工業(yè)用空氣加濕器加濕量的計算及測定_丁毅

1、.2西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報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文章編號:1000-5811(200202-0052-04工業(yè)用空氣加濕器加濕量的計算及測定丁毅,鞏桂芬,林智,楊順清(陜西科技大學(xué)設(shè)計學(xué)院,陜西咸陽712081摘要:就等焓加濕的一個應(yīng)用實例進行了討論,通過增大有效的密封空間內(nèi)加濕水蒸發(fā)面積的方法,最終達到了增加蒸發(fā)量、提高空氣相對濕度的目的。實驗證明理論蒸發(fā)值與實際蒸發(fā)值的差值不大,蒸發(fā)量能滿足工業(yè)生產(chǎn)對空氣加濕的要求。關(guān)鍵詞:等焓加濕;相對濕度;蒸發(fā)量;

2、實驗中圖分類號:TM925.13文獻標識碼:A0前言工業(yè)生產(chǎn)中(如紡織工業(yè)常常提出對廠房內(nèi)的空氣進行必要加濕的要求。根據(jù)市場調(diào)查,目前加濕器行業(yè)主要以生產(chǎn)家用加濕器為主,其加濕量不大,達不到工業(yè)廠房內(nèi)空氣加濕的要求。一般工業(yè)用加濕器要求每小時的加濕量是用水500克左右,因此設(shè)計制造一種加濕量大、運行可靠、造價低的加濕器是很必要的?？諝獾募訚裉幚碛?種1:(1等溫加濕;(2等焓加濕;(3升溫加濕;(4冷卻加濕。其中利用等焓加濕原理制造的加濕器,如超聲波加濕器、噴水室、板面蒸發(fā)加濕器、透膜式加濕器等具有運行可靠、費用低的特點,而且不會因加濕而使室內(nèi)溫度升高。本文對工業(yè)用加濕器加濕量的大小、理論蒸發(fā)

3、值與實際蒸發(fā)值的差異、蒸發(fā)量能否達到要求等進行了實驗驗證。同時,通過實驗,進一步了解了各因素對蒸發(fā)量的影響,為在工業(yè)實際中計算蒸發(fā)面積,提高加濕效率提供了初步的理論依據(jù)。1等焓加濕過程分析利用循環(huán)水進行的等焓加濕,也即是用循環(huán)水噴淋空氣。當系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)時,水的溫度等于空氣的濕球溫度,且維持不變,這時空氣被加濕了,但水與空氣之間始終沒有熱交換,所以空氣狀態(tài)的變化是等焓的,空氣由初狀態(tài)1向終狀態(tài)2變化是沿著等焓線下降的2,如圖1所示。在濕空氣總壓p接近常壓的情況下,濕空氣可視為理想氣體,因此n w/n g=p w/(p-p w式中:n g絕干空氣量,mol;n w水蒸氣量,m ol;p w水蒸

4、氣分壓,Pa。空氣的絕對濕度為H=M wn w/(M gn gH=18p w/29 (p-p w=0.622p w/(p-p w(1式中:H空氣的絕對濕度,kg/kg(干空氣;M g絕干空氣的相對分子質(zhì)量,29;M w水蒸汽的相對分子質(zhì)量,18。收稿日期:2002-01-12作者簡介:丁毅(1953-,男,山東省日照縣人,碩士,副教授,研究方向:CAD/CAM圖1等焓加濕過程濕空氣狀態(tài)的變化水分子在流動界面蒸發(fā)時,理論上已知其濃度(mol/m 3分布就能求得界面與流體間的傳質(zhì)速率3 。根據(jù)流體傳熱速率的牛頓冷卻定律,水蒸汽傳質(zhì)速率可用傳質(zhì)通量方程表示為:N =K H (H -H S式中:N 水

5、蒸汽的傳質(zhì)速率,kg/s;K H 以濕度差為推動力的傳質(zhì)系數(shù);H 空氣的飽和濕度,kg /kg (干空氣;S 水蒸汽的有效蒸發(fā)面積,m 2。實驗證明,K H 和 (以溫度差為推動力的傳質(zhì)系數(shù)都與空氣流動速度G 的0.8次冪成正比,所以 /k H 與空氣流動速度無關(guān),只和體系的狀態(tài)有關(guān)。對于空氣水蒸汽系統(tǒng), /k H 1.09。當空氣流動方向與物料表面平行時,則 =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等焓加濕過程中,整個系統(tǒng)與外界沒有熱能量的交換(理想狀態(tài),所以在設(shè)計分水器時,應(yīng)盡可能增大蒸發(fā)面

6、積以增大傳質(zhì)速率。分水器分為若干層,每層是由兩片掛網(wǎng)夾一層脫脂棉構(gòu)成;每層呈波浪狀,層間用膠粘接。向分水器上噴淋水時,掛網(wǎng)的前后面都可形成蒸發(fā)面,較大地增加了蒸發(fā)面積,脫脂棉則使掛網(wǎng)持續(xù)處于著水狀態(tài)。分水器的蒸發(fā)面積,即水蒸汽的有效蒸發(fā)面積為:S =2C L W式中:C 層數(shù);L 長;W 寬。2實驗及結(jié)果討論2.1實驗器材濕度計、水泵,分水器,電機及風(fēng)機。2.2實驗步驟在84m 3的封閉室內(nèi)進行實驗,用分水器對室內(nèi)空氣加濕,用水泵循環(huán)工作用水,用電機帶動風(fēng)機以加快空氣流動速度。加濕前記錄空氣的相對濕度、溫度。加濕過程中,每隔10min 記錄一次室內(nèi)空氣的相對濕度、溫度,共記錄6次。為保證實驗的

7、準確性,進行了3次實驗。實驗在每天的同一時間段內(nèi)進行。2.3實驗數(shù)據(jù)處理原始空氣:溫度25.9,相對濕度48.7%。加濕后空氣:溫度24.5,相對濕度72.2%。表1第一次實驗的數(shù)據(jù)及處理結(jié)果記錄次數(shù)濕度計1干球溫度濕球溫度濕度計2干球溫度濕球溫度濕度計3干球溫度濕球溫度濕度計4干球溫度濕球溫度144i =1t 干i 144i =1t 濕i 相對濕度%加濕前26.52026202522.52421.2252272.5對3次實驗的數(shù)據(jù)進行綜合處理(其余兩次實驗的實測數(shù)據(jù)限于篇幅文中未給出,見表2。53第2期丁毅等:工業(yè)用空氣加濕器加濕量的計算及測定表23次實驗數(shù)據(jù)的綜合處理時間/min 實驗一相

8、對濕度/%實驗二相對濕度/%實驗三相對濕度/%平均相對濕度/%開始48504848.7105554585672.571.572.572.2空氣溫度為25.9時,濕空氣的總壓p =3340.75(Pa ,水蒸氣分壓p w =3340.7548.7%(Pa ,此時,由(1、(2式得到空氣的絕對濕度和飽和濕度分別為:H =0.0093166kg /kg (干空氣,H =0.02121kg /kg (干空氣取風(fēng)機使空氣所能達到的流動速度G =5000kg /m 2h ,即G = 1.39kg /m 2s ,由(2式得N =S 1.0215kg /m 2h,有效的蒸發(fā)面積S =0.5m 2,在實驗時間內(nèi)

9、,理論蒸發(fā)值為m 理=N T =0.5m 21.0215kg /m 2 h 1h =0.51kg式中:T 加濕所需的時間,h ?？諝鉁囟葹?5.9時,飽和空氣中,水蒸氣的含量為 =0.0233kg /m 3,實際蒸發(fā)值為:m 實= V (RH 2-RH 1=0.0233kg/m 384m 3(72.2%-48.7%=0.454kg 式中:RH 1加濕前空氣的相對濕度;RH 2加濕后空氣的相對濕度;V 密閉空間的體積。相對誤差:=1-m 實/m 理100%=11.1%2.4結(jié)果討論由文獻2知,紡織廠車間對空氣的相對濕度的要求較高,織布車間要求空氣相對濕度需達70%75%。從上述實驗結(jié)果可以看出,

10、這種加濕器能夠在12h 內(nèi)把密閉空間的相對濕度提高到70%以上,因此能夠滿足工業(yè)加濕的要求。實驗中的實際蒸發(fā)值小于理論蒸發(fā)值的原因是: 圖2空氣相對濕度與時間的關(guān)系(1理論上的誤差。水蒸氣的擴散除了分子擴散外,還存在著渦流擴散,因界面的可流動性,可以隨接觸狀態(tài)的不同產(chǎn)生較大的變化。影響傳質(zhì)系數(shù)的因素包括流體的物性(密度,粘度,擴散系數(shù)、設(shè)備的特征尺寸等,各種因素的影響目前還只能針對具體的過程通過實驗確定。(2客觀因素的影響。室內(nèi)各冷負荷、人體散濕量及室外空氣滲入等都會造成室內(nèi)空氣相對濕度不穩(wěn)定。圖2示出加濕過程中空氣相對濕度與時間的關(guān)系。從圖2看出,在加濕開始階段,空氣的相對濕度呈直線上升,即

11、隨時間增加而加大(如ab 段,但當空氣相對濕度達到60%以后,則其隨時間增加而加大的趨勢減緩(如bc 段。需要指出的是,實驗中應(yīng)盡量減少室內(nèi)的設(shè)備數(shù)量及實驗人數(shù),以減少冷負荷等對空氣相對濕度的影響,或根據(jù)有關(guān)的公式計算出室內(nèi)的冷負荷,考慮進冷負荷對實驗的影響,由此可得到更精確的實驗數(shù)據(jù)。54西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報第20卷3結(jié)束語等焓加濕是一種比較適合于工業(yè)應(yīng)用的加濕方法,對于大的工業(yè)廠房,通過增大蒸發(fā)面積或提高空氣流動速度來提高加濕效率,能滿足工業(yè)生產(chǎn)對空氣加濕的要求,具有實用價值。參考文獻1范祖光.現(xiàn)代機械設(shè)備手冊M .北京:機械工業(yè)出版社,1996:1222.2陳沛霖、岳孝方.空調(diào)與制冷技術(shù)手

12、冊M .上海:同濟大學(xué)出版社,1991:392.3蔣維鈞.化工原理M .北京:清華大學(xué)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頁3結(jié)束語本文對影響滾子齒形凸輪傳動精度的凸輪曲面誤差、凸輪軸偏心誤差、從動滾子分布不均勻誤差、滾子外徑誤差及空程誤差進行了理論分析,并提出了對滾子導(dǎo)入、導(dǎo)出產(chǎn)生干涉部位的凸輪廓面修形方法,其基本思路也適用于其它空間凸輪的分析。參考文獻

15、1賈爭現(xiàn),曹巨江.滾子齒形凸輪機構(gòu)模型的建立與分析J .西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報,1994,(3:7276.2孫大海.影響蝸式凸輪機構(gòu)分度誤差的若干因素分析J .江蘇工業(yè)學(xué)院學(xué)報,1994,(1:1.3陸萍,許傳俊,劉鍵.用概率法計算凸輪廓線偏差和從動件的運動偏差J .山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報,1997,(1:3.4石則昌,張錦慧.滾齒凸輪機構(gòu)內(nèi)嚙合間隙的研究J .機械設(shè)計,1989,(2:1315.5楊玉琥,張策,陸錫年等.弧面分度凸輪機構(gòu)凸輪廓線修形研究J .天津大學(xué)學(xué)報,1995,(4:4448.6杜祖鈞.加工中心滾子齒形凸輪式AT C 自動換刀機械手的研究及結(jié)構(gòu)設(shè)計D .咸陽:西北輕工業(yè)學(xué)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