Nagłówek Nawilżanie izotermiczne

x

Wideo, Animacja Nawilżanie izotermiczne




Nawilżanie powietrza w prostych słowach:

Co to jest nawilżanie izotermiczne?



Nawilżanie przy użyciu pary wodnej, podczas którego temperatura powietrza utrzymuje się zasadniczo na stałym poziomie, nosi nazwę nawilżania izotermicznego.

Nawilżanie przy użyciu pary, w zależności od systemu, daje możliwość bardzo dokładnej regulacji i zapewnia wysoką jakość higieniczną ze względu na użycie medium w temperaturze do 100°C. Nawilżacze parowe mogą być wyposażone w ogrzewacze elektryczne lub gazowe.

Zasada działania nawilżacza parowego
W odróżnieniu od nawilżaczy wyparnych proces wytwarzania pary wodnej odbywa się przed wymieszaniem z powietrzem.
Wytworzona w ten sposób para może zostać doprowadzona przez wentylator bezpośrednio do powietrza w pomieszczeniu lub domieszana w urządzeniu klimatyzacyjnym podczas klimatyzacji. Para wodna jest pobierana albo z centralnej wytwornicy pary, albo jest wytwarzana niezależnie na miejscu nawilżania.

Nawilżacze powietrza wykorzystujące parę pod ciśnieniem z centralnej jednostki nazywa się ciśnieniowymi nawilżaczami parowymi. Tego rodzaju nawilżacze parowe współpracują razem z urządzeniami HVAC (systemami wentylacji pomieszczeń). Nawilżacz taki składa się z separatora zanieczyszczeń, obrotowego zaworu suwakowego, manometru i odwadniacza.
W przypadku gdy para ma być wytwarzana bezpośrednio na miejscu nawilżania dobrze sprawdzają się wtedy elektryczne nawilżacze parowe.
Elektryczny nawilżacz parowy w zależności od zasady działania może być albo elektrodowy, albo oporowy. W przypadku nawilżaczy elektrodowych elektrody metalowe w formie kraty są zanurzane w zbiorniku z wodą i wykorzystują przewodność wody. Prąd przepływa wtedy przez medium (wodę) wytwarzając parę. Regulacja intensywności parowania odbywa się w tym przypadku poprzez poziom wody w cylindrze parowym. W nawilżaczach parowych oporowych ogrzewanie wody wykorzystywanej do nawilżania odbywa się na zasadzie grzałki zanurzeniowej.

Różne rodzaje pary
Izotermiczne nawilżanie wymaga najpierw ogrzania wody do temperatury 100°C. Osiąga ona przy tym entalpię h = 419 kJ/kg i ciśnienie 1,0133 bara. W tym punkcie odbywa się przemiana stanu skupienia, w którym wrząca woda o temperaturze 100°C zamienia się w parę o temperaturze 100°C. Aby ten proces zaistniał, potrzeba dostarczyć 2258 kJ energii na każdy kg wody.
Ilość energii potrzebnej do przekształcenia wody w parę określa się jako ciepło parowania. Jest ono utajone, czyli nie da się go zmierzyć termometrem.

Para nasycona
Tak długo jak para pozostaje w bezpośrednim kontakcie z wodą jest wtedy „nasycona”, czyli nie może przyjąć już więcej cieczy, i w związku z tym nosi nazwę „pary nasyconej”.

Para nienasycona
Para nienasycona powstaje, jeżeli objętość pary zwiększa się, temperatura jednak pozostaje utrzymana na doprowadzenie ciepła. Znamienną cechą jest tu występowanie kondensatu. Podczas ochładzania pary odbiera się jej zainwestowane wcześniej ciepło parowania, czemu towarzyszy zmiana stanu skupienia i powstawanie kondensatu.


Tworzenie się kamienia podczas parowania


Dlaczego powstaje kamień?
Wapń jest piątym pierwiastkiem najczęściej występującym w skorupie ziemskiej. Występuje on często nie w czystej postaci, lecz w połączeniu z innymi materiałami, jako wapień lub rozpuszczony w wodzie. Wapień składa się najczęściej z węglanu wapnia (CaCO3)

Ilość wapnia w wodzie pozostaje w równowadze z rozpuszczonym w niej kwasem węglowym. Podczas ogrzewania wody (np. w czajniku elektrycznym czy też podczas nawilżania parowego) kwas węglowy odparowuje. Zmniejszająca się ilość kwasu węglowego powoduje, że w wodzie może rozpuścić się także mniej wapnia. Nadmiar wapnia wytrąca się w postaci widocznych osadów, węglanu wapnia.

Dzięki określaniu twardości wody można przewidzieć także intensywność tworzenia się kamienia.
Twardość wody jest systemem pojęciowym używanym w chemii stosowanej, który powstał z potrzeby praktycznego wykorzystania wody naturalnej zawierającej rozpuszczone związki mineralne. Konkretnie twardość wody oznacza stężenie równowagowe rozpuszczonych w niej jonów metali ziem alkalicznych, w specjalnych związkach ale także ich anionowe odpowiedniki. Do „minerałów utwardzających” należy zaliczyć przede wszystkim wapń i magnez oraz występujące śladowe ilości strontu i baru. Rozpuszczone „minerały” mogą tworzyć nierozpuszczalne związki, przede wszystkim kamień i tzw. mydła wapniowe. Ta tendencja do tworzenia nierozpuszczalnych związków stała się przyczyną do zwrócenia uwagi na to zagadnienie i stworzenia systemu nazewnictwa i teorii wokół twardości wody.

Woda miękka jest najlepsza dla wszystkich zastosowań, w których jest ogrzewana, do mycia, podlewania roślin pokojowych itp. Woda miękka jest dostępna w regionach, w których występuje granit, gnejs, bazalt i skały łupkowe. Także deszczówka jest wodą miękką.

Woda twarda prowadzi do osadzania się kamienia na urządzeniach AGD, zwiększa zużycie środków do płukania i mycia, pogarsza smak i wygląd niektórych potraw i napojów (np. herbaty). Woda twarda występuje w regionach zdominowanych przez skały piaskowe i wapniowe.

Rozwiązanie problemu kamienia
Aby zmniejszyć ilość kamienia powstającego podczas nawilżania parowego można zastosować opatentowany system zapobiegający odkładaniu się kamienia Condair RS, który odrywa osady z elementów grzewczych i przenosi je do specjalnego pojemnika. Można stosować także wodę demineralizowaną, w której wszelkie minerały i wapń zostały już usunięte w procesie uzdatniania. Ilość kamienia, która od niej powstaje, jest tak mała, że nie stanowi problemu.

Należy jednak pamiętać, że nie wszystkie nawilżacze są przystosowane do pracy ze zmiękczoną (demineralizowaną) wodą. Nawilżacz oporowy może być również napełniany wodą demineralizowaną. Natomiast nawilżacz elektrodowy wymaga wody przewodzącej, zawierającej minerały, dzięki której może pracować wydajnie. Stosowanie wody zmiękczonej do tego typu nawilżaczy jest nieopłacalne ze względów energetycznych.


Przykład obliczania nawilżania izotermicznego

Dane:
Obliczanie zależności ∆h/∆x:

∆h = kJ/kg
∆x kg suchego powietrza