Сравнение ультразвукового увлажнителя и системы увлажнения с форсунками высокого давления
Разница между системами увлажнения
Согласно законам физики, переход воды из жидкого состояния в газообразное происходит под воздействием тепла. Процесс отрыва молекул воды от поверхности жидкости называется испарением.
Технические способы повышения влажности
Парообразователь (парогенератор)
Изотермический процессПроцесс происходит при нагреве и кипении воды
Ультразвуковой увлажнитель
Адиабатический процессТепло для испарения отбирается из окружающего воздуха
Форсунки высокого давления
Адиабатический процессИспарение воды также происходит по адиабате
Сравнительный анализ систем увлажнения
Парообразователи (парогенераторы)
Производят водяной газ (пар) в чистом виде, что позволяет максимально поднимать влажность.
Особенности:
- Требует обязательной водоподготовки
- Инертная система требует разогрева котла
- В 20 раз энергозатратнее ультразвуковых увлажнителей
Ультразвуковые увлажнители
Занимают 2-е место после паровых по способности стабильно поддерживать влажность.
Преимущества:
- Создают капли размером 1-5 микрон
- Поднимают и поддерживают влажность до 90-95%
- Снижают температуру в помещении
- Сравнительно недорогая водоподготовка
- Быстрое получение тумана
- Возможность работы в прерывистом режиме
- Низкие энергозатраты
Популярный вариант для выращивания грибов в камерах плодоношения до 100-150 м2
Форсуночные увлажнители высокого давления
Часто устанавливаются в больших промышленных помещениях.
Особенности:
- Создают капли размером 20-40 микрон
- Требуют сильных воздушных потоков
- Поднимают влажность до 80-85%
- Снижают температуру в помещении
- Недорогая водоподготовка
- Возможность прерывистой работы
- Могут вызывать "сырость" - оседание капель
- Самые низкие энергозатраты
- Рентабельны на площадях от 200-300 м2
Процесс испарения воды
Испарение происходит на поверхности соприкосновения сред – воздух-вода. Эффективность зависит от интенсивности взаимодействия этих сред.
Факторы эффективного испарения
Размер капли
Минимальный размер капельки воды
Подвод тепла
Обеспечение подвода тепла к поверхности капельки
Время в воздухе
Максимальное время нахождения капельки в воздухе
Площадь соприкосновения воды с воздухом
Чем меньше диаметр капли, тем лучше соотношение между площадью поверхности и массой. Суммарная поверхность капель, двигающихся в воздушном потоке, в тысячи раз больше поверхности политого водой пола.
Формула Максвелла для испарения
Время испарения
Прямо пропорционально квадрату радиуса капли
Расстояние испарения
Пропорционально 4-ой степени радиуса капли
Техническое сравнение эффективности
Исключенные из сравнения системы:
- Дисковые и тарелочные увлажнители
- Системы низкого и среднего давления
- Паровые увлажнители (высокая энергозатратность)
Сравнительные параметры
| Параметр | Ультразвуковой | Форсуночный (100 бар; 0,15мм) |
|---|---|---|
| Дисперсия капель | 1-5 микрон | 20-40 микрон |
| Средний диаметр капли | 4 микрон | 40 микрон |
| Радиус капли | 2 микрон | 20 микрон |
| Квадрат радиуса | 4 | 400 |
| Путь полного испарения | 16 | 160 000 |
Размер капли
Ультразвуковой увлажнитель создаёт монодисперсную фазу капелек диаметром 1-5 микрон. Форсунки выдают полидисперсную фазу капелек диаметром 20-40 микрон.
Сравнение капель
- Ультразвуковой: диаметр 4 мкм → радиус 2 мкм
- Форсуночный: диаметр 40 мкм → радиус 20 мкм
Время полного испарения
Пропорционально квадрату радиуса капли:
Соотношение времени испарения: 400:4 = 100 раз
Расстояние до полного испарения
Пропорционально 4-ой степени радиуса капли:
Соотношение расстояний: 160 000:16 = 10 000 раз
Выводы
Капля форсуночного увлажнителя должна:
- Находиться в воздухе в 100 раз дольше
- Пройти путь в 10 000 раз больший
Для этого требуются мощные воздушные потоки, которые при снижении влажности могут моментально высушить продукцию.
