором в воздухе, полностью насыщенном водяным паром, содержится во взвешенном состоянии в виде мельчайших капель вода. Природные туманы полидисперсны, имеют в своем составе капли отличающиеся друг от друга на порядок. 

Параметры искуственного тумана определяются многими конструктивными и технологическими факторами - способ распыления, конструкция увлажнителя, технология обработки воды. время существования искуственных туманов в климатических камерах может составлять несколько часов. Необходимо отметить, что при ультразвуковом распылении воды капли приобретают незначительный электрический заряд, который принезначительной массе капель играет дополнительную роль на дистанционировании их друг от друга (создается некий электрораспор, не позволяющий им слипаться друг с другом, и слияния (переконденсироваться) в крупные капли - переходящие в конденсат), не позволяя оседать на поверхности ограждения воздушного пространства (помещения, климатической камеры). Дополнительная искуственная электризация тумана увеличивает время "жизни" водяных капель. Вопрос искусственной "электризации" тумана интересен также в контексте повышения электропроводности воздуха - применения ультразвуковых увлажнителей для борьбы с электростатикой, распыления аэрозолей (электроаэрозолей) дезинфектантов и различных растворов в различных областях промышленности и сельского хозяйства. А создание дополнительного электрического поля - позволит улучшить покрываемость аэрозольным туманом того или иного обрабатываемого участка, например внесет дезинфицирующий аэрозоль в труднодоступные места, щели, полости, ниши, где обычный методом неэффективен.

Водность водяного тумана - масса всех взвешенных капель влаги в воздухе. Водность искуственного тумана создаваемого ультразвуковым увлажнителем на порядок выше водности природных туманов.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД УВЛАЖНЕНИЯ - ОБРАЗОВАНИЯ ХОЛОДНОГО ВОДЯНОГО ТУМАНА.

Все бытовые и промышленные ультразвуковые увлажнители построены по одному принципу - эффект распыления воды в ультразвуковом фонтане. Этот метод начал серийно применяться за рубежем в 80-е годы, и до сих пор считается одним из приоритетных и экологически безопасных методов увлажнения. Основу ультразвукового увлажнителя составляет излучающий диффузор (находящийся в резервуаре с водой), состоящий из металлокерамической мембраны и генератора. Напряжение генерируемое встроенным генератором заставляет мембрану колебаться с частотой около 2 МГц. Мембрана находясь в воде на определенном уровне (25 - 40 мм. от поверхности воды) образует небольшой водяной столб - 10-15 мм. над поверхностью воды, (ультразвуковой фонтан) от которого активно отделяются капли диаметром 1-5 мкм. образующие плотный, устойчивый водяной туман. Сформировавшийся водяной аэрозоль (холодный пар) смешивается с подаваемым в резервуар потоком воздуха (через впускной патрубок), и выводится за пределы резервуара (через выпускной патрубок). Стандартный диаметр мембраны 20 мм. ( маломощные имеют диаметр 16 мм.) Одна мембрана способна преобразовать в туман - аэрозоль около 300-350 гр. воды в час. Мембраны легко съемные. Долговечность мембран зависит от подготовки воды (наличие солей жесткости) и производителя этих мембран. Для увеличения ресурса мембран и качества распыляемого водяного пара в увлажнителях применяются фильтры предварительной водоочистки - встраиваемые картриджи, навесное фильтрующее оборудование. 

Увеличение производительности происходит за счет увеличения количества излучающих мембран. Одновременно увеличивается потребляемая мощность. В среднем одно - мембранный увлажнитель потребляет электроэнергии около 30 - 50 Вт. в час . Из них потребление излучающей мембраны составляет около 30 Вт. в час. Промышленный 10 - мембранный излучающий моно-блок VDOH - LINE потребляет около 250 Вт. в час и преобразует в туман около 3000 мл. воды.

Конструкция практически всех ультразвуковых увлажнителей (бытовых и промышленных) представляет собой

  1. Корпус с встроенным водяным баком имеющим клапан - дозатор, который поддерживает в зоне излучающей мембраны определенный уровень воды над мембраной (20-40 мм.).
  2. Блок питания генератора и вентилятора.
  3. Генератор с излучающей мембраной. Это либо моно - блок, либо два отдельных узла.
  4. Вентилятор, нагнетающий воздух в зону образования тумана (может быть совмещена с водяным баком).
  5. Излучаещее сопло, с которого выходит образуемый водный аэрозоль в виде холодного водяного пара.
  6. Узел управления.

Ультразвуковые увлажнители требовательны к подготовке (составу) воды. При работе ультразвукового увлажнителя находящиеся в воде минеральные соли жесткости оседают на корпусе и мембране (мембранах), что приводит к снижению эффективности работы. Известковый налет несложно удаляется раствором уксусной кислоты 1:10 . Однако при длительном и профессиональном пользовании увлажнителем необходима специальная водоподготовка. В увлажнителях которые не имеют специального накопительного резервуара , в которых через клапан подается водопроводная неочищенная вода, установка фильтра деминерализации воды обязательна.

Отличительные особенности применения ультразвуковых увлажнителей:

Для ультразвуковых увлажнителей существует много областей применения, в которых они имеют явные преимущества:

  1. Это объекты с высокой точностью поддержания относительной влажности во всем объеме помещения, малой инерционностью процесса увлажнения (оперативной сменой величины влагосодержания воздуха),
  2. Объекты с атмосферой устойчивого мелкодисперсного водяного тумана (из чистой воды либо водных аэрозолей - лечебных, дезинфицирующих, дезодорирующих). Это всевозможные климатические камеры с устойчивым плотным густым водяным туманом, который длительно находится в взвешенном состоянии (не конденсируется). Это связано с тем, что при ультразвуковом туманообразовании мельчайшие капли воды приобретают небольшой заряд , который не позволяет частицам слипаться - (переконденсироваться с более мелких в более крупные).
  3. Следует отметить, что ультразвуковые увлажнители практически безшумны, что позволяет их применять в офисах. При промышленной вентиляции и кондиционировании поток водяного тумана (по воздуховоду из резервуара увлажнителя) можно подать в воздуховод распределения (подачи) готового кондиционированного или приточного воздуха, где он смешиваясь с магистральным воздушным потоком подается в помещение и создает требуемую влажность.
  4. Данные системы хорошо коммутируются с различными элементами блоков автоматического контроля влажности. Также в перспективе на базе ультразвуковых генераторов водного аэрозоля можно реализовывать различные системы аэроионизации, гидроионизации, дезодорации и одорации воздуха, профилактической дезинфекции и т.д. Все эти функции можно совместить на базе одного агрегата, который в любую систему вентиляции воздуха.
В заключении этого раздела хотелось отметить: ультразвуковые увлажнители это особый тип увлажнителей , которые занимают свою индивидуальную нишу. Их не стоит сравнивать с другими системами распыления воды - форсунки, дисковые системы, с их достаточно крупнокапельным аэрозолем. Да, возможно для многих производственных процессов этот фактор (конденсат на стенах и лужици воды на полу) не играет роли. Сравнивать эти системы по производительности - не корректно. Производительность ультразвуковых увлажнителей обычно не превышает 26 кг. влаги в час. , что позволит эффективно увлажнить помещение порядка 2 - 3 000 кв. метров. Представляет также интерес комбинации ультразвуковых увлажнителей с другими высокопроизводительными типами увлажнителей в системах центрального кондиционирования больших помещений. Первичное распыление влаги создает более производительный нерегулируемый увлажнитель, а финишная доводка влажностного состава с точностью регулировки +-2% производится ультразвуковым увлажнителем непосредственно в помещении, либо в канале
verh