工业用空气加湿器加湿量的计算及测定

第 2 期 丁毅等: 工业用空气加湿器加湿量的计算及测定
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3 结束语
等焓加湿是一种比较适合于工业应用的加湿方法, 对于大的工业厂房, 通过增大蒸发面积或提高 空气流动速度来提高加湿效率, 能满足工业生产对空气加湿的要求, 具有实用价值。
参考文献
〔1〕范祖光. 现代机械设备手册〔M 〕. 北京: 机械工业出版社, 1996: 12～ 22. 〔2〕陈沛霖、岳孝方. 空调与制冷技术手册〔M 〕. 上海: 同济大学出版社, 1991: 3～ 92. 〔3〕蒋维钧. 化工原理〔M 〕. 北京: 清华大学出版社, 1998: 429～ 435.
式中: R H 1 ——加湿前空气的相对湿度; R H 2 ——加湿后空气的相对湿度;
V ——密闭空间的体积。 相对误差:
Γ= 1 - m 实 m 理 × 100◊ = 11. 1◊
2. 4 结果讨论
由文献〔2〕知, 纺织厂车间对空气的相对湿度的要求较高, 织布车间要求空气相对湿度需达 70%
～ 75%。 从上述实验结果可以看出, 这种加湿器能够在 1～ 2h 内把密闭空间的相对湿度提高到 70% 以上, 因此能够满足工业加湿的要求。
(1)
式中: H —空气的绝对湿度, kg kg (干空气) ;
M g —绝干空气的相对分子质量, 29;
M w —水蒸汽的相对分子质量, 18。
Ξ 收稿日期: 2002- 01- 12 作者简介: 丁毅 (1953- ) , 男, 山东省日照县人, 硕士, 副教授, 研究方向:CAD CAM © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
23. 8 21. 2
25
21. 85
71
6
25 22. 5 25. 5 22. 1 25. 4 22. 2
24 21. 2
25
22
72. 5
对 3 次实验的数据进行综合处理 (其余两次实验的实测数据限于篇幅文中未给出) , 见表 2。
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·52· JOU RNAL O F NOR THW EST U N IV ER S IT Y O F L IGH T INDU STR Y V o l. 20
文章编号: 1000- 5811 (2002) 02- 0052- 04
工业用空气加湿器加湿量的计算及测定
丁毅, 巩桂芬, 林智, 杨顺清
1 等焓加湿过程分析
利用循环水进行的等焓加湿, 也即是用循环水喷淋空气。 当系统达到稳定状态时, 水的温度等于
空气的湿球温度, 且维持不变, 这时空气被加湿了, 但水与空气之间始终没有热交换, 所以空气状态的 变化是等焓的, 空气由初状态 1 向终状态 2 变化是沿着等焓线下降的〔2〕, 如图 1 所示。
在湿空气总压 p 接近常压的情况下, 湿空气可视为理想气体, 因此
nw ng = pw (p - pw )
式中: ng —绝干空气量, m o l; nw —水蒸气量, m o l;
pw —水蒸气分压, Pa。
空气的绝对湿度为
H = M w × nw (M g × ng )
H = 18 × pw [ 29 (p - pw ) ] = 0. 622 × pw (p - pw )
(陕西科技大学设计学院, 陕西 咸阳 712081)
摘 要: 就等焓加湿的一个应用实例进行了讨论, 通过增大有效的密封空间内加湿水蒸发 面积的方法, 最终达到了增加蒸发量、提高空气相对湿度的目的。 实验证明理论蒸发值与 实际蒸发值的差值不大, 蒸发量能满足工业生产对空气加湿的要求。 关键词: 等焓加湿; 相对湿度; 蒸发量; 实验 中图分类号: TM 925. 13 文献标识码: A
需要指出的是, 实验中应尽量减少室内的设备数量及实验人数, 以减少冷负荷等对空气相对湿度
的影响, 或根据有关的公式计算出室内的冷负荷, 考虑进冷负荷对实验的影响, 由此可得到更精确的
实验数据。
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水状态。
分水器的蒸发面积, 即水蒸汽的有效蒸发面积为:
S = 2 × C ×L ×W
式中: C —层数; L —长;W —宽。
2 实验及结果讨论
2. 1 实验器材
湿度计、水泵, 分水器, 电机及风机。 2. 2 实验步骤
在 84m 3 的封闭室内进行实验, 用分水器对室内空气加湿, 用水泵循环工作用水, 用电机带动风 机以加快空气流动速度。 加湿前记录空气的相对湿度、温度。 加湿过程中, 每隔 10m in 记录一次室内 空气的相对湿度、温度, 共记录 6 次。为保证实验的准确性, 进行了 3 次实验。实验在每天的同一时间 段内进行。
N = K H × (H ″- H ) × S
式中: N ——水蒸汽的传质速率, kg s; K H ——以湿度差为推动力的传质系数;
H ″——空气的饱和湿度, kg kg (干空气) ;
S ——水蒸汽的有效蒸发面积,m 2。
实验证明, K H 和 Α(以温度差为推动力的传质系数) 都与空气流动速度 G
24 20. 1
25. 2
21. 1
63. 5
3
25. 5 21. 8 25. 8 21. 5 25. 4 21. 5
24 20. 5
25. 2
21. 3
65
4
25. 5 22
25. 8 22
25. 5 21. 8
24 21
25. 2
21. 7
68. 5
5
25 22. 2 25. 5 22
25. 5 22
0 前言
工业生产中 (如纺织工业) 常常提出对厂房内的空气进行必要加湿的要求。根据市场调查, 目前加 湿器行业主要以生产家用加湿器为主, 其加湿量不大, 达不到工业厂房内空气加湿的要求。 一般工业 用加湿器要求每小时的加湿量是用水 500 克左右, 因此设计制造一种加湿量大、运行可靠、造价低的 加湿器是很必要的。
4
∑ 1
4
×
i=
1
t干
i
4
∑ 1
4
×
i=
1
t湿
i
相对 湿度
%
加湿前 26. 5 20
26 20
26. 4 20. 5 24. 8 19. 5
25. 9
20. 0
48
1
25. 5 21
26 21
25. 8 21. 2 24. 5 20
25. 5
20. 8
55
2
25. 5 21. 5 25. 8 21. 2 25. 6 21. 5
H = 0. 0093166kg kg (干空气) , H ″= 0. 02121kg kg (干空气)
取风机使空气所能达到的流动速度 G = 5000kg m 2·h, 即 G = 1. 39kg m 2·s, 由 (2) 式得 N = S ×1. 0215kg m 2·h, 有效的蒸发面积 S = 0. 5m 2, 在实验时间内, 理论蒸发值为
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西北轻工业学院学报 第 20 卷
时间 m in
开始 10 20 30 40 50 60
表 2 3 次实验数据的综合处理
实验一
实验二
实验三
相对湿度 %
相对湿度 %
相对湿度 %
48
50
48
55
54
58
63. 5
58. 5
63
65
62. 5
66
68. 5
66
69
71
定。
(2) 客观因素的影响。 室内各冷负荷、人体散湿量及室外空气渗
图 2 空气相对湿度 与时间的关系
入等都会造成室内空气相对湿度不稳定。图 2 示出加湿过程中空气相 对湿度与时间的关系。
从图 2 看出, 在加湿开始阶段, 空气的相对湿度呈直线上升, 即随
时间增加而加大 (如 ab 段) , 但当空气相对湿度达到 60% 以后, 则其随时间增加而加大的趋势减缓 (如 bc 段)。
69
71. 5
72. 5
71. 5
72. 5
平均 相对湿度 %
48. 7 56
61. 7 64. 5 67. 8 70. 5 72. 2
空气温度为 25. 9℃时, 湿空气的总压 p = 3340. 75 (Pa) , 水蒸气分压 pw = 3340. 75×48. 7% (Pa) , 此时, 由 (1)、(2) 式得到空气的绝对湿度和饱和湿度分别为:

第 2 期 丁毅等: 工业用空气加湿器加湿量的计算及测定
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水分子在流动界面蒸发时, 理论上已知其浓度 (m o l m 3) 分布就能求得界 面与流体间的传质速率〔3〕。根据流体传热速率的牛顿冷却定律, 水蒸汽传质速
率可用传质通量方程表示为:
的 0. 8 次幂成正比, 所以 Α kH 与空气流动速度无关, 只和体系的状态有关。对 于空气—水蒸汽系统, Α kH≈ 1. 09。 当空气流动方向与物料表面平行时, 则 Α
图 1 等焓加湿过程 湿空气状态的变化
= 0. 020×G 0. 8。
K H = 0. 020 × G 0. 8 1. 09 = 0. 01835 × G 0. 8
m 理 = N × T = 0. 5m 2 × 1. 0215kg m 2 h × 1h = 0. 51kg
式中: T ——加湿所需的时间, h。 空气温度为 25. 9℃时, 饱和空气中, 水蒸气的含量为 Θ= 0. 0233kg m 3, 实际蒸发值为:
m 实 = Θ× V × (R H 2 - R H 1) = 0. 0233kg m 3 × 84m 3 × (72. 2◊ - 48. 7◊ ) = 0. 454kg
2. 3 实验数据处理
原始空气: 温度 25. 9℃, 相对湿度 48. 7%。 加湿后空气: 温度 24. 5℃, 相对湿度 72. 2%。 表次数
湿度计 1 干球 湿球 温度 温度
湿度计 2 干球 湿球 温度 温度
湿度计 3 干球 湿球 温度 温度
湿度计 4 干球 湿球 温度 温度
空气的加湿处理有 4 种〔1〕: (1) 等温加湿; (2) 等焓加湿; (3) 升温加湿; (4) 冷却加湿。 其中利用等 焓加湿原理制造的加湿器, 如超声波加湿器、喷水室、板面蒸发加湿器、透膜式加湿器等具有运行可 靠、费用低的特点, 而且不会因加湿而使室内温度升高。本文对工业用加湿器加湿量的大小、理论蒸发 值与实际蒸发值的差异、蒸发量能否达到要求等进行了实验验证。同时, 通过实验, 进一步了解了各因 素对蒸发量的影响, 为在工业实际中计算蒸发面积, 提高加湿效率提供了初步的理论依据。
(D esign Co llege of Shaanx i U n iversity of Science and T echno logy, X ianyang 712081, Ch ina)
THE CALCULAT ION AND M EASUREM ENT OF QUAL ITY OF HUM ID IF ING IN A IR-HUM ID IF IER USED IND USTRY
D IN G Y i, GON G Gu i2feng, L IN Zh i, YAN G Shun2qing
看出在加湿开始阶段空气的相对湿度呈直线上升但当空气相对湿度达到60以后则其随时间增加而加大的趋势减缓如bc需要指出的是实验中应尽量减少室内的设备数量及实验人数以减少冷负荷等对空气相对湿度的影响或根据有关的公式计算出室内的冷负荷考虑进冷负荷对实验的影响由此可得到更精确的实验数据
Ξ
№. 2 西北轻工业学院学报 A p r. 2002
N = 0. 01835 × (H ″- H ) S G 0. 8
(2)
等焓加湿过程中, 整个系统与外界没有热能量的交换 (理想状态) , 所以在设计分水器时, 应尽可
能增大蒸发面积以增大传质速率。
分水器分为若干层, 每层是由两片挂网夹一层脱脂棉构成; 每层呈波浪状, 层间用胶粘接。向分水
器上喷淋水时, 挂网的前后面都可形成蒸发面, 较大地增加了蒸发面积, 脱脂棉则使挂网持续处于着
实验中的实际蒸发值小于理论蒸发值的原因是:
(1) 理论上的误差。 水蒸气的扩散除了分子扩散外, 还存在着涡
流扩散, 因界面的可流动性, 可以随接触状态的不同产生较大的变化。
影响传质系数的因素包括流体的物性 (密度, 粘度, 扩散系数)、设备的
特征尺寸等, 各种因素的影响目前还只能针对具体的过程通过实验确