2. Устройствадляувлажнениявоздуха

Для увлажнения воздуха в системах кондиционирования широко используются различные устройства контактного типа, в которых осуществляется контакт воздуха с влагопередающей средой. В таких устройствахвкачествевлагопередающейсредыприменяетсявода,водные

растворы солей (рассолы), водные растворы этиленгликоля, насыщенный водяной пар и т. д.

К устройствам контактного типа относятся камеры орошения, сотовые увлажнители, паровые увлажнители, ультразвуковые увлажнители, испа- рительные увлажнители, увлажнители с орошаемой насадкой, пенные увлажнители и др.

1. Форсуночныеувлажнителивоздуха

Форсуночные камеры орошения предназначены для увлажнения или осушения воздуха с одновременным его охлаждением или нагревом.

В зависимости от направления движения воздушного потока, форсу- ночные увлажнители разделяются на горизонтальные и вертикальные. В горизонтальных камерах воздух движется в горизонтальном направлении, а в вертикальных – вертикально, как правило, снизу вверх. Чаще всего приме- няются горизонтальные камеры из-за простоты конструкции и меньших гидравлических потерь (см. рисунок 12.15.

Форсуночные камеры орошения состоят из корпуса (1), водораспре- делительных трубопроводов с форсунками (2), фильтра для воды (3), сепаратора-каплеотбойника (4) и других элементов. В нижней части корпуса имеется поддон для сбора воды (5). Поддон снабжен патрубками, через которые вода отводится в систему охлаждения или сразу к насосу для повторного использования. Корпус секции увлажнения изготавливается из нержавеющего листа, что полностью исключает коррозию, имеет окно для контроля и освещения внутреннего объема.

1–корпус;2–водораспылительныйтрубопроводсфорсунками;3 –фильтрдляводы; 4 – сепаратор-каплеотбойник; 5 – поддон для сбора воды

Рисунок12.15–Схемаработыкамерыорошения

Для предотвращения засорения форсунок и уменьшения их износа вода перед насосом очищается от посторонних примесей в фильтре.

Сепараторы-каплеотбойники собираются из пакетов – оцинкованных гофрированных пластин. Они предназначены для улавливания мелких капель жидкости, которые выходят вместе с воздухом из камеры орошения.

Водораспределительные трубопроводы предназначены для подвода водыили водныхрастворов кфорсункам. Ониизготавливаются чаще всегоиз стальных оцинкованных труб.

В рабочую зону камеры орошения вода подается через форсунки. Они накручиваются по резьбе на специальные отводы водораспределительных трубопроводов. Количество рядов форсунок, размещенных по ходу движения воздуха, может быть от одного до четырѐх для горизонтальных камер и одного ряда – для вертикальных камер орошения. В горизонтальных камерах вода из форсунок может распыляться вертикально вверх или в горизон- тальномнаправлении. В каждом ряду форсунки располагаются так, чтобы факелы распыла перекрывали всѐ поперечное сечение камеры.

В зависимости от конструкции форсунок, диаметра выходного отверс- тия, давления подаваемой воды, факелы имеют различный угол распыления. По конструкции форсунки делятся на осевые и центробежные. Наиболее эффективны центробежные угловые форсунки. В таких форсунках осуществ- ляется поступательно-вращательное движение жидкости, в результате чего образуются факелы большего диаметра. Это позволяет получить большую поверхность контакта воздуха с водой.

Взависимостиотдиаметравыходногоотверстияразличаютсяфорсунки тонкого, среднего и грубого распыления жидкости. Форсунки тонкого и среднего распыления воды с диаметром выходного отверстия до 3–3,5 мм применяются в процессах с постоянной энтальпией воздуха (изоэнтальпи- ческие процессы обработки воздуха) при давлении подаваемой воды (2-3) 10⁵Па. Форсунки грубого распыления воздуха с диаметром выходного отверстия от 4-5 мм и более используются в политропических процессах обработки воздуха при давлении подаваемой воды (1,5–2,0) 10⁵Па. Количество воды, разбрызгиваемой одной форсункой, зависит от конструкции форсунки, диа- метра выходного отверстия и давления подаваемой вода. Для современных форсунок СКВ q_ф= 0,05–0,18 кг/с.

Преимуществафорсуночныхувлажнителей:

‒возможность применения управляемых процессов тепломассообмена между воздухом и водой;

‒возможность применения политропных процессов обработки воздуха (охлаждение с осушением, испарительное нагревание, тепломассообмен воздуха с растворами солей);

‒использование в системах регенерации теплоты удаляемого воздуха, снимающее проблему замерзания;

‒очистка воздухаотпылиигазов;

‒сравнительномалоеаэродинамическоесопротивление;

‒простотаконструкции.

Недостаткифорсуночныхувлажнителей:

‒возможность образования в поддоне микроорганизмов и грибков, которые могут стать источником загрязнения приточного воздуха;

‒выноссолейвременнойжесткостивпомещения;

‒ограниченияпоскоростидвижениявоздуха;

‒увеличенные по сравнению с контактными аппаратами с орошаемой насадкой расходы орошающей воды и давление насоса при том же значении коэффициента адиабатной эффективности, и, как следствие, большее потребление электроэнергии;

‒значительные габариты и сложная схема холодоснабжения по срав- нению с поверхностными воздухоохладителями, наличие громоздких баков холодной и отепленной воды;

‒более трудоемкое ручное обслуживание, связанное с необходимостью следитьзачистотойфорсунокиподдоновипериодическипромыватьих;

‒значительныйрасходводынапромывкуисбросбольшого количества воды в канализацию.

2. Поверхностные(сотовые)увлажнителивоздуха

Сотовые увлажнители относятся к поверхностным увлажнителям. Они применяется для реализации процессов адиабатного увлажнения воздуха в холодное время года, а также для снижения нагрузки на холодильное оборудование в теплое время года за счет применения прямого и косвенного испарительного охлаждения воздуха. По принципу действия он относится кконтактнымаппаратамсорошаемойнасадкой,когдаконтактмеждувоздухоми жидкостьюдостигаетсясмачиваниемразвитойповерхностиприеѐорошении.Вкачестве наполнительных элементов насадок могут быть профильные отрезки труб (шарообразные элементы), сетка, металлическая стружка, специальныегигроскопическиепрофилиит.д.Всовременныхсистемахкондиционированиявоздуха в качестве насадок используются специальная развитая поверхность,ячейкикоторыхнапоминаютпчелиныесоты,поэтомутакиеувлажнителичастоназывают сотовыми. Кассетная насадка состоит из пластин специально изготовленного материала, невоспламеняющегося и неразлагающегося, обладающегохорошейадсорбирующейспособностьюкводе.Материалкассет не боится действия щелочей, растворителей и легко поддается очистке и дезинфекции.Однаизконструкцийнасадкипредставленанарисунке12.16.

Рисунок12.16–Кассетнаянасадкасотовогоувлажнителя

Контактная кассета имеет большую площадь испарения: 1 м³материала имеет испаряющую поверхность равную 450 м², что обеспечивает очень эффективное испарение без распыления или нагревания воды.

Воздух, проходя через «соты», контактирует с влагой, которая пропитываетпористуюповерхностьнасадки.Явнаятеплота,содержащаяся в воздухе, затрачивается на испарение влаги с поверхности насадки и переходит в скрытую теплоту, процесс идет без подвода и отвода теплоты извне и его можно считать адиабатным. Общий принцип работы сотового увлажнителя показан на рисунке 12.17. Он основан на процессах влагооб- мена и массообмена, происходящих во время прохождения воздушного потока через мелкоячеистую структуру сотовой насадки. Проще говоря, смачиваемая водой сотовая насадка сохнет в потоке проходящего через нее воздуха. При этом нет необходимости в подогреве воды для ее испарения – затрачивается явная теплота проходящего через кондиционер потока воздуха (явная теплота сухого теплого воздуха переходит в скрытую теплоту влажного и холодного). Такой процесс называется адиабатным.

Рисунок12.17–Принципработыповерхностного (сотового) увлажнителя

В зависимости от конструкции, эффективность увлажнения (номиналь- ная) может составлять до 95 %.

По принципу водопотребления выпускаются блоки двух типов: с оборотным и прямым водоснабжением. В увлажнителях с прямым водоснаб- жением водопроводная вода подаѐтся непосредственно в водораспредели- тельные коллекторы. Система оборотного водоснабжения снабжается цирку- ляционным насосом, который подаѐт воду из системы оборотного водоснаб-жения.

В большинстве случаев рекомендуется применять систему оборотного водоснабжения,посколькуонаобеспечиваетменьшееводопотреблениеи

низкие издержки в течение срока службы. На рисунке 12.18 представлен общий вид оборотного водоснабжения сотового увлажнителя. Вода заби- рается из поддона насосом, подается к форсункам, увлажняет сотовую насадку. Не испарившаяся вода стекает обратно в поддон, а поплавковый клапан регулирует ее уровень.

Для предотвращения образования известковых отложений на материале кассет часть воды из поддона сливается в канализацию через переливной патрубок. Давления воды в точке подвода должно быть от 0,5–10 бар.

Оросительная труба крепится к корпусу посредством «защелки- вающихся» кронштейнов. Под действием силы тяжести вода стекает по материалу кассеты вниз, частично испаряясь.

Излишки воды попадают в поддон и через сливную трубу отводятся в канализационную систему. Помимо корпуса, увлажнитель имеет верхнюю направляющую для фиксации кассеты в корпусе. Корпус имеет люк для обслуживания. Между панелями стенок корпуса проложена теплоизоляция,не впитывающая воду. В случае если скорость воздушного потока через кассету увлажнителя превышает 3,4 м/с, то увлажнитель должен комплекто- ваться каплеуловителем. Каплеуловитель состоит из корпуса и пластин, изготовленных из такого же материала, что и пластины – кассеты увлаж- нителя. Каплеуловитель крепиться непосредственно на кассету увлажнителя.

C–трубопроводводыизоборотнойсистемыводоснабжения;D –трубопроводсливаводы в систему оборотного водоснабжения; 1 – кассета увлажнителя;

2–узелводораспределительнойголовки;3 –водораспределительныйшланг;

4–поплавок;5–вентильспоплавковымуправлением;6 –вентильсливаводыизподдона; 7–отводнойслив;8–водораспределительныйузел;9–вентильрегулированияотводного потока;10 – насос подачи воды; 11 – выпускная труба; 12 – слив при переполнении;

13– сбросдавления

Рисунок12.18–Сотовоеувлажнениесоборотнымводоснабжением

Применять скорости воздушного потока выше 4,5 м/с не рекомендуется из-за больших потерь давления.

Достоинствамисотовогоувлажнениясистемкондиционированиявоз- духа являются:

‒минимумзатратэлектроэнергии(толькогидронасосидатчики–не более 50–300 Вт);

‒высокаяэффективность(засчетпрямогоконтактасред);

‒небольшиеразмерыивес;

‒наличиефильтрующегоэффекта(очисткавоздухаотпыли,газовивзвесей);

‒простота обслуживания. Недостаткисотовогоувлажнения:

‒бактерииигрибкиплодятсявсотах;

‒большой расход воды (происходит либо при сливе в канализацию, либо при фильтрации воды);

‒невозможно точно управлять влажностью воздуха, подаваемогокондиционером.

3. Водо-воздушныеувлажнителивоздуха

Водо-воздушные увлажнители воздуха, как правило,размещаются в воздуховодах перед помещениями. Они разбрызгивают воду или смесь водыи сжатого воздуха. Схема работы водо-воздушной системы показана на рисунке 12.19. Количество разбрызгиваемой воды должно быть равно количеству влаги, которое необходимо добавить к воздуху помещения для получения заданного влагосодержания. Таким образом, распыляемая вода должна полностью испариться в потоке воздуха и в виде пара попасть впомещение.

Рисунок 12.19 – Пневматические водо-воздушные увлажнители воздуха Водаисжатыйвоздухвопределенныхколичественныхсоотношенияхи

при определенных давлениях подаются по двум независимым трубопроводам к форсункам. Специальная конструкция форсунки (см. рисунок 12.20) с использованием эффекта эжекции высокоскоростным потоком сжатого воздуха низкоскоростного потока воды обеспечивает тонкое распылениеводы с размером капель 5–8 мк, благодаря чему обеспечивается практически полное испарение распыляемой воды в воздухе.

Рисунок12.20–Форсункидляраспыленияводы с использованием сжатого воздуха

Их работу легче автоматизировать. Такие устройства состоят из фор- сунок тонкого распыления и двух трубопроводов: воды и сжатого воздуха. Вода к форсункам подается из специального бака. Уровень воды в бачке должен быть ниже уровня расположения форсунок, для исключения слива воды из форсунок в отсутствие сжатого воздуха. Сжатый воздух к форсункам подается также через водяной бак. Для этого крышка бачка закрывается герметично. В воздуховод водо-воздушная смесь может подаваться различ- ными способами как показано на рисунке 12.21.

Рисунок12.21–Способыустановкиводо-воздушных форсунок в воздуховоде

4. Паровыеувлажнителивоздуха

В помещениях или технологических аппаратах, в которых может повышаться энтальпия воздуха, применяются паровые увлажнители воздуха. К таким помещениям относятся камеры быстрого размораживания мяса, варочные камеры, камеры созревания сыров и др.

При смешивании горячего водяного пара с ненасыщенным воздухом влагосодержание и энтальпия воздуха увеличиваются. Существует большое количество различных конструкций паровых увлажнителей: форсуночные, поверхностные, термодинамическиеи другие.