9.5 Камери зрошення. Повітроохолодники

Камера зрошення служить для тепловологісного обробляння повітряного потоку в результаті його безпосереднього контакту з розприскнутою водою; додаткова функція – це очищення повітряного потоку, а тому інколи їх називають повітропромивачами. Камери зрошення бувають двох видів: з форсунками, що розприскують воду під високим тиском, з причини чого створюється велика поверхня контакту, і з форсунками низького тиску, які призначені для зрошення більшої поверхні контакту, що утворюється волокнами, пластинами або ребрами.

9.5.1. Камери зрошення (форсункові камери)

Вхідний і вихідний сепаратори камер зазвичай виготовлять із оцинкованої сталі, міді або пластмас. Вихідний сепаратор інколи, для видалення осілого бруду, зрошують спеціальними форсунками низького тиску. Стінки і стеля камери повинні бути тепло ізольованими для уникнення конденсації вологи на їх зовнішній поверхні. Дно піддона ізолюють шаром корку, що змащений клейкою речовиною (або товстим шаром бітумної мастики). Цей шар вкладають на підлогу приміщення (або на верхівки спеціального фундамента) перед монтажем камери. Камери зрошення, що встановлюються назовні будинку, треба теплоізолювати і покривати пароводонепроникними захисними верствами (шарами). Розміщувати камери зрошення треба в приміщеннях, де шум, що створюється форсунками, не буде спричиняти неприємні відчуття.

Зазвичай застосовують п’ять типів камер зрошення, які відрізняються одна від другої числом рядів форсунок і напрямком розприскуваної води (рис.9.27). Порівняння ефективності зволоження повітря в камерах різних типів подано в табл. 9.4.

а б в г д

Рис.9.27. Конструкційні схеми різних типів камер зрошення:

а – однорядна з розприскуванням води проти повітряного потоку; б – те ж, за потоком;

в – дворядна, проти потоку; г – те ж, із зустрічним розприскуванням води;

д – те ж, за повітряним потоком; 1 – корпус; 2 – стояки з форсунками;

3 – вихідний сепаратор; 4 – піддон; 5 – насос з електродвигуном

Таблиця 9.4

Ефективність зволоження повітряного потоку в камерах зрошення

Число рядів форсунок і напрямок розприскування води відносно повітряного потоку	Середня ефективність зволоження, %
Один ряд: за повітряним потоком проти повітряного потоку Два ряди: за повітряним потоком проти повітряного потоку розприскування зустрічне	60 75 84 95 90

Ефективність камери зрошення дещо зростає з підвищенням тиску води перед форсунками, зменшенням швидкості повітряного потоку, збільшенням витрати води на одиницю площі перерізу, збільшенням довжини камери, тобто зі збільшенням довжини шляху контакту між повітряним потоком і краплинами води.

Більша частина таблиць для добирання камер зрошення складена для швидкості повітря в їх живому перерізі 2,5 м/с. Було встановлено [5], що за швидкості більше 3,8 м/с і менше 1,8 м/с відбувається проскакування краплин води через сепаратори.

Кількість води, що розприскується однією форсункою - 0,075...0,11 кг/с. Форсунки в камерах розміщені так, щоби в кожному ряду на 1 м³/с витрати повітряного потоку припадало 0,24 - 0,63 кг/с води, а при двох рядах форсунок 0,48 - 1,26 кг/с. Це складає біля 0,6 - 1,7 кг/(см²ряд) і відповідає густості розміщення форсунок в живому перерізі камери 5 - 21 шт/м².

Дисперсність форсункових факелів залежить від конструкції форсунки і тиску води перед нею. Тиск зазвичай приймають в межах 170…260 кПа.

Форсунки, що зрошують вихідний сепаратор (і вхідний, якщо в повітряному потоці наявний волокнистий пил), діють за тиску 20…70 кПа і розприскують воду в кількості 0,61 - 1,2 кг/с на 1 м ширини камери.

Довжина камер 1,5 - 3 м в залежності від числа рядів форсунок і конструкції. Зазвичай на кожний ряд форсунок припадає 0,75 м довжини, на вхідний сепаратор 0,3 м, на вихідний 0,45 - 0,6 м. Пластини вихідних сепараторів розташовані переважно на відстані 25 - 60 мм одна від другої і мають 6 лопаток в напрямку руху повітряного потоку.

Глибина піддону біля 0,45 м, рівень води в ньому підтримується на висоті 0,4 м, при цьому нижня частина сепараторів занурена у воду на 25 - 50 мм.

Камери мають максимальну ширину 7,3 м і максимальну висоту 3 м, їх максимальна пропускна здатність по витраті повітряного потоку 66 м³/с (238000 м³/год). Аеродинамічний опір камери визначається найперше сепараторами. При швидкості руху повітряного потоку 2,5 м/с опір вхідного сепаратора біля 25 Па, вихідного 50 - 62,5 Па.

Форсунки можуть збільшувати або зменшувати аеродинамічний опір камери в залежності від скерування розприскування води. Кінетична енергія форсункового факелу досягає приблизно 25 Па при розприскуванні 0,61 кг/с води і швидкості повітряного потоку 2,5 м/с. Опір камери загалом може змінюватись від 50 до 125 Па.

Рис. 9.28. Схема процесу зволоження повітря в I-d діаграмі

Вода стало подається насосом до форсунок, розприскується ними у вигляді дрібних краплинок і частково випаровується в повітряний потік, а залишок випадає або стікає у ванну-піддон. В цьому піддоні вода набуває температури повітря по мокрому термометру . Для інженерних розрахунків приймають, що цей процес адіабатичний і протікає при . Час контакту води і повітряного потоку в камері обмежений, тому повітря не насичується водою до 100 %. Відносна вологість повітряного потоку за камерою залежить від швидкості його руху і ефективності зволожувального процесу.

Ефективність зволоження повітряного потоку

. (9.7)

Кількість випаруваної води

, (9.8)

де – витрата повітряного потоку, м³/год; - густина повітря, кг/м³; – вологовміст повітря до камери, кг/кг.с.пов; – вологовміст повітря після камери, кг/кг.с.пов; – вологовміст насиченого повітря, кг/кг.с.пов.

Рис. 9.29. Конструкційна схема високошвидкісної камери зрошення:

1 – змішувальна секція; 2 – осьовий вентилятор з електродвигуном; 3 – дифузор; 4 – форсунки;

5 – циліндрична камера: 6 – обертальний сепаратор; 7 – патрубок для приєднання дренажного трубопроводу; 8 – форсунки для розприскування пари