Механические осушители воздуха
Основу механического воздухоосушителя составляет поверхностный ребристый воздухоохладитель, температура наружной поверхности ребристых трубок которого существенно ниже температуры точки росы обрабатываемого воздуха. Только при этом условии процесс охлаждения воздуха сопровождается понижением влагосодержания, т. е. осушкой. Чаще всего в механических осушителях используется воздухоохладитель непосредственного испарения, в трубках которого происходит испарение (кипение) холодильного агента (фреона-12, фреона-22).
Если поверхностный теплообменник непосредственного испарения предназначен для осушки воздуха, к нему предъявляются некоторые специальные требования.
Заметим, что чем ниже температура наружной поверхности механического воздухоосушителя (охлаждающей поверхности), тем выше осушительное действие и ниже охладительное. Это означает, что если задано количество водяного пара, подлежащего удалению из воздуха, то при более низких температурах поверхности осушка воздуха будет сопровождаться меньшим охлаждением. Следовательно, температура воздуха после осушки будет более высокой (рисунок 4.68). Поэтому можно заключить, что чем выше должна быть температура осушенного воздуха при заданном уменьшении влагосодержания, тем ниже должна быть температура охлаждающей поверхности.
При одной и той же конечной температуре воздуха наибольшей его осушки удается достигнуть при более низких температурах охлаждающей поверхности (рисунок 4.69). Однако чрезмерное понижение этой температуры в некоторых случаях не может быть оправдано. Так, например, если температура охлаждающей поверхности равна i9h, как это показано на рисунке 4.62, состояние воздуха, покидающего воздухоохладитель, может оказаться между точками Я и В. Конденсация водяного пара происходит не только на охлаждающей поверхности, но и в объеме воздуха. Это означает, что воздух, выходящий из осушителя, содержит мельчайшие капли воды или частицы льда, испарение которых в обслуживаемом помещении резко снижает осушающее действие механического воздухоосушителя.
Рисунок. 4.68. Изображение процессов осушки воздуха в механических воздухоосушителях с различной температурой поверхности и одинаковой степенью осушки
Рисунок. 4.69. Изображение процессов осушки воздуха в механических воздухоосушителях при условии одинаковой конечной температуры
Как мы видели (рисунок 4.68), выбирая более низкую температуру охлаждающей поверхности, можно при одной и той же осушке получить более высокую температуру воздуха, покидающего воздухоосушитель. Однако эффект осушения всегда сопровождается некоторым охлаждением.
Если требуется сохранять температуру постоянной или если необходимо поддерживать температуру воздуха выше той, которую можно получить после процесса охлаждения и осушки, нужно производить нагревание воздуха.
На рисунке 4.70 показан процесс обработки воздуха при условии сохранения постоянной температуры tA. Количество отведенного из воздуха тепла Qохл больше тепла, подведенного к воздуху в процессе нагревания Qнагр.
Рисунок. 4.70. Изображение процесса осушки воздуха при сохранении постоянной температуры до и после осушки:
АВ - процесс осушки; ВА1 - процесс нагревания
В механических воздухоосушителях для нагревания обычно используется то тепло, которое выделяется в конденсаторе.
Рисунок. 4.71. Принципиальная схема механического воздухоосушителя с использованием для нагревания теплоты конденсации холодильного агента:
А - влажный воздух; В - охлажденный и осушенный воздух; В2 - нагретый воздух: 1 - компрессор; 2 - испаритель; 3 - регулирующий вентиль; 4 - конденсатор
Для этого осушенный и охлажденный воздух пропускается через конденсатор холодильной машины, как это показано на рисунке 5.71. Естественно, что выходящий после охлаждения конденсатора воздух будет иметь температуру и энтальпию выше начальных (рисунок 4.72), поскольку в конденсаторе выделяется, кроме тепла конденсации холодильного агента, еще и тепло, связанное с работой компрессора. Работа холодильной машины в данном случае происходит по циклу теплового насоса. На этом принципе основано устройство выпускаемых в настоящее время механических воздухоосушителей.
Рисунок. 4.72. Изображение процесса изменения состояния воздуха в механическом воздухоосушителе при использовании для нагревания тепла конденсации:
АВ - процесс осушки и охлаждения (при прохождении через испаритель); ВВ2 - процесс нагревания (при прохождении через конденсатор)
