工业用空气加湿器加湿量的计算及测定_丁毅

1、.2西北轻工业学院学报A pr.200252JOU RN A L OF N O RT HWEST U NI VERSI T Y O F L IG HT IN DU ST RYV ol.20文章编号:1000-5811(200202-0052-04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(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;

2、实验中图分类号:TM925.13文献标识码:A0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。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

3、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。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n w/n g=p w/(p-p w式中:n g绝干空气量,mol;n w水蒸气量,m ol;p w水蒸

4、气分压,Pa。空气的绝对湿度为H=M wn w/(M gn gH=18p w/29 (p-p w=0.622p w/(p-p w(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。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图1等焓加湿过程湿空气状态的变化水分子在流动界面蒸发时,理论上已知其浓度(mol/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:N =K H (H -H S式中:N 水

5、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 (以温度差为推动力的传质系数都与空气流动速度G 的0.8次幂成正比,所以 /k H 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, /k H 1.09。当空气流动方向与物料表面平行时,则 =0.020G 0.8。K H =0.020G 0.8/1.09=0.01835G 0.8N =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

6、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水状态。分水器的蒸发面积,即水蒸汽的有效蒸发面积为:S =2C 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10min 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

7、准确性,进行了3次实验。实验在每天的同一时间段内进行。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1第一次实验的数据及处理结果记录次数湿度计1干球温度湿球温度湿度计2干球温度湿球温度湿度计3干球温度湿球温度湿度计4干球温度湿球温度144i =1t 干i 144i =1t 湿i 相对湿度%加湿前26.52026202522.52421.2252272.5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。53第2期丁毅等:工业用空气加湿器加湿量的计算及测定表23次实验数据的综合处理时间/min 实验一相

8、对湿度/%实验二相对湿度/%实验三相对湿度/%平均相对湿度/%开始48504848.7105554585672.571.572.572.2空气温度为25.9时,湿空气的总压p =3340.75(Pa ,水蒸气分压p w =3340.7548.7%(Pa ,此时,由(1、(2式得到空气的绝对湿度和饱和湿度分别为: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 2h ,即G = 1.39kg /m 2s ,由(2式得N =S 1.0215kg /m 2h,有效的蒸发面积S =0.5m 2,在实验时间内

9、,理论蒸发值为m 理=N T =0.5m 21.0215kg /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 =0.0233kg /m 3,实际蒸发值为:m 实= V (RH 2-RH 1=0.0233kg/m 384m 3(72.2%-48.7%=0.454kg 式中:RH 1加湿前空气的相对湿度;RH 2加湿后空气的相对湿度;V 密闭空间的体积。相对误差:=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,

10、这种加湿器能够在12h 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。实验中的实际蒸发值小于理论蒸发值的原因是: 图2空气相对湿度与时间的关系(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

11、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。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。54西北轻工业学院学报第20卷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,1996:1222.2陈沛霖、岳孝方.空调与制冷技术手

12、册M .上海:同济大学出版社,1991:392.3蒋维钧.化工原理M .北京:清华大学出版社,1998:429435.THE CALCULATION AND MEASUREMENT OF QUALITY OFHUMIDIFING IN AIR -HUMIDIFIER USED INDUSTRYDING Yi ,GONG Gui -feng ,LIN Zhi ,YANG Shun -qing(Desig n College of Shaanxi U niversity o f Science and T echnology ,Xiany ang 712081,China Abstract :An

13、 actual application of equal -enthalpy humidifing is discussed in this paper .By the w ay ofincreasing vapor area of humidified w ater ,quality of vapor can be increased ,relative humidity of air can be raised .The ex periment proved that the difference in the quality of vapour in theory and in prac

14、tice is not large ,quality of vapor can meet the demand of air -humidified in industry .Key words :equal -enthalpy humidifing ;relativ e hum idity ;quality of vapor ;experiment(上接第47页3结束语本文对影响滚子齿形凸轮传动精度的凸轮曲面误差、凸轮轴偏心误差、从动滚子分布不均匀误差、滚子外径误差及空程误差进行了理论分析,并提出了对滚子导入、导出产生干涉部位的凸轮廓面修形方法,其基本思路也适用于其它空间凸轮的分析。参考文献

15、1贾争现,曹巨江.滚子齿形凸轮机构模型的建立与分析J .西北轻工业学院学报,1994,(3:7276.2孙大海.影响蜗式凸轮机构分度误差的若干因素分析J .江苏工业学院学报,1994,(1:1.3陆萍,许传俊,刘键.用概率法计算凸轮廓线偏差和从动件的运动偏差J .山东工业大学学报,1997,(1:3.4石则昌,张锦慧.滚齿凸轮机构内啮合间隙的研究J .机械设计,1989,(2:1315.5杨玉琥,张策,陆锡年等.弧面分度凸轮机构凸轮廓线修形研究J .天津大学学报,1995,(4:4448.6杜祖钧.加工中心滚子齿形凸轮式AT C 自动换刀机械手的研究及结构设计D .咸阳:西北轻工业学院,199

16、9.DRIVING PRECISION ANALYZE OF THEROLLER -GEAR -CAM IN ATCDU Zu -jun 1,JIA Zheng -xian 2,CAO Ju -jiang2(1.X injiang V ocatio nal and T echnical College of L ight Industry ,W ulumuqi 830021,China ;2.M echanical and Electri-cal Eng ineer ing College,Shaanxi U niversity o f Science and T echnology ,X iany ang 712081,ChinaAbstract :Generalize