Осушители воздуха своими руками: чем заменить магазинный прибор. Промышленный осушитель воздуха: описание, принцип работы и виды
Комфортный микроклимат в промышленных помещениях и рабочих зонах - важный элемент. В первую очередь это необходимо при высокотехнологических производствах и на промышленных складах. Главная составляющая для оптимальных условий - это влажность. Если в рабочих зонах и производственных помещениях будет повышенный уровень влажности, это может негативно повлиять на качество технологических процессов. Чтобы поддерживать оптимальную влажность на производственных объектах используют промышленный осушитель воздуха. Что это за прибор - смотрите далее в нашей статье.
Влажность и ее отрицательные воздействия
Повышенная влажность приводит к образованию нежелательной плесени и конденсата на самых разных поверхностях. Также она может попадать в оборудование и приборы. Излишне влажный воздух способен существенно изменить технологические условия. На металлических деталях и поверхностях начинаются коррозионные процессы.
Когда воздух попадает в компрессорный резервуар, то в его составе обязательно присутствуют пары воды. Затем эти пары превращаются в конденсат. Это тоже приводит к коррозии, утечкам воздуха, понижению давления. Также из-за повышенной влажности в распределительных системах могут образовываться ненужные отложения.
Промышленный осушитель воздуха позволяет максимально убрать конденсат и сберечь производственный процесс от изготовления брака. Это оборудование сегодня применяется на многих предприятиях, которые находятся на рынке в течение длительного времени.
Адсорбционные осушители
Существует несколько типов осушителей. Зачастую в производственных помещениях применяют адсорбционное или же конденсационное оборудование. Принцип действия этих систем заключается в свойствах веществ - они поглощают излишнюю влагу.
Поток воздуха, что создает компрессор, проходит через специальное вещество, которое обладает высокой гигроскопичностью. Одно из таких вещества - это силикагель. Влага поглощается им, а сухой и теплый воздух подается в помещение и используется для других производственных нужд.
Адсорбционные осушители воздуха промышленные лучше всего применять, когда необходимо получить низкую относительную влажность в помещениях или там, где температура воздуха достаточно низкая. Также одно из преимуществ оборудования - это высокая экономичность. Если высушить вещество, поглощающее влагу, его можно использовать и далее.
Устройство, преимущество и недостатки
Устроено это оборудование в виде двух колонн. В первой воздух осушается. Во второй выполняются регенерационные процессы. Точка росы в данных осушителях может достигать отметок от -20 до +70 градусов.
Из преимуществ, которые имеют эти осушители воздуха промышленные для помещений, можно выделить возможность работы при низких температурах без опасений замерзания. Данные установки подходят для эксплуатации в пожаро- и взрывоопасных помещениях. Минус - стоимость самого оборудования и его обслуживания.
Конденсационный осушитель
Алгоритм действия этих устройств основан на принципе выпадения росы на холодных поверхностях. Воздушный поток проходит через холодный змеевик. Излишняя влага выпадает в виде конденсата. Затем поток воздуха нагревается при помощи горячего теплообменника. Далее он подается в производственные помещения и рабочие зоны. Конденсат, который образуется в процессе охлаждения, скапливается в специальном приемном лотке. Применять промышленные осушители воздуха конденсационного типа лучше всего в помещениях с достаточно высокой температурой.
Другие виды осушителей
Наряду с адсорбционными и конденсационными, на различных производствах применяют мембранные и деликвисцентные осушители. Они отличаются более узкой областью использования. Они для работы не требуют подключения к электричеству, однако имеют малые диапазоны регулировки уровня влажности.
Так, деликвисцентный промышленный осушитель воздуха представляет собой систему, функция которой - удаление влаги из сжатого воздуха. Последний вступает в реакцию с веществом-адсорбентом. В результате такой реакции адсорбент переходит в жидкое состояние. Затем он сливается через технологическое отверстие в конденсаторе. Резервуар заполняется постепенно в зависимости от того, как быстро будет растворяться активное адсорбирующее вещество.
Данный тип оборудования представляет собой колонну. Здесь нет движимых частей и эти устройства, как уже было замечено, не нуждаются в электричестве. Данный осушитель представляет собой некий сосуд, клапан для слива конденсата и специальные таблетки на основе гигроскопичных веществ. В их основе содержатся натриевые или кальциевые соли. Данный механизм предельно простой. Стоимость такого оборудования чрезвычайно низкая. Адсорбент расходуется лишь тогда, когда через прибор проходит влажный воздух. Это увеличивает срок эксплуатации. Несмотря на низкую цену, этот промышленный осушитель воздуха имеет существенные недостатки. Так, главный минус - ограничения возможности снижения точки росы. Адсорбент необходимо периодически добавлять. А если клапан выйдет из строя, то жидкость попадет в магистраль и может сильно повредить ее. Поэтому в промышленности это оборудование практически не применяется.
Типы осушительных установок по конструкции
Можно выделить следующие системы:
- Настенные.
- Канальные.
- Мобильные.
- Промышленные стационарные установки.
Так, настенные устройства предназначены для применения в бассейнах. Конструкция представляет собой моноблок, которой подключают к дренажу. Существуют модели, которые к дренажной системе не подключаются. Так, конденсат сливается в контейнер.
Канальная система отличается высокой производительностью и предназначена для монтажа в технических помещениях. В других типах зон они устанавливаются под потолком. Для осушения воздуха система подключается к сети воздуховодов. Через один из них воздух забирается, а через второй - подается уже обработанным. Мобильные системы предназначены для локальной обработки воздуха в тех местах, где выделяется влага.
Зачастую такие установки для эксплуатации в промышленности не подойдут, но активно используются на стройках. С их помощью можно быстро высушить отштукатуренную стену, крашеный пол и многое другое. Осушители воздуха промышленные для компрессора и крупные установки устанавливают там, где выделяется большое количество влаги. Они предназначены для монтажа на производственных объектах, в бассейнах, высокотехнологичных производствах.
Технические параметры для промышленных установок
Одна из важных характеристик - это рабочий диапазон. Также важен температурный диапазон, с которым работает та или иная установка. В случае с установками рефрижераторного типа, это тип хладагента и его расход. Не менее важен шум, который создает оборудования при работе, и количество потребляемой электроэнергии.
Как выбрать подходящее оборудование
Прежде чем начать подбирать ту или иную систему, необходимо ознакомиться с санитарными нормами, которые регламентируют условия труда в определенных помещениях. Необходимо выяснить, насколько условия не соответствуют нормативам. Также следует определить, какие меры нужны, чтобы эти отклонения устранить.
Что касается производительности, то осушитель сжатого воздуха промышленный может убирать из воздуха от нескольких десятков до трехсот литров в течение суток. Производительность зависит от температурного режима, а также от типа помещения.
Существуют различные конструкции этих приборов. Они изготавливаются в виде отдельных блочных систем или же могут быть встраиваемыми. Последние устанавливаются в систему вентиляции и применяются зачатую в строительстве. Один из факторов, по которым выбирают промышленные осушители воздуха - цена. Так, начальная стоимость оборудования составляет от 45 тысяч рублей.
Как сухой воздух, так и влажный приносит много проблем. Со второй неприятностью призван бороться осушитель воздушного пространства. Помещение в котором повышенная влажность, настоящий курорт и отличное место для быстрого развития болезнетворных микробов: плесени, грибков. Споры попадая при вдыхании в организм человека, вызывают ряд болезней. Начиная с серьёзных аллергических реакций, заканчивая негативным эмоциональным состоянием.
Помещение тоже страдает от сырости. Споры плесени, довольно скоро расползаются по конструкции - стенам, потолкам. Они портят общее впечатление, вызывают нехороший запах и постепенно разрушают дом изнутри. С сыростью ведите борьбу. Цивилизованный и действенный метод, это использовать осушители воздуха.
Осушитель воздуха
Осушители воздуха созданы, для удаления из атмосферы в помещении излишней влаги и поддержания необходимого баланса. На рынке присутствует много моделей изделий хорошего качества. Они отлично справляются с предназначением. Перед покупкой аппарата, необходимо разобраться в отличиях представленной группы и выбрать необходимый. Выбирайте соответствующий требованиям.
Первое отличие, это разделение по предназначению. Осушители бывают бытовые и промышленные. Их принцип работы несколько разнится: конденсационный и адсорбционный.
Главное значение важное для нас - рабочий объем. Параметр, который измеряют количеством литров отфильтрованной воды из воздуха , в течение суток. Эти параметры значительно отличаются у различных образцов.
Параметр, который измеряют количеством литров отфильтрованной воды из воздуха, в течение суток При приобретении осушителя воздуха , отталкивайтесь от объёма помещения. Чем больше рабочий объем аппарата, тем выше стоимость. Современные агрегаты снабжены специальным дисплеем. С его помощью можно задать режимы влажности, времени и температуры.
Переносные аппараты предназначены для использования в разных частях жилья: жилые комнаты, небольшие бассейны, бани. Стационарные осушители , можно прикрепить к стене, наподобие кондиционного блока. У них имеется трубка, по которой отводится вода, её необходимо вывести в канализацию.
Важно! Стационарные аппараты, как правило, мощнее переносных.
Некоторые осушители воздуха имеют воздушные фильтры. Это даёт дополнительную возможность использовать модель, как очиститель воздуха от пыли и микрочастиц. Дом в котором комфортный климат, манит и притягивает, позволяя семье жить в здоровых условиях.
Переносные аппараты предназначены для использования в разных частях жилья: жилые комнаты, небольшие бассейны, бани Основной принцип действия, это конденсация влаги находящейся в воздушном пространстве помещения. Для достижения цели используется охлаждённая поверхность (специальный испаритель). Вентилятор поставляет воздушный поток в середину осушителя . Далее, на его пути теплообменники один за другим, совмещённые в совместный контур. В нём находится фреон. Нужное давление и круговорот фреона в контуре, зависит от компрессора. Давление заставляет фреон двигаться по специальной капиллярной трубочке, где он охлаждается и перемещается в первый теплообменник, охлаждая его.
Влажный воздушный поток из комнаты, в теплообменнике образует конденсат. Оттуда жидкость течёт в предназначенный блок или по трубочке в канализацию. Проходя сквозь первый теплообменник, поток остывает, а фреон наоборот греется. Испаряясь он оказывается в компрессоре. Происходит сжатие фреона, он греется довольно значительно и передвигается в теплообменник номер два. Там под действием холода, конденсируется отдавая тепло воздуху . Поэтому температура воздуха , который проходит через аппарат почти не меняется, а влажность приобретает заданные показатели.
Почти все осушители воздуха имеют одинаковый принцип работы. Модели отличаются дизайном и материалами, которые используются. Выбирая прибор, определитесь, для какого помещения он будет предназначаться? Тогда вы сможете определить производительность нужного осушителя. Этот показатель определяется измерением влаги литрами, которую в состоянии убрать прибор за 24 часа.
Почти все осушители воздуха имеют одинаковый принцип работы Виды осушителей
Осушители классифицируются на промышленные и бытовые. Соответственно сфера их применения существенно отличается.
Места использования осушителей воздуха:
- Квартира и частный дом.
- Музеи, магазины. Для сохранности мебели из дерева, картин, одежды, музыкальных экспонатов. Эффект достигается из-за минимизации вредных бактерий плесени, которые распространяются в сырости.
- Для профилактики запотевших окон помещений.
- Приведение жилья в порядок, после таких неприятностей, как затопление соседями, протекшие трубы и т. д.
- Производя ремонт: по окончании покраски, оштукатуривания, приклеивания обоев и других действий, требующих сушки - осушитель воздуха прекрасно поможет. Стены высохнут быстрее и равномерно, не нарушая технологию, так как температура остаётся постоянной. Пользоваться осушителем намного экономичней, чем использовать принудительную вентиляцию и тепловую пушку. Расход электричества для высушивания ремонтируемого здания, будет намного больше, чем при использовании осушителя.
- Строительные материалы и смеси сохранят свои качества намного дальше в сухом здании.
- Бассейны, сауны, бани. Это помещения с заведомо повышенной влажностью, в которых без должного ухода велика вероятность размножения плесневелого грибка.
Отличаются мобильностью и небольшими размерами. Предназначаются для работы в офисе, квартире, сауне, бане. Создано данное оборудование для установки в домах, построенных в местах повышенной сырости - (низины, овраги) поблизости речек и различных водоемов.
Отличаются мобильностью и небольшими размерами. Их продуктивность от 10 до 100 литров. Обычно на них устанавливают датчик показателя влажности. Оснащены комфортной панелью управления, таймером и фильтром для очищения воздуха. Имеют симпатичный дизайн. Всё-таки в быту больше распространена проблема сухого воздуха, поэтому осушители бытовые не имеют такого массового распространения, как производственные.
Предназначаются для работ в помещениях с большими площадями и объёмом. Такие производственные установки подходят для постоянного интенсивного применения. У агрегатов высокая оценка надёжности. Прямое назначение - склады, предприятия, стройки.
Производя промышленные осушители, изготовители стремятся к главной составляющей - надёжности, долговечности и высокой производительности. Они способны убрать несколько сот литров влаги в течение суток. Корпус таких аппаратов прочный, из стали. Продуманны удобства - колёса и ручки, предназначенные для перемещения. Иногда устанавливается дополнительный ТЭН, чтобы подогревать выходящий воздух.
Предназначаются для работ в помещениях с большими площадями и объёмом Производственный осушитель воздуха почти всегда имеет принцип адсорбции водяного пара. После использования адсорбент обязательно просушивают или заменяют на новый. Как абсорбирующий образец обычного аппарата, можно рассмотреть пакет силикагеля. Его вкладывают в коробки с обувью и оргтехникой. Абсорбционный осушитель широко используют в помещениях с холодной температурой. Это могут быть особые помещения - морозильные камеры и т. д. Промышленные модели используют на предприятиях стройках в бассейнах, складах.
Промышленные модели бывают:
- Конденсационные.
- Адсорбционные.
Реже встречаются следующие виды:
- Рефрижераторные.
- Мембранные.
- Деликвисцентные.
Выбирая осушитель для дома учтите необходимые факторы:
Пространство. Обязательно определитесь с кубатурой помещения, куда вы будете устанавливать осушитель воздуха. Условия могут меняться, от умеренного осушения до сильного. Существуют модели, которые способны выделить 20 л. воды из 230 кв. м. Определившись с производительностью аппарата и сопоставив с размерами помещения, вы приобретёте нужный аппарат.
Если у вас мощный аппарат и хорошо вытягивает воздух, его можно определить на стену Подходящее место. Если у вас мощный аппарат и хорошо вытягивает воздух , его можно определить на стену. Но если производительность страдает, тоосушитель нужно поместить подальше от препятствий, мешающих прохождению воздуха. Ещё одно правило - при использовании осушителя, также как при работе кондиционера, двери и окна нужно плотно закрывать. Источники с мусором, которые могут засорять машину нужно держать вдали.
Температура . Совершенно нормально если при работе осушителя воздуха, увеличивается температура в комнате. Беспокойство должно вызывать если воздух вокруг аппарата не выше 18 градусов. Если образуется лёд в катушках осушителя, это может провоцировать поломку. Для использования устройства в пространстве с холодным воздухом , приобретайте специальный осушитель . У него должна иметься функция размораживания и датчик. Такой агрегат предназначен специально для холодных помещений.
Впервые подключив аппарат, не стоит его перезапускать. Он удалит основную часть лишней влаги, а далее просто поддерживаете необходимый уровень. Не стоит сушить воздух кардинально.
Знаете ли вы, что нормальная влажность для человека 30% - 60%.
Впервые подключив аппарат, не стоит его перезапускать
0
Осушка воздуха
Используются нерегенеративные или регенеративные осушители воздуха. Для кратковременных космических полетов используются как те, так и другие осушители воздуха. Для космических полетов длительностью свыше 30-40 суток, по всей видимости, найдут практическое применение только регенеративные осушители воздуха.
К нерегенеративным способам осушки воздуха следует отнести химические способы, подразделяемые на две группы: основанные на химическом взаимодействии и на образовании кристаллогидратов.
Процесс взаимодействия осушающих веществ первой группы заключается в их разрушении при контакте с водой и образовании новых молекул. При взаимодействии осушающих веществ второй группы с водой молекулы воды не разрушаются, а входят в новое соединение как самостоятельные.
К веществам первой группы относятся большинство окислов, перекисей и надперекисей щелочных и щелочноземельных металлов, а также ангидриды некоторых кислот. Ко второй группе осушающих веществ относятся гигроскопические соли некоторых органических веществ типа LiCl, СаСl2, ZnCL2 и др.
К регенеративным способам осушки воздуха следует отнести физико-химические и физические.
Физико-химические способы осушки воздуха в свою очередь могут быть подразделены на сорбционные и сорбционные с образованием кристаллогидратов.
Сорбенты, используемые для осушки воздуха, могут быть разделены на твердые и жидкие. К твердым сорбентам относятся силикагели, алюмогели, активированный уголь и др. К жидким сорбентам относятся серная кислота, растворы различных солей и другие гигроскопические жидкости.
Физические способы осушки воздуха могут быть основаны либо на конденсации, либо на вымораживании водяных паров.
Отличительной чертой физических способов осушки воздуха, а также способов, основанных на применении жидких сорбентов, является необходимость специальной организации этих процессов в условиях реального космического полета (динамической невесомости) . Это определяется самой системой, состоящей из трех фаз: газ - жидкость - твердое тело.
Химические способы осушки воздуха
При хемосорбции абсорбируемое вещество претерпевает химические изменения, определяемые характером химической связи и природой поверхностных радикалов. Скорость хемосорбции зависит от числа столкновений молекул с поглощающей поверхностью, коэффициента конденсации, энергии активации и вероятности столкновения молекул водяного пара с активными центрами. Хемосорбция протекает всегда при температуре, соответствующей определенной энергии активации.
Интенсивность процесса хемосорбции водяного пара из паровоздушной смеси по аналогии со скоростями протекания химических реакций определяется как химической кинетикой, так и гидродинамикой потока, характеризующей механизм переноса массы вблизи поглощающей поверхности. Гетерогенная реакция хемосорбции водяного пара протекает в несколько стадий: подвод реагирующих молекул к поверхности, на которой осуществляется реакция; собственно гетерогенная реакция (абсорбция); отвод продуктов реакции из зоны взаимодействия.
Для хлористого лития (LiCl) кинетические зависимости, показывающие связь скорости потока паровоздушной смеси и влажности воздуха с интенсивностью поглощения им водяного пара, представлены на рис. 6.
Из приведенных на рис. 6 зависимостей следует, что скорость реакции взаимодействия водяного пара с LiCl весьма велика и не оказывает существенного влияния на суммарную скорость хемосорбции и что самой медленной стадией является диффузионный подвод водяного пара к поглощающей поверхности, т. е. интенсивность процесса хемосорбции в данном случае определяется диффузионной кинетикой.
Рис. 6. Кинетические зависимости интенсивности поглощения (U) водяного пара при различных скоростях (в м/сек) потока паровоздушной смеси
0; 2 - 2; 3- 3,5; 4 - 4
В процессе поглощения влаги гигроскопическими солями типа LiCl, СаС1 2 наблюдается кристаллизационное присоединение ее, при чем относительная влажность над солью при незначительных колебаниях температуры остается практически постоянной и зависит от изменения кристаллизационной формулы вещества.
При взаимодействии таких веществ с потоком влажного воздуха на их поверхности образуется слой раствора, замедляющий дальнейший процесс поглощения водяных паров. Отрицательным фактором является изменение первоначальной формы гигроскопических солей при поглощении ими большого количества влаги. Следует также иметь в виду, что LiCl токсичен и вызывает коррозию металлов. Высушивающая способность некоторых веществ, применяемых при осуществлении химической осушки воздуха, представлена в табл. 1.
Таблица 1. Высушивающая способность некоторых веществ, применяемых при химической осушке воздуха
Физико-химические способы осушки воздуха
Как уже отмечалось, сорбенты физико-химических методов осушки воздуха могут быть твердыми и жидкими.
Осушка воздуха твердыми поглотителями влаги осуществляется за счет физико-химиче
ского взаимодействия паров воды и сорбента, т. е. сорбции влаги, образования гидратов и растворения. Твердые сорбенты представляют собой гели (природные сорбенты) и импрегнированные осушители.
Осушка воздуха гелями осуществляется путем адсорбции с последующей капиллярной конденсацией воды в пористой структуре осушителя. К твердым сорбентам следует отнести силикагель, алюмогель, активированный уголь.
Силикагель представляет собой твердое, стекловидное, химически инертное, однородное высокопористое вещество, состоящее на 99% из двуокиси кремния (SiО 2). В зависимости от величины пор силикагель делится на мелкопористый с насыпной массой 700 кг/ /м 3 и крупнопористый с насыпной массой 400-500 кг/м 3 .
Алюмогель или активированный алюминий в основном состоит из окиси алюминия (Аl 2 Oз) с примесями соды и окислов других металлов. Средняя поверхность капилляров в нем составляет примерно 2,5*10 6 см 2 /г, объемная насыпная масса 800 кг/м 3 » плотность (истинная) 3,25 г/см 3 .
Активированный уголь - древесный уголь специально обработанный с целью увеличения адсорбирующей поверхности и освобождения пор от смолистых веществ. Активированный уголь применяется в виде зерен различных размеров от 1 до 7 мм или в виде порошка. Адсорбционные свойства активированного угля зависят от величины его удельной активной поверхности, определяемой порами диаметром меньше 1*10 -5 мм.
Адсорбция в основном обусловлена физическими силами притяжения, т. е. неполярными силами Ван-дер-Ваальса, силами дипольного взаимодействия и поляризационными силами.
Для капилляров с радиусом больше 10 -5 см давление насыщенного пара над мениском практически равно давлению насыщенного пара над плоской поверхностью.
Пар из свободного пространства диффундирует в капилляр, если упругость его выше упругости насыщенного пара над вогнутой поверхностью мениска. Стенки капилляра адсорбируют пар и покрываются пленкой влаги, которая образует мениск. С его появлением возникает капиллярная конденсация, или сорбция пара. Микрокапилляры (r>10 -5 см) заполняются водой только при непосредственном соприкосновении с нею. Они не сорбируют влаги и способны отдать ее в атмосферу, насыщенную водяными парами.
Рис. 7. Зависимость равновесного массосодержания силикагеля от влагосодержания (d) при различных температурах
Температура (в °С):
1 - 5; 3 - 25; 5 - 45; 7 - 65;
2 - 15; 4 - 35; 6- 55; 5 - 75
Поглощающая способность силикагеля зависит от температуры влажного воздуха и парциального давления пара: с увеличением температуры и уменьшением парциального давления пара эта способность падает (рис. 7).
Как видно, применять силикагели при температуре свыше 35° С нецелесообразно.
В процессе осушки воздуха сорбентами их сорбционная способность снижается, и при достижении определенного состояния они уже не обеспечивают требуемого понижения влажности воздуха и нуждаются в регенерации. Наиболее распространенным способом регенерации является пропускание через сорбент воздуха, имеющего температуру +160: 170°С и подсушенного до температуры точки росы - не выше +28: +30° С.
Осушители с твердыми адсорбентами являются двухсекционными аппаратами. В одной секции такого аппарата происходит адсорбция влаги, в другой - регенерация с использованием электрического, газового или парового нагрева.
Адсорбционная способность алюмогеля ниже, а степень осушки воздуха выше, чем у силикагеля. Алюмогель целесообразно применять при температуре воздуха не выше 25° С.
По данным некоторых авторов, адсорбенты, применяемые для осушки воздуха, должны иметь высокую адсорбционную способность при нормальных условиях, обладать химической стабильностью и стойкостью, быть механически прочными, регенерироваться при возможно низких температурах, быть теплостойкими при переменных температурах регенерации, обладать малым объемным весом и не набухать.
Ко второй группе осушителей воздуха относятся импрегнированные осушители, изготовленные из пористых материалов, на поверхность которых нанесены гигроскопические вещества.
В этих осушителях сорбция влаги осуществляется как слоем гигроскопического вещества, так и путем капиллярной конденсации влаги.
По мере поглощения влаги гигроскопическая добавка превращается в кристаллогидрат или раствор, который принимает влагу, пока ее концентрация в нем не станет такой же, как в осушаемом воздухе.
В качестве носителей гигроскопических добавок применяют силикагель, алюмогель, активированный уголь и др.
Емкость импрегнированного осушителя определяется пористостью носителя и количеством гигроскопической добавки. Количество сорбированной влаги при 20° С у осушителей на основе крупнопористого силикагеля достигает 61% массы осушителя; на основе мелкопористого алюмогеля - 25%; на основе активированного угля - 62 %.
Например, СаСl 2 , нанесенный на поверхность крупнопористого силикагеля, увеличивает его емкость по воде примерно в шесть раз.
При выборе гигроскопических добавок определяющим является минимальное давление водяного пара над ее растворами в интервале температур от 5 до 40° С.
Носитель должен хорошо пропитываться раствором гигроскопической добавки, иметь небольшую плотность и прочно удерживать раствор при инерционных перегрузках.
Физические методы осушки воздуха и способы разделения газожидкостных фаз в условиях динамической невесомости.
Рис. 8. Принципиальная схема влагоотделителя
1- вход жидкостно-газовой смеси,
2- сетчатый фильтр-коагулятор,
3 - дренажные трубки,
4 - выход отделенной жидкости,
5 - выход газовой смеси.
Рис. 9. Принципиальная схема влагоотделителя циклонного типа
1 - кожух,
2 - вход влажного воздуха,
3 - внутренняя труба,
4 - путь воздуха,
5 - выходной газовый штуцер,
6 - сливное отверстие.
Рис. 10. Принципиальная схема влагоотделителя с осевым входом
1 - корпус,
2 - вход влажного воздуха,
3 - путь влажного воздуха,
4 - разделительная диа фрагма,
5 - отвод воды,
6 - выход воздуха.
Физические способы осушки воздуха заключаются в охлаждении его до температуры ниже точки росы или льда. В зависимости от конечной температуры охлаждения выделившаяся влага может быть в виде жидкой фазы - конденсата или в виде твердой фазы - льда.
Изменение влагосодержания воздуха в процессе охлаждения в расчете на один градус понижения температуры воздуха в случае вымораживания влаги является весьма незначительным, т. е. осушка воздуха вымораживанием является более теплоемким процессом по сравнению со способом конденсации. Вымораживание применяется в тех случаях, когда необходима глубокая осушка воздуха.
Осушка воздуха охлаждением обладает существенными преимуществами перед другими способами и поэтому находит широкое применение в системах кондиционирования кабин космических летательных аппаратов.
Основными преимуществами таких систем следует считать относительную простоту и надежность работы осушительного устройства, независимость веса и объема от продолжительности использования, обеспечение теп-лосъема из конденсируемого объема в процессе сушки, удаление из осушаемого воздуха одновременно с водяными парами части растворимых или легко замерзающих вредных примесей.
К недостаткам указанных систем относятся необходимость в определенных источниках холода для понижения температуры воздуха до требуемой величины и качественно новой организации разделения газожидкостной смеси в условиях реального космического полета.
В наземных установках сконденсированная жидкая фаза за счет разности в удельных весах газа и жидкости под действием собственного веса стекает в специальные емкости.
В условиях реального космического полета (динамической невесомости) процесс отделения жидкой фазы от газообразной требует принципиально нового технологического и конструктивного решения. Технологические процессы осушки воздуха (понижение температуры, конденсация влаги, влагоотделе-ние) можно совместить в одном аппарате, осуществляя все процессы одновременно, или использовать ряд аппаратов, последовательно выполняющих функцию понижения температуры, конденсации влаги при необходимости коагуляции - укрупнения капель жидкости и влагоотделения.
На рис. 8 представлена принципиальная схема влагоотделителя английской фирмы Нормалэр, применяющаяся в системе кондиционирования воздуха герметичной кабины самолета.
В сепараторе циклонного типа (рис. 9) влажный воздух поступает через тангенциально расположенный патрубок. Возникающие центробежные силы обеспечивают перемещение капелек жидкости к стенкам кожуха. Воздух по спиральной траектории в кольцевом зазоре между кожухами выходит из сепаратора через штуцер. Влага удаляется через сливное отверстие.
В центробежном сепараторе (рис. 10) с осевым входом влажный воздух закручивается в винтовом аппарате, влага стекает по стенкам и выводится через штуцер. Осушенный воздух отводится через патрубок.
Влагоотделители могут быть с отбойными конусами с центробежным эффектом, создаваемым лопатками специальной конструкции.
Существенным недостатком рассмотренных схем разделения жидкой и газообразной фаз является наличие вращающихся узлов и деталей, требующих периодической замены их, проведения профилактических работ, а также дополнительного расходования энергии.
Наиболее целесообразно отделять жидкую фазу от газообразной способом, основанным на применении гидрофильных и гидрофобных капиллярно-пористых элементов.
Следует иметь в виду, что конденсационные осушители одновременно с осушкой воздуха обеспечивают его охлаждение, т. е. осуществляют регулирование температуры и влажности воздуха в гермокабине.
На советских космических кораблях «Восток» и «Восход» используется холодильносушильный аппарат (ХСА), выполняющий функции поддержания температуры и влажности воздуха в гермокабине (рис.11).
Принцип работы холодильно-сушильного аппарата заключается в непрерывном охлаждении и конденсации влаги из осушаемого воздуха и отводе капель жидкости путем применения капиллярно-пористых фитилей, вплотную примыкающих к холодной поверхности радиатора. Отвод конденсируемой влаги в такой системе труднорегулируем.
Воздух из кабины с температурой 25° С и с абсолютным содержанием влаги до 17,5 г на 1 кг засасывается вентилятором 2 через всасывающий воздухопровод и нагнетается в межтрубное пространство теплообменника. По трубкам 4 циркулирует жидкий хладагент при температуре +5° С, нагнетаемый через трубопровод подачи 3 из контура радиационного теплообменника. Между трубками расположены гигроскопические фитили 5, которые соприкасаются с гигроскопическим пори-
Рис. 11. Принципиальная схема холодильно-сушильного теплообменника
1 - вход воздушного потока,
2 - вентилятор,
3 - трубопровод подачи хладагента с радиационного
теплообменника,
4 - трубки теплообменника,
5 - фитили,
6 - трубопровод выхода хладагента,
7 - фитильный сборник сконденсированной влаги,
8 - вентиль откачки конденсата,
9 - выходной воздухопровод,
10 - выход воздушного потока.
стым материалом, заполняющим емкость 7 (сборник конденсата). Пары воды из воздуха, циркулирующего в межтрубном пространстве, конденсируются на трубках, а затем конденсат по фитилям поступает в сборник. Через выходной трубопровод жидкий хладагент при температуре +7 - +10° С следует в контур радиационного теплообменника, где охлаждается и снова поступает по трубопроводу подачи 3. Через вентиль 8 конденсат откачивается в систему регенерации воды.
Теплообменники-разделители также могут быть построены на гидрофильных и гидро
фобных пористых элементах, в которых скорость удаления жидкой фазы определяется фильтрующей способностью этих элементов и перепадом давления между газожидкостной и жидкой фазами.
Такого типа теплообменники-разделители находят все более широкое применение в отдельных аппаратах систем обеспечения жизнедеятельности и в системах кондиционирования газовой среды.
Систематизация основных способов осушки воздуха
В системах кондиционирования воздуха по температуре и влажности удаление влаги и снижение температуры - явления, связанные весьма тесно. Основным принципом, лежащим в основе способов осушки воздуха, является выпадение конденсата атмосферной влаги на охлажденных по сравнению с воздухом поверхностях теплообменников. Характерной особенностью осушки воздуха является неминуемый фазовый переход от газообразного состояния в жидкое, что в условиях отсутствия силы тяжести значительно усложняет процесс массоотвода воды и последующей ее транспортировки к аппаратам системы. Интенсификация этого процесса использованием капиллярно-пористых элементов или каких-либо других гигроскопических материалов считается эффективным средством и находит практическое применение в реально действующих аппаратах.
В систематизированном виде по временном и физико-химическим принципам организации технологических процессов способы осушки воздуха и отделения жидкой фазы от газообразной представлены на рис. 12 и 13.
В настоящее время практическое применение находят в основном регенеративные способы осушки воздуха. Значительный интерес по своим возможностям и многоцелевому назначению представляют электрохимические способы. Электролиз на электролите Р 2 O 5 , H2SO4, а также с использованием серебрянопалладиевого катода при одновременном поглощении водяных паров обеспечивает получение соответствующего количества кислорода и водорода. Совмещение двух процессов (осушка воздуха, регенерация О 2) в одном аппарате приводит к значительному упрощению общего технологического цикла, связанного с разложением воды на кислород и водород и т. д.
Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.
Оказывается это столь же плохо!
Что определяет комфортность самоощущения человека в помещении? Если отвлечься от таких факторов, как настроение и компания, то, на самом деле, только четыре основных фактора:
- температура воздуха;
- влажность воздуха;
- скорость движения воздуха;
- температура окружающей обстановки (стен).
О чрезмерно низкой влажности и ее негативном влиянии на человека и окружающую среду хорошо известно. А если влажность, наоборот, чересчур высока?
Оказывается это столь же плохо. В сутки человек, в среднем, теряет около 900 грамм влаги (около 300 грамм с выдыхаемым воздухом и около 600 – через испарение с поверхности кожи). Это считается нормальным. При избыточной влажности воздуха процесс испарения затрудняется, поглощение влаги с вдыхаемым воздухом увеличивается. Это приводит к учащению дыхания, вызывает чувство дискомфорта, ухудшает самочувствие человека, приводит к быстрому утомлению. В условиях повышенной температуры в помещении, повышенная влажность может привести к перегреву организма.
И это – не единственные последствия повышенной влажности: страдает обстановка, вещи, элементы конструкции зданий и помещений. Могут коробиться обои, вспучиваться паркет, разбухать и с трудом закрываться двери, на стенах появляются пятна плесени, вещи в шкафах и кладовках отсыревают и приобретают неприятный запах, портятся картины, мебель, музыкальные инструменты, деревянные конструкции зданий поражаются микроорганизмами и т.п. Помещение наполняется невидимыми невооруженным глазом микроспорами плесени, бактериями, неприятными запахами.
Особенно важно поддержание невысокой влажности для аллергиков и астматиков. При превышении 50-60% относительной влажности, заметно активизируется рост плесени, увеличивается популяция домашних пылевых клещей, многократно ухудшается аллергенный фон в помещении.
Такой традиционный способ борьбы с повышенной влажностью, как проветривание , хоть и является безусловно необходимым, но часто не приводит к ощутимому эффекту. Снаружи помещения, зачастую, бывает не менее влажно, чем внутри, и, наконец, снаружи может быть слишком холодно или, наоборот, слишком жарко!
Решить все эти проблемы помогут осушители воздуха . Приборы, основанные на различных физических принципах, помогут снизить влажность воздуха в помещении, автоматически поддерживать комфортные условия окружающей среды.
Осушители воздуха бывают четырех основных типов:
- Адсорбционные . Эти приборы содержат в себе специальное вещество – адсорбент, которое способно поглощать влагу из воздуха. Причем, чем выше влажность, тем активнее будет идти этот процесс. Приборы не имеют подвижных частей, не потребляют электроэнергии, абсолютно бесшумны в работе и безопасны в эксплуатации. Но, как обычно, за эти «плюсы» приходится расплачиваться определенными «минусами». Так, количество поглощаемой влаги очень невелико, а сам адсорбент имеет свойство насыщаться влагой, в результате чего его способность поглощать влагу понижается и, наконец, исчезает. В подобных приборах адсорбент либо заменяют на новый, либо «заряжают», тем или иным способом «выделяя» из него влагу обратно в окружающую среду. Тем не менее, подобные приборы широко применяются для небольших помещений, таких как туалетные комнаты, кладовые, платяные шкафы и т.п.
- Компрессорные (испарительные). Вы, наверняка, обращали внимание на слой снега и льда, который нарастает на испарителе в холодильнике. На этом же принципе основаны и осушители воздуха. Влажный воздух из помещения направляется на сильно охлажденную поверхность – испаритель (охлажденный радиатор), на котором влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется, и, впоследствии, стекает в специальную емкость. Далее воздух проходит через конденсатор – нагретый радиатор – и поступает обратно в помещение. Это нужно для того, чтобы прибор не охлаждал помещение. Охлаждается испаритель так же, как это происходит в обычном бытовом холодильнике (газ-хладагент сжимается компрессором и направляется в испаритель, где, при резком расширении, охлаждается). Такие приборы обычно обладают высокой «мощностью» осушения – до десятков (и даже сотен в промышленных моделях) литров в сутки, часто комплектуются встроенными гигростатами (приборами, управляющими работой осушителя, в зависимости от влажности). Но за это приходится «расплачиваться» ощутимыми габаритами, энергопотреблением, некоторым шумом от работающего компрессора.
- Основанные на технологии Пельтье . Это – приборы, аналогичные предыдущим, за тем исключением, что вместо испарителя в них присутствует т.н. элемент Пельтье – основанный на эффекте охлаждения специальных полупроводниковых структур при прохождении через них электрического тока. Приборы существенно тише компрессорных, но обладают несколько меньшей мощностью осушения.
- Роторные адсорбционные. Это – достаточно новый класс осушителей, комбинирующий, в некотором смысле, принципы работы двух предыдущих. Прибор имеет медленно вращающийся ротор, заполненный адсорбентом (веществом, поглощающим влагу из воздуха). Через ротор продувается два потока воздуха. Влажный воздух из помещения проходит через большую часть поверхности ротора (85%) и отдает влагу адсорбенту, в обратном направлении через меньшую часть поверхности ротора продувается подогретый воздух регенерации, который отбирает влагу у адсорбента. Данные приборы работают несколько тише и потребляют меньше энергии, чем компрессорные.
- Мощность осушения . Эта характеристика измеряется литрами в сутки и определяет основную функцию прибора – насколько эффективно он будет осушать воздух. При сравнении приборов следует учесть, что эта характеристика сильно зависит от температуры и влажности воздуха, и в описании эта характеристика обычно должна сопровождаться указанием, для какой исходной влажности и температуры она измерена.
- Диапазон рабочих температур . Эффективность работы осушителей тем ниже, чем ниже температура воздуха. При низких температурах они перестают осушать воздух. Если Вы планируете использовать прибор в прохладных помещениях (кладовые, погреба), то на эту характеристику следует обратить особое внимание.
- Емкость бака для воды . Удаленная из воздуха влага обычно собирается в некоторой емкости, которую следует периодически опустошать. Чем больше данная емкость, тем реже придется обслуживать прибор.
- Возможность использовать непрерывный дренаж . К прибору подсоединяется специальная трубка, отводящая образующуюся влагу за пределы помещения, в канализацию, большую емкость с водой и т.п. В этом случае Вам не придется постоянно следить за тем, чтобы бак с водой не переполнился, и своевременно опорожнять его.
- Автоматические режимы работы . Простые приборы при включении работают непрерывно – пока Вы их не выключите, или пока не заполнится бак (в этой ситуации все модели обычно отключаются). Более сложные приборы имеют встроенный гигростат – прибор, управляющий осушителем в зависимости от реальной влажности в помещении. В таких моделях Вы можете явно задать желаемую влажность, и осушитель будет ее поддерживать в автоматическом режиме.
- Потребляемая мощность . Это – второстепенная характеристика, определяющая экономичность прибора.
- городские квартиры и загородные дома в летне-осенний период, когда влажность особенно высока (в первую очередь – спальни);
- ванные и туалетные комнаты – традиционно самые влажные помещения в доме в любое время года;
- кухни (при приготовлении пищи обычно происходит сильное испарение влаги);
- помещения, где установлены аквариумы и бассейны ;
- оранжереи ;
- шкафы и кладовые для хранения одежды (в емкостях для хранения грязной одежды целесообразно использовать небольшие адсорбционные осушители – это предотвратит отсыревание одежды и появление неприятного запаха);
- погреба и кладовые для хранения продуктов (за исключением помещения с отрицательными температурами – в них осушители работать не будут);
- помещения, в которых обычно сушится белье (некоторые приборы даже имеют специальную функцию, существенно ускоряющую этот процесс);
- спортивные раздевалки (в этих помещениях обычно повышена влажность и, в результате этого, появляется характерный неприятный запах);
- багажники и салоны автомобилей (оптимально использовать небольшие адсорбционные осушители);
- чердаки, подвальные помещения, гаражи .
Осушение воздуха – необходимое требование для различных помещений. Его применяют как в бассейнах и аквапарках, так и домах и квартирах. Осушители воздуха получили также широкое применение в прачечных, офисах, на складах – везде, где необходимо поддерживать определенный микроклимат.
Принцип работы осушителей воздуха
Осушение воздуха происходит благодаря физическому процессу конденсации. Лишняя влага, содержащаяся в воздухе, оседает на холодную поверхность. Температура поверхности при этом должна быть ниже точки росы.
Воздух с помощью вентилятора прогоняется сквозь два теплообменника, которые расположены последовательно и соединены в линию. Они заполнены фреоном или другим хладагентом. Фреон, при прохождении под давлением сквозь длинную и тонкую капиллярную трубу, охлаждается. После этого он поступает в теплообменники, охлаждая их.
Комнатный воздух, проходя через первый теплообменник, отдает лишнюю влагу. Происходит образование большого количества конденсата. Полученная таким образом вода стекает в лоток. Далее ее можно собирать в бачок или выливать через систему канализации.
Фреон, находящийся в теплообменнике номер один и отдавший свою прохладу, испаряется. В процессе испарения он попадает на компрессор, после чего направляется во второй теплообменник. Далее происходит процесс конденсации фреона при помощи холодного воздуха. В процессе ассимиляции воздух нагревается.
В конечном счете, температура воздуха остается неизменной, а влажность уменьшается. Такой принцип работы осушителей приблизительно одинаков для всех видов. Исключение составляют абсорбционные и роторные осушители воздуха.
Виды осушителей воздуха
Выбирая осушитель, необходимо знать, какая производительность для вас предпочтительнее и для каких помещений предназначается тот или иной прибор.
Производительность осушителей воздуха принято измерять в литрах конденсата за сутки, то есть, сколько влаги из воздуха определенная модель устройства может удалить за этот срок.
Для офисов и жилых помещений целесообразно использовать бытовые осушители. Они имеют элегантный дизайн и не только являются необходимым прибором поддержания микроклимата, но и не портят интерьер.
Мощность таких моделей варьируется от десяти до ста литров в сутки. Обычно бытовые осушители имеют выносной или встроенный датчик, который фиксирует влажность воздуха. Также они оснащены воздушным фильтром, таймером и удобной панелью управления. Последние модели поддерживают дистанционное управление.
Для складских помещений и промышленных предприятий применяются более мощные – промышленные осушители. Главные их характеристики: прочность, высокая производительность, надежность. В отличие от бытовых, промышленные осушители воздуха не имеют разнообразия внешних характеристик. Обычно они заключены в стальной корпус и оснащены ручками и колесиками для удобного перемещения.
Производительные мощности этих осушителей составляют до несколько сотен литров в сутки. Наиболее популярные модели относятся к сериям CD и CDP. Это преимущественно бытовые осушители с различной конфигурацией и производительностью (от 12 до 290 литров за сутки). Их принято использовать в квартирах, на дачах, в ванных комнатах, подвалах и других бытовых помещениях.