Поддържането на подходящи нива на влажност на въздуха в индустриалните предприятия е от особена важност. Наличието на излишна влага във въздуха е предпоставка за възникването на редица проблеми свързани както със здравето и доброто самочувствие на хората, така и със състоянието на ограждащите конструкции, технологичното оборудване, производственият процес и т. н. Известен факт е, че повишената влажност може да доведе до образуването на конденз и развитието на мухъл и плесени по ограждащата конструкция, да благоприятства възникването на корозионни процеси по метални повърхности, да окаже негативно влияние върху производствения процес и произвежданата продукция и т. н. Поддържането на влажността в оптимални граници: гарантира запазване на качествата и техническите показатели на използваните суровини и на готовия продукт; подпомага запазване целостта на строителните конструкции; повишава надеждността на използваното производствено оборудване; предотвратява поглъщането на влага от хигроскопични продукти, като се запазват техните свойства. В редица производства поддържането на оптимална влажност спомага за съкращаване на производствените разходи и повишаване на ефективността на производствения процес.
Възможности за намаляване на влажността
За понижаване нивото на влажност на въздуха обикновено се използват два подхода: кондензация посредством охлаждане на въздуха под точката на роса или използването на сорбционни процеси, включващи абсорбция и адсорбция на влагата. При сорбционните процеси изсушаването на въздуха се постига чрез поглъщане на влагата от твърд или течен сорбент. Като адсорбенти се използват твърди вещества, непроменящи агрегатното си състояние при задържане на влагата. Тя се натрупва по повърхността на адсорбента. Използваните абсорбенти в процеса на абсорбция променят своите химични и/или физични свойства. Като абсорбенти обикновено се използват течности или твърди вещества, които при поглъщането на влага преминават в течно състояние.
Съответно, в зависимост от използвания метод за отнемане на влагата от въздуха влагоуловителите се подразделят на сорбционни и кондензаторни.
Характерно за влагоуловители, работещи на принципа на кондензацията, е зависимостта им от температурата на въздуха. С повишаване на температурата способността им за улавяне на влагата се повишава. Също така с намаляване на относителната влажност на въздуха ефективността им рязко спада. Влагоуловителите, работещи на този принцип, се считат за много подходящи в приложения, характеризиращи се с висока температура и относителна влажност на въздуха.
При сорбционните изсушители зависимостта от температурата и относителната влажност е сравнително слабо изразена. Те могат да поддържат много ниска относителна влажност – от порядъка на 2% при температура до 20 оС. От друга страна, при използването на адсорбционни изсушители е добре да се има предвид, че с насищането на адсорбента с влага, неговата ефективност намалява, което налага той периодично да бъде подлаган на регенерация. Обикновено регенерацията е посредством подаването на топъл въздух, при което влагата се изпарява.
Сорбционните процеси се характеризират и със загуби на явна и скрита топлина, което води до повишено енергопотребление, поради което от икономическа гледна точка използването им не винаги е оправдано. В някои случаи обаче, независимо от повишеното енергопотребление, те се оказват по-икономически изгодното решение. Като техен недостатък често се посочва ограниченият срок на използване на сорбента.
Кондензационни влагоуловители
Принципът на работа на кондензационните влагоуловители е идентичен с принципа на работа на повечето климатични системи. В охладителна система въздухът се охлажда, част от влагата кондензира и се отвежда, а по-студеният и по-сух въздух се връща в помещението. За отвеждане на топлината се използва хладилен агент. Основни елементи на системата съответно са изпарител, кондензатор, компресор. Съществува голямо разнообразие от системи за охлаждане и изсушаване с различни комбинации на компресори, изпарители и кондензатори. Но от гледна точка на поддържането на влажността, системите могат да бъдат разделени на три вида – охлаждане с директно разширение, системи с охлаждаща течност и изсушаване с допълнително загряване.
Системите с директно разширение работят на описания принцип. Охлаждащият газ се разширява директно в охладителния топлообменник, отнемайки топлина от въздушния поток. На този принцип работят голяма част от климатиците, използвани в бита и покривните климатици. При системите с охлаждаща течност се използва хладилен агент (газ) за охлаждане на течност, която в последствие се използва за охлаждане на влажния въздух. Като охлаждаща течност обикновено се използва вода, гликол или солен разтвор (солна луга).
И при двете системи отнемането на влагата от въздуха е посредством преминаването му през охладителни серпентини с температура на повърхността под точката на роса на въздуха. Водните пари кондензират по повърхността на серпентината. Количеството отделена влага зависи от температурата на охлаждания въздух. При по-ниска температура се постига по-сух въздух.
Примерно устройство на системата с директно разширение включва изпарител, компресор, кондензатор, дроселиращ вентил (или разширителен вентил). Системата използва хладилен агент, който преминава през изпарителя (охлаждащата серпентина) в течно състояние. Хладилният агент се изпарява, при което отнема топлина от въздуха, преминаващ през изпарителя, напуска изпарителя под формата на газ и постъпва в компресор, където температурата и налягането на газа се повишават. Когато хладилният агент напусне компресора, той все още е газ, но с много по-високо налягане (от 5 до 10 пъти по-високо) и температура. Горещите пари хладилен агент преминават през кондензатора, където се охлаждат и кондензират. При преминаването си през вентила налягането на течния хладилен агент се намалява до това на изпарителя. В същото време температурата на втечнения хладилен агент се понижава. При използването на тази система е добре да се предвидят методи за оползотворяване на отпадната топлина.
Системите за обезвлажняване с допълнително загряване работят или с директно разширение, или с охладителна течност за охлаждане на въздуха. При тези системи обаче, преди да се върне в помещението, охладеният въздух се загрява. Тези системи се считат за много ефективни и икономически изгодни в случаите, когато постъпващият въздух е с високи температура и влажност и точката на роса на напускащия системата въздух също е висока. Те често са препоръчвано решение, но е добре да се има предвид, че има някои ограничения в случаи, при които при охладителния процес влагата във въздуха не просто кондензира, но и замръзва. Замръзналият кондензат създава два основни проблема за охладителната система. От една страна, изолира хладилния агент от въздуха, преминаващ през топлообменника, което води до влошаване на топлообмена, а от друга – стеснява тръбите на топлообменника и намалява дебита на преминаващия през него въздух. В системи, охлаждащи въздуха под 0 оС, обикновено се предвижда система за размразяване на замръзналия кондензат.
Специално проектирани системи с директно разширение охлаждат въздуха до температура от порядъка на 6-7 оС. Под тази температура започва обледеняване на топлообменника. Възможно е постигането и на по-ниски температури, но могат да възникнат трудности при управлението й в условия на частично натоварване. Трудностите са свързани с факта, че системата продължава да охлажда въздуха до достигане на определена температурна разлика между входящия и изходящия въздух.
Системите с охлаждаща течност са по-лесно управляеми при ниски температури в сравнение със системите с директно разширение, тъй като при тях разликата между температурата на входящия в топлообменка флуид и напускащия го е по-малка.
Сорбционни изсушители
По конструкция сорбционните изсушители обикновено представляват кули с впръскване на течност, кули с твърд сорбент, роторни изсушители.
Принципът на работа на изсушителите с течен сорбент се основава на поглъщането на водните пари във въздуха от хигроскопична течност. Сред използваните разтвори са: литиев хлорид (LiCl), литиев бромид (LiBr), калциев хлорид (CaCl2) и други. При преминаването на въздуха през камерата в него се впръсква хигроскопична течност, която абсорбира влагата. Процесът продължава до достигане на необходимото влажност на въздуха.
За регенериране на хигроскопичната течност, част от събрания на дъното на камерата наситен с водни пари разтвор, се подава към топлообменник, загрява се, след което се подава към въздушен поток. Съдържащата се в разтвора влага овлажнява въздуха, който напуска системата. Хигроскопичната течност обаче все още е с високо парно налягане поради високата й температура, затова тя бива подложена на допълнително охлаждане през топлообменник, свързан с охладителна система или охладителна кула.
Способността за отстраняване на водните пари се определя от температурата и концентрацията на разтвора.
Течните изсушители имат някои предимства. Изсушителят се загрява или охлажда до минимално необходимото за постигане на желаното изсушаване на въздуха. Също така, когато процесът изисква постоянна влажност и входящият въздух е сух, може да се добави вода към хигроскопичния разтвор, така че системата ще работи при овлажняване. Допълнително предимство е, че при контакта на изсушителната течност с въздушния поток освен влагата от него се отстраняват и замърсяващи частици.
Сред посочваните недостатъци на тези системи са необходимото време за реакция, поддръжката и първоначалната инвестиция за по-малки системи.
В кулите с твърд изсушител като изсушител обикновено се използва силикагел или молекулно сито. Въздушният поток преминава през кулата, при което влагата се поглъща от влагопоглъщащата среда. При насищане на изсушителя с влага, въздушният поток се пренасочва през втора изсушителна кула, а първата кула се регенерира, като се загрява и влагата се отстранява с помощта на въздушен поток.
Тъй като двата процеса изсушаване и регенерация протичат в отделни, изолирани един от друг сектори, тези изсушители често се използват за изсушаване на работни газове, както и на течни химични вещества.
Роторни изсушители
Този вид изсушители са сред често използваните в практиката. Процесът на влагоотделяне е посредством преминаването на въздушния поток през камера с въртящ се ротор от влагопоглъщаща материал. Тези изсушители се отличават с висока производителност и непрекъснат процес на изсушаване. С тях се постига висока ефективност при влажност от 0 до 100% и температури от -30 до +40 градуса. Могат да работят автономно, както и като елемент от системите за вентилация или климатичните системи. Обикновено подаването на въздух е такова, че през приблизително 85% от ротора преминава изсушавания въздух, а през останалите около 15 % в противоток се подава предварително загрят до определена температура въздух за регенериране на влагопоглъщащата среда. Също така въздухът, използван за регенерация, изпълнява и очистващи функции, като отстранява от вътрешната повърхност замърсявания, попаднали с изсушавания въздух като прах например. Въртенето на ротора позволява съвместно протичане на сорбционния и регенерационния процес.
Използваните в промишлените помещения влагоуловители често изпълняват ролята на вентилационна система с функция за изсушаване на въздуха. Тяхното използване е по-предпочитано, тъй като в зимния период с влагоуловителите може да се постигне значително намаляване на разходите за електроенергия поради отпадане на необходимостта от подгряване на въздуха, както това се случва във вентилационните системи с подаване на външен въздух. При производството им акцентът е върху мощността, надеждността и производителността. Изсушителите могат да бъдат поставени в специални помещения или в самото помещение, където е необходимо изсушаване на въздуха.
Изт.: сп.“Инженеринг ревю“
