塔式氣流皮棉加濕機(jī)特點(diǎn)分析

■ 谷國(guó)富

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，鄭州 450004〕

“熱加濕”是指加濕環(huán)境中加濕氣體相對(duì)濕度未達(dá)到飽和、且溫度大于外部環(huán)境溫度的加濕狀態(tài)。由鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所研制的塔式氣流皮棉加濕機(jī)屬于熱加濕。在加濕塔內(nèi)，皮棉在加濕氣流的輸送過(guò)程中被加濕。

一、塔式氣流皮棉加濕機(jī)特點(diǎn)

塔式氣流皮棉加濕機(jī)在新疆投入使用多年，加濕效果有以下三個(gè)特點(diǎn)。

（一）在溫度63.8 ℃、相對(duì)濕度RH53.4%左右的加濕狀態(tài)下，加濕后的回潮率已接近此狀態(tài)時(shí)的平衡回潮率延伸值。

（二）加濕前回潮率越低，越有利于提高加濕量。

加濕前皮棉回潮率若小于4%，加濕效果比較好。若加濕前皮棉回潮率大于5%，加濕效果較差。

（三）外部環(huán)境溫度越高越不利于提高加濕量。

在新疆地區(qū)棉花加工季節(jié)的12：00～17：00 時(shí)段，加濕量最小。這個(gè)時(shí)段的外部環(huán)境溫度是一天中最高的，相對(duì)濕度最低。（10 月中旬時(shí)期，這個(gè)時(shí)段的環(huán)境溫度一般平均為30 ℃，相對(duì)濕度一般平均為25%。）

外部環(huán)境溫、濕度與加濕效果有以下關(guān)系：外部環(huán)境溫度15 ℃左右時(shí)（此時(shí)外部環(huán)境相對(duì)濕度30%左右），加濕效果比較好，加濕量可以接近2%。外部環(huán)境溫度25 ℃左右時(shí)（此時(shí)外部環(huán)境相對(duì)濕度20%～30%），加濕效果不好，加濕量只能達(dá)到1%左右。外部環(huán)境溫度30 ℃左右時(shí)（此時(shí)外部環(huán)境相對(duì)濕度22%～32%，平均約25%），加濕效果較差。

二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1 是2010 年10 月14 日18：00～19：30 對(duì)新疆農(nóng)八師149 團(tuán)一加工廠塔式氣流皮棉加濕機(jī)的測(cè)試數(shù)據(jù)。

表1 塔式皮棉加濕機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)

三、平衡回潮率及延伸值

上述塔式氣流皮棉加濕機(jī)的加濕特點(diǎn)，可以用棉纖維平衡回潮率延伸值來(lái)解釋。

棉纖維平衡回潮率見(jiàn)表2。溫度大于38 ℃及溫度30 ℃、相對(duì)濕度25%時(shí)的平衡回潮率是由推導(dǎo)出的回歸方程計(jì)算出來(lái)的，稱為延伸值。

表2

四、推導(dǎo)回歸方程

（一）相對(duì)濕度一定時(shí)，溫度與平衡回潮率關(guān)系的回歸方程

使用MS Excel.2010，依據(jù)表2 中不同相對(duì)濕度及已有的溫度對(duì)照的平衡回潮率數(shù)值，分別推導(dǎo)出在不同的相對(duì)濕度狀態(tài)下，平衡回潮率與溫度關(guān)系的回歸方程，從而計(jì)算出表2 中大于38 ℃時(shí)的各溫度的平衡回潮率延伸值。

以相對(duì)濕度RH30%為例，根據(jù)已有的溫度與平衡回潮率數(shù)值，散點(diǎn)圖顯示回歸方程近似線性方程

圖1 相對(duì)濕度30%時(shí)，溫度與平衡回潮率數(shù)值散點(diǎn)圖

計(jì)算結(jié)果（計(jì)算過(guò)程略）y＝4.8975-0.0182x

其余相對(duì)濕度時(shí)溫度與平衡回潮率關(guān)系的回歸方程計(jì)算結(jié)果如下：

相對(duì)濕度40%時(shí)，y＝5.850-0.020 9x

相對(duì)濕度50%時(shí)，y＝6.604-0.023 1x

相對(duì)濕度60%時(shí)，y＝7.504-0.026 3x

相對(duì)濕度70%時(shí)，y＝8.559 5-0.028 3x

相對(duì)濕度80%時(shí)，y＝10.079 6-0.029 7x

相對(duì)濕度90%時(shí)，y＝12.545 7-0.034 3x

相對(duì)濕度95%時(shí)，y＝14.365 9-0.043 3x

（二）計(jì)算溫度30 ℃、相對(duì)濕度25%時(shí)的平衡回潮率延伸值

依據(jù)溫度30 ℃時(shí)，相對(duì)濕度與平衡回潮率數(shù)值，得出散點(diǎn)圖如圖2 所示。可知當(dāng)溫度一定時(shí)，平衡回潮率與相對(duì)濕度是指數(shù)關(guān)系。

圖2 溫度30℃時(shí)，相對(duì)濕度與平衡回潮率數(shù)值散點(diǎn)圖

設(shè)回歸方程y＝α·βx

設(shè)：Y＝lny；A＝lnα；B＝lnβ；則Y＝A+Bx

計(jì)算結(jié)果（計(jì)算過(guò)程略）：

回歸方程：y＝A+Bx＝0.963 2+0.016 3x；

由lny＝1.370 7，得y＝ln-11.370 7＝3.938 1≈3.94

即：相對(duì)濕度30%、溫度25℃時(shí)，平衡回潮率延伸值是3.94%。

（三）用線性插值法計(jì)算出相對(duì)濕度63.8%、溫度53.4 ℃時(shí)的平衡回潮率延伸值是（計(jì)算過(guò)程略）6.46%。

五、加濕特點(diǎn)

下面通過(guò)對(duì)比表1 中加濕后的回潮率和對(duì)應(yīng)狀態(tài)下表2 中的平衡回潮率數(shù)值，解釋塔式氣流皮棉加濕機(jī)的三個(gè)加濕特點(diǎn)。

1.由表2 可知，加濕環(huán)境平均相對(duì)濕度63.8%，平均溫度53.4 ℃時(shí)，加濕前平均回潮率是4.4%，加濕后平均回潮率是6.2%。平均加濕量：6.2%-4.4%＝1.8%。

而相對(duì)濕度63.8%、溫度53.4 ℃時(shí)，平衡回潮率延伸值是6.46%。6.2%/6.46%＝96.9%，說(shuō)明二者非常接近。而熱加濕的概念是使棉纖維在相對(duì)濕度不飽和及加濕溫度高于外部環(huán)境溫度的狀態(tài)下自然吸濕而提高其回潮率，與棉纖維在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下自然吸（放）濕而達(dá)到平衡回潮率的吸濕機(jī)理是一樣的。有所不同的是，在熱加濕狀態(tài)下，棉纖維可以縮短接近或達(dá)到平衡回潮率的時(shí)間。為此，熱加濕后的皮棉回潮率是難以突破加濕狀態(tài)下（指加濕塔內(nèi)的溫度、相對(duì)濕度）的平衡回潮率，加濕狀態(tài)下的平衡回潮率可以認(rèn)為是加濕量極限。

2.加濕前回潮率越低，與加濕狀態(tài)時(shí)的平衡回潮率的差值就越大，說(shuō)明具備更大的加濕潛能，也就更易于加濕。加濕前回潮率越低，越易于提高加濕量。

3.在10 月中旬12：00-17：00 時(shí)段，外部環(huán)境溫度平均約為30℃、相對(duì)濕度平均約為25%時(shí)，由表2可知，此狀態(tài)時(shí)平衡回潮率延伸值是3.94%。其它時(shí)段溫度低于此時(shí)段，相對(duì)濕度高于此時(shí)段。例如早晚時(shí)段，外部環(huán)境溫度約15℃、相對(duì)濕度約30%時(shí)，平衡回潮率是4.63%。由于3.94%＜4.63%，可以認(rèn)為3.94%平衡回潮率的加濕潛能小于4.63%平衡回潮率的加濕潛能，因此，外部環(huán)境溫度越高，加濕越困難，也就越不利于提高加濕量。這說(shuō)明，皮棉進(jìn)入加濕塔前的外部環(huán)境的溫、濕度狀況，關(guān)聯(lián)著皮棉進(jìn)入加濕塔前自身的溫、濕度狀況（與環(huán)境溫度一樣或接近），從而決定了皮棉纖維加濕潛能的大小。

由表2 還可以看出，溫度越高，平衡回潮率值越小，說(shuō)明加濕潛能越小。通過(guò)對(duì)比塔式氣流皮棉加濕機(jī)（指熱加濕）加濕后的皮棉回潮率與平衡回潮率，發(fā)現(xiàn)二者數(shù)值非常接近，但前者小于后者。由此可解釋塔式氣流皮棉加濕機(jī)的加濕特點(diǎn)，并說(shuō)明皮棉的加濕量（熱加濕）存在極限。皮棉經(jīng)過(guò)熱加濕能在更短的時(shí)間內(nèi)接近這個(gè)極限，是評(píng)價(jià)皮棉熱加濕設(shè)備性能的重要指標(biāo)之一。☆