Публикации   Каталог оборудования   Анализ климата регионов   О проекте AboutDC.ru

Влажный воздух. Осушение воздуха.

Опубликовано: 21.07.2012. AboutDC.ru

Осушение воздуха – процесс снижения его влагосодержания. Рассмотрим варианты реализации процесса осушения воздуха и области применения каждого из них.

Для наглядности будет использована I-d диаграмма Рамзина влажного воздуха

Способы осушения

Сразу заметим, что это не то же самое, что снижение относительной влажности. Взглянув на I-d диаграмму, всё становится очевидным: осушка воздуха – процесс, идущий влево (при этом не важно, вверх или вниз, важно, что конечная точка будет левее начальной), а относительную влажность можно снизить даже путем добавления воды, если воздух при этом нагревать.

Итак, наша цель – выделить из воздуха влагу. Сразу скажем, что выделить влагу гораздо сложнее, чем испарить её. Испаряется она сама собой, пока дело не дойдет до состояния насыщения. А вот расставаться с воздухом вода не любит.

  • Конденсационный метод

    Один из способов их разъединения упоминался при описании процесса охлаждения – по достижению относительной влажности, близкой к 100%, выпадал конденсат. Это конденсационный метод осушки. Он заключается в охлаждении воздуха ниже точки росы и отвода образовавшегося конденсата. Чем ниже температура охлаждения, тем больше образуется жидкой фазы, тем эффективнее осушка.



  • Адсорбционный метод

    Других способов, видимых из диаграммы, нет. Однако существует ещё три распространенных метода осушки. Первый – адсорбционный. Здесь нам помогают физические свойства некоторых веществ поглощать влагу. Самые распространенные – активированный уголь, алюмогель (Al2O3), силикагель (SiO2). Эти вещества в своей молекулярной структуре имеют так называемые ячейки, в которые попадают молекулы водяного пара и "запираются" там. Вынуждающей силой является сила поверхностного натяжения, действующая на молекулу водяного пара, когда последняя оказывается около поверхности адсорбента. Каждый из адсорбентов имеет свою «степень очистки» воздуха от влаги, а потому обычно их используют ступенями – сначала грубая очистка (активированный уголь), потом тонкая (силикагель, следом алюмогель). Результат – миллиграммы воды в килограммах воздуха! Минимальное влагосодержание составляет 0.03г/кг, что соответствует температуре точки росы почти -50С.

    Процесс адсорбции сопровождается выделением теплоты адсорбции. В то же время при осушении поглощается примерно равная теплоте адсорбции теплота смачивания. Результатом является практически полная неизменность энтальпии воздуха - изоэнтальпийный процесс (вверх влево на I-d диаграмме). Как следствие, температура воздуха растет и может достигать, а иногда и превышать 50С.



    Со временем адсорбер насыщается влагой и требует регенерации, реализуемой через его нагрев. При повышении температуры, например до 120-150С для силикагеля, накопленная влага испаряется и адсорбент снова готов к осушающей работе. Учитывая необходимость такой регенерации, в установках осушения используют два параллельных адсорбера - в то время, как первый пегенерируется, работает второй.

  • Абсорбционный метод

    Второй способ, не просматривающийся из I-d-диаграммы, но очень схожий с предыдущим - абсорбционный. Наиболее широко распространенные абсорбенты - хлористый литий (LiCl) и водные растворы хлористого кальция (CaCl2*6H2O). Движущей силой процесса является разность парциальных давлений водяного пара - в пограничном слое абсорбента оно ниже, чем над его поверхностью. В зависимости от температуры раствора можно добиться осушка как с повышением температуры, так и без её изменения или с её уменьшением. Ещё одним плюсом является возможность непрерывной регенерации: достаточно установить насос для прокачки абсорбента в регенератор и обратно в абсорбер.

    Также следует учитывать, что степень осушки абсорбентами заметно ниже, чем адсорберами. Минимальное влагосодержание, достижимое при использовании хлористого лития - 1г/кг (температура точки росы -15С).

  • Компрессионный метод

    Наконец, последний метод осушки просматривается из диаграммы влажного воздуха для переменного давления. А раз мы взяли диаграмму для разных давлений, значит этот способ напрямую с разными давлениями и связан. Итак, компрессионный метод осушки (осушка сжатием).

    Основа метода – повышение парциального давления насыщенного пара при сжатии воздуха. Это вполне очевидно, если вспомнить определение парциального давления и закон Дальтона, гласящий, что давление газа равно сумме парциальных давлений его составляющих. Для воздуха: давление воздуха равно сумме парциальных давлений сухого воздуха и водяных паров (к слову, парциальное давление сухого воздуха можно разложить на сумму парциальных давлений входящих в его состав газов (азот, кислород и т.д.), но химический состав воздуха нас не интересует). Далее становится понятным, что увеличив давление воздуха в k раз, парциальные давления также увеличатся в k раз. Следовательно, парциальное давление водяного пара возрастет в k раз. Но парциальное давление насыщения-то не меняется – оно зависит только от температуры! Теперь вспомним определение относительной влажности – это отношение парциальных давлений текущего и насыщенного водяного пара. Первая цифра увеличилась в k раз, вторая осталась прежней, в итоге φ возросла в k раз, а если phi достигнет 100%, то неизбежно выпадет конденсат. Вывод – при сжатии воздуха растет его относительная влажность и в перспективе появляется жидкая фаза. Остается её слить, а воздуху вернуть первоначальное давление – осушка произведена!

    На I-d-диаграмме (напомним, что она выполненяется для конкретного давления) компрессионный метод условно можно изобразить линией влево по изотерме до нужного влагосодержания. В целях развития воображения можно использовать одну I-d-диаграмму для разных давлений, учитывая, что она сжимается по горизонтальной оси точно также (точно во столько же раз), как и подопытный воздух. Сжали в 2 раза, и точка c φ=50% превратилась в φ=100%.

Полезные формулы, описывающие процесс осушения воздуха:

  • конденсационный метод:

    • Уравнения балансов теплоты и влаги:
      Mсух·I1 - Nнагр = Mсух·I2;
      Mсух·d1 - Mконд.вода = Mсух·d2;
    • Угловой коэффициент:
      ε = (I2-I1)/(d2-d1) = Nнагр/Mконд.вода;
    • Количество отведенной воды:
      Mконд.вода = Mсух· (d2-d1).
  • адсорбционный метод:

    • Уравнения балансов теплоты и влаги:
      Mсух·I2 = Mсух·I1 - Mконд.вода·cвода·t2 - Mконд.вода·qтепл.ад. + Mконд.вода·qсмач,
      Mсух·d2 = Mсух·d1 - Mконд.вода;
    • Угловой коэффициент:
      ε = (I2-I1)/(d2-d1) = cвода·t2 + qтепл.ад. - qсмач = cвода·t2 ≈ 4.2t2;
    • Температура после осушки:
      t2 ≈ t1 + r· (d1-d2) / cвл.возд.;
    • Количество отведенной воды:
      Mконд.вода = Mсух· (d2-d1).
  • абсорбционный метод:

    • Уравнения балансов теплоты и влаги:
      Mсух·I2 = Mсух·I1 - Mконд.вода·cвода·t2,
      Mсух·d2 = Mсух·d1 - Mконд.вода;
    • Угловой коэффициент:
      ε = (I2-I1)/(d2-d1) = Nнагр/Mконд.вода;
    • Количество отведенной воды:
      Mконд.вода = Mсух· (d2-d1).

где:
Mсух = Gсух·ρ - массовый расход воздуха,
Gсух - расход сухого воздуха в потоке влажного воздуха, Gсух=Gвлаж· (1-d1). В расчетах, ввиду малости d1, часто под расходом сухого воздуха подразумевают расход влажного воздуха. Аналогичное допущение было принято и в примерах.

Комментарии

Ваше имя:

E-mail:  (на сайте не показывается)

Введите код с картинки:      

 

23.01.2013 19:52. таня

Каталог оборудования

 ИБП   Кондиционеры   Чиллеры 

HYIP (Хайп)

 About HYIP (о хайпах)   HYIP платит   HYIP скам   Обменники   Платёжные системы 

Компании

 DataCenterDynamics   Exsol (Эксол)   HTS   NVisionGroup   Union Group   Uptime Institute   UptimeTechnology   Ай-Теко   АйТи   АМТ-груп   Астерос   Аякс   ВентСпецСтрой   ДатаДом   Крок   Радиус ВИП   Термокул   Техносерв 

Оборудование

 Кондиционирование   Контроль доступа и безопасность   Мониторинг   Пожаротушение   Серверное оборудование   СКС   Фальшпол   Шкафы и стойки   Электроснабжение (ИБП, ДГУ) 

Пресса

 Connect - Мир связи   FOCUS   PC Week   ServerNews   Журнал сетевых решений / LAN   ИКС-Медиа 

Производители

 AEG   Chloride   Conteg   Delta Electronics   Eaton   Emerson Network Power   Green Revolution Cooling   HiRef   Hitec   Lampertz   Lande   LSI   Powerware   RC Group   Rittal   Schneider Electric   Stulz   Uniflair 

Рубрики

 Базовые станции   Интернет вещей   История   Криптовалюты   Мероприятия   Мобильный ЦОД   Обслуживание ЦОД   Опыт ЦОД   Суперкомпьютеры   Терминология   ЦОД в целом 

Пластинка на зубы цена что такое пластинка для зубов.