Аппарат для увлажнения воздуха на основе вихревых потоков

В настоящее время во многих технологических процессах необходимо поддерживать определенные параметры микроклимата, такие как температура и относительная влажность. Это достигается в процессе увлажнения, который осуществляется в аппаратах контактного типа.

Известны способы увлажнения воздуха, основанные на испарении воды со смоченной поверхности, путем  образования тумана за счет введения насыщенного пара в поток  воздуха и образованием воздушной эмульсии или пены путем пропускания воздуха через слой воды под давлением.

Однако чаще всего применяется способ механического распыления воды с помощью форсунок в потоке воздуха. При этом процесс увлажнения может быть как адиабатическим, так и политропным.

Недостатками данных способов является большой расход воды и высокое энергопотребление, большая металлоёмкость и габариты аппаратов. 

Аппараты для реализации процесса увлажнения представлены на рисунках 1.

Особенностью аппаратов контактного типа является возможность осуществлять в них самые различные процессы: процесс охлаждения с осушением воздуха, процесс увлажнения при постоянной температуре, процесс увлажнения при постоянной энтальпии, а так же, процесс увлажнения с подогревом воздуха. Характер процессов в данных аппаратах целиком определяется температурой  используемой воды и начальной температурой воздушного потока.

Важнейшими технико-экономическими характеристиками аппаратов для увлажнения воздуха являются: энергозатраты на взаимодействие фаз, определяемые гидравлическим сопротивлением аппаратов, их  металлоемкость и потребный расход воды для осуществления  процесса обработки воздуха.

Наиболее перспективным направлением представляется применение для этих целей вихревых аппаратов со встречными закрученными потоками. Важным преимуществом таких аппаратов является возникновение в его  рабочем объеме  высокоразвитой поверхности тепловлагообмена,  включающую в себя капельную, пленочную и пенную поверхности раздела фаз. Аппарат данного типа представлен на рисунке ниже.

Рисунок 2 – Аппарат для увлажнения воздуха на основе вихревых потоков

Конструкторским персоналом  предложен принципиально новый  способ  процесса увлажнения воздуха и конструкция аппарата на основе вихревых потоков  для его реализации.

Отличительной особенностью способа является взаимодействие двух потоков воздуха, центрального и периферийного, закрученных в одну сторону, движущихся друг навстречу другу и воды, разбрызгиваемой при помощи форсунок в зоне их контакта. Закрученные потоки воздуха взаимодействуют с разбрызгиваемой жидкостью и насыщаются влагой в адиабатическом процессе. Температура воды равна температуре воздуха по  мокрому термометру. Подача воды организованна в режиме рециркуляции. Процесс обработки в этом случае осуществляется при постоянной энтальпии и характеризуется ростом влагосодержания и уменьшением температуры воздуха по сухому термометру.

Разработана документация на аппарат производительностью по воздуху 1000 м³/ч. Диаметр аппарата составляет 0,25 м. Плановая скорость по сечению аппарата составляет от 4…7,5 м/c в зависимости от режима работы. Данный режим работы аппарата позволяет в значительной мере снизить массогабаритные размеры аппарата, что влияет на экономические показатели оборудования.

Предложенный способ увлажнения воздуха позволяет повысить эффективность процесса, за счет увеличения  напряженности  рабочего объема аппарата, которая обеспечивается ростом относительной скорости взаимодействующих фаз.