Акменс — Применение увлажнителей воздуха с открытой подогреваемой поверхностью испарения
Увлажнители в виде ванн с открытой подогреваемой поверхностью испарения находят широкое применение за рубежом, особенно в системах кондиционирования воздуха, обслуживающих вычислительные центры, больницы, заводы радиоэлектроники и другие точные производства.
Увлажнители представляют собой неглубокую ванну с погруженными нагревателями; они весьма компактны, так как объединяют генератор и распределитель пара, и имеют ряд преимуществ по сравнению с другими способами увлажнения.
Обследованные нами увлажнители, применяемые в автономных кондиционерах, дают максимальный перепад влагосодержания воздуха от 0,5 до 1,6 г/кг. На каждый киловатт установленной мощности электронагревателей они обеспечивают испарение от 1,3 до 1,6 кг/ч воды. С помощью испарения от 0,07 до 0,14 м2 достигается влагоотдача от 3,5 до 12 кг/ч.
Рассмотрим возможные процессы тепло- и влагообмена в таких увлажнителях. Как известно, при непосредственном подмешивании пара к воздуху процесс увлажнения сопровождается весьма незначительным повышением температуры.
Энтальпия пара, поступающего в воздух, величина непостоянная, так как интенсивность увлажнения зависит от температуры поверхности испарения, которая в свою очередь является функцией температуры воды в ванне и параметров воздушного потока. Кроме того процесс тепло- и влагообмена сопровождается еще явным теплообменом, зависящим от степени подвижности воздуха и разности температур воздуха и поверхности воды.
Следовательно, при максимальной температуре поверхности воды, то есть максимальной влагоотдаче, общие теплопоступления в увлажняемый воздух будут больше, чем при непосредственном подмешивании пара.
С уменьшением температуры поверхности воды уменьшится интенсивность влагоотдачи и понизится прирост энтальпии воздуха.
Величина поверхности испарения должна быть подобрана так, чтобы в режиме одновременного охлаждения и увлажнения не допустить повышения энтальпии воздуха выше допустимой за счет явных теплопоступлений.
Например, кондиционеры фирмы «А. С. Manufacturing Со.», предназначенные для обслуживания вычислительных центров, обеспечивают максимальный перепад влагосодержания воздуха от 0,53 до 0,64 г/кг воздуха. При этом при начальных параметрах обрабатываемого воздуха tc = 26,7° С и /м= 19,5° С (или tc = 22,2°C и fM=15,6°C — в зависимости от холодопроизводительности кондиционера прирост энтальпии в режиме максимального увлажнения обеспечивает охлаждение влажного воздуха до точки насыщения. С понижением температуры увлажняемого воздуха при той же поверхности испарения увеличивается возможная степень увлажнения за счет подогрева воды, не превышая допустимого прироста энтальпии воздуха. В режиме одновременного подогрева и увлажнения можно в какой-то мере объединить процесс увлажнения с подогревом и иногда обойтись без второго подогрева.
В режиме одновременного осушения и охлаждения в виду того, что открытая поверхность воды все время обдувается, но не подогревается, начнется адиабатическое испарение. Практически, учитывая относительно небольшую поверхность соприкосновения воздуха с водой, испарение будет незначительным.
Максимально возможная влагоотдача встроенного в кондиционер увлажнителя лимитируется габаритными размерами кондиционера и допустимыми повышениями энтальпии обрабатываемого воздуха. Для интенсификации влагоотдачи нужно создать оптимальный режим обдува и подогрева поверхности испарения. Имеющийся опыт исследования процессов тепло- и влагообмена при испарении жидкости указывает пути такой интенсификации процесса испарения.
Известно, что влагоотдача при перпендикулярно направленном к поверхности испарения воздушном потоке примерно в два раза больше, чем при параллельном потоке. Применение активаторов турбулентности также увеличивает скорость испарения. Правильные форма открытой поверхности испарения и расположение нагревательных элементов могут улучшить конвективный теплообмен в воде и создать более равномерное поле поверхностных температур, а также уменьшить перегрев стенок сосуда.
Так, например, увлажнители фирмы «Armstrong Machine Works», выполненные в виде самостоятельных установок с принудительным движением увлажняемого воздуха, имеют производительность до 17 кг/ч при площади обдува примерно 0,15 м2…
