氣水加濕技術(shù)在空調(diào)機(jī)組中的重要性

彭傳富 王學(xué)鋒 孔 健 杜文浩 馬萬軍 楊驥飛 覃明東

氣水加濕技術(shù)在空調(diào)機(jī)組中的重要性

彭傳富 王學(xué)鋒 孔 健 杜文浩 馬萬軍 楊驥飛 覃明東

（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司柳州卷煙廠，廣西 柳州 545000）

文章針對柳州卷煙廠空調(diào)機(jī)組溫濕度不平穩(wěn)，變化波動很大，溫濕度控制的精準(zhǔn)度不夠高的問題，對空調(diào)機(jī)組進(jìn)行技改，通過安裝氣水加濕器對相關(guān)空調(diào)機(jī)組溫濕度進(jìn)行追蹤研究，以解決柳州卷煙廠空調(diào)機(jī)組溫濕度不平穩(wěn)難調(diào)控的問題，從而得出氣水加濕技術(shù)在空調(diào)機(jī)組中的重要性。

加濕；空壓氣；溫濕度

引言

空調(diào)機(jī)組是具有對空氣進(jìn)行凈化、冷卻、加熱、加濕、除濕等多種功能的綜合性空氣熱濕處理裝置，空調(diào)機(jī)組的主要作用是將準(zhǔn)備送入空調(diào)房間的空氣進(jìn)行凈化和熱濕處理，使其達(dá)到送風(fēng)要求以滿足室內(nèi)或車間生產(chǎn)空氣工藝要求。

1 加濕的基礎(chǔ)知識

1.1 空調(diào)加濕的重要性

空調(diào)設(shè)計規(guī)范對舒適空調(diào)和各行業(yè)生產(chǎn)工藝空調(diào)的濕度控制有明確要求，濕度不能滿足要求，會帶來很多不良后果。根據(jù)國際暖通界的統(tǒng)計分析，舒適空調(diào)的溫度為22℃～26℃，相對濕度為40%～65%的時候，生活和工作感覺最合適，工作效率最高，此時的空氣環(huán)境也對家具和裝飾有很好的保護(hù)作用。干燥的空氣，會提高空氣中粉塵的飛揚度；會提高氣管炎的發(fā)病率；會造成門窗和木制家具的干裂和變形。

1.2　濕度的幾個概念

濕度，通常用來表示空氣的干濕程度，是表示空氣中所含水汽多少的物理量。在一定的溫度下，一定體積的空氣中如果含有的水汽越少，那么就說明空氣越干燥；如果含有的水汽越多，那就說明空氣越潮濕。在工作和生活中，人們通常能感覺出最舒適的濕度是相對濕度小于70%的時候。

濕度有三種表示方法，分別是相對濕度、絕對濕度、含濕量。

絕對濕度：是單位空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量，它是大氣干濕程度一種物理表達(dá)方式，通常用1立方米內(nèi)所有的水蒸氣的克數(shù)來表示[1]。由于水蒸氣的壓強(qiáng)隨著密度增加而增加，因此空氣絕對濕度通?？梢杂脡簭?qiáng)表示。

相對濕度：空氣中實際所含水蒸氣密度和同溫度下飽和水蒸氣密度的百分比值。空氣中的干濕程度和空氣中所含的水汽量接近飽和有聯(lián)系，而與空氣中含有水蒸氣的絕對量無直接關(guān)系[2]。

含濕量：表示的是在每千克干空氣中所含有的水蒸氣的質(zhì)量，它的單位是千克/千克·干空氣；相對濕度、絕對濕度和溫度這三者之間有對應(yīng)關(guān)系，在溫度不變的時候，當(dāng)絕對濕度越大時，相對濕度越大；反過來，當(dāng)絕對濕度越小時，那么相對濕度越小，他們是正比的關(guān)系。溫度不變意味著空氣含有水蒸氣的飽和量是固定不變的，如果絕對濕度增大，就表明越接近飽和量，也從側(cè)面反映它占飽和量的百分比越大，因此它的相對溫度肯定必然越大。如果絕對濕度小，就反映出它距離飽和量就遠(yuǎn)，占飽和量的百分比也就小，更進(jìn)一步說明它的相對濕度也越小。

飽和差：在一定的溫度下，飽和水汽壓與當(dāng)時實際水汽壓之間的差值。飽和差越小表示空氣越濕，飽和差越大表示空氣越干燥。

水蒸氣：簡稱“水汽”，是水的氣體形式，當(dāng)水達(dá)到沸點時，水就變成水蒸氣。

1.3 加濕方式

等焓加濕：等焓加濕過程是降溫加濕的過程，在整個過程中，空氣的含濕量增加，相對濕度增大，但水再由小液滴變成水蒸氣時，吸收了空氣中的熱量，空氣溫度降低。空氣在加濕前后焓值保持不變的加濕過程，例如通過水的蒸發(fā)過程進(jìn)行加濕的方式就是等焓加濕過程，濕度雖然增加，但水在蒸發(fā)的過程中吸收了熱量，顯熱減少，系統(tǒng)總的焓值保持不變

等溫加濕：當(dāng)空氣中加入水蒸汽時，其焓和含濕量都會增加。焓的增加值是加入蒸汽的總熱量，溫度基本不變。這個過程稱為“等溫加濕”[3]。

2 氣水加濕器的構(gòu)造

氣水加濕器系統(tǒng)主要由空壓氣管路系統(tǒng)、水管路系統(tǒng)、加電控系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)構(gòu)成。空壓氣管路系統(tǒng)包括電磁閥106、手動閥101、油氣分離器102、調(diào)壓器103及提供壓縮氣體的空壓機(jī)站1，水管路系統(tǒng)包括過濾器201、紫外線消毒裝置202、電磁閥204、手動閥203，水管路上有保溫層，用于保溫。電控系統(tǒng)4控制空壓氣和水的混合，通過PLC控制，噴霧系統(tǒng)將霧化的水霧通過自動旋轉(zhuǎn)噴頭401噴淋在空氣中，到達(dá)增濕的效果。

1－空壓站；101－手動閥；102－油氣分離器；103－調(diào)壓器；104－壓力表；105－手動前端閥；106－電磁閥；107－手動后端閥；108－手動旁通閥；2－制冷站；201－過濾器；202－紫外線消毒；203－手動前端閥；204－電磁閥；205－手動后端閥；206－手動旁通閥；4－電控系統(tǒng)；401－自動旋轉(zhuǎn)噴頭。

氣水加濕器工作原理：空壓氣來自空壓氣站1，油氣分離器102與引入的空壓氣之間連接有氣體調(diào)節(jié)閥101，油氣分離器102連接調(diào)壓器103，調(diào)壓器103連接手動閥105，手動前端閥105連接電磁閥106，電磁閥106連接手后端動閥107，手動后端閥107與電控系統(tǒng)4相連，手動旁通閥108用于電磁閥損壞情況下臨時使用。

水管路系統(tǒng)上有過濾器201、紫外線消毒裝置202、手動前端閥203；電磁閥204；手動后端閥205；手動旁通閥206。

當(dāng)空調(diào)指標(biāo)濕度低于標(biāo)準(zhǔn)值時，制冷站2的冷凍水經(jīng)過濾器201過濾，經(jīng)過過濾的冷凍水經(jīng)過紫外線消毒202，經(jīng)過紫外線消毒202的冷凍水通過手動前端閥203、電磁閥204、手動后端閥205進(jìn)入電控系統(tǒng)4，在和空壓氣混合加壓之后，由自動旋轉(zhuǎn)噴頭401形成噴霧之后，噴霧在氣流中蒸發(fā)加濕，從而降低了氣流的溫度，增加了濕度，實現(xiàn)等焓冷卻加濕。

該氣水加濕器適合卷煙廠空調(diào)機(jī)組的加濕，首先空壓氣、冷凍水都是現(xiàn)有的能源，利用現(xiàn)有的能源，非常方便。其次制冷站的冷凍水是經(jīng)過軟水器處理的純凈水，溫度低，無雜質(zhì)，不用再經(jīng)過特殊處理，不用擔(dān)心噴嘴結(jié)垢問題的發(fā)生。

3 氣水加濕技術(shù)

3.1 氣水加濕技術(shù)的含義

氣水加濕技術(shù)是采用流體力學(xué)的理論，通過壓縮空氣作為動力，通過空化效應(yīng)對水進(jìn)行有效的霧化，霧化為5～30 μm的水霧。顆?；阅軆?yōu)越。當(dāng)粒徑和流量分布保持一定時，可以增加噴霧流量的調(diào)整范圍。與同一水量的一流噴嘴相比，異物通過直徑大，可以有效防止堵塞[4]。

3.2 氣水加濕技術(shù)的原理

工作性能優(yōu)越，霧化顆粒最小，意味著蒸發(fā)效率最高，節(jié)能最多。對于一定的空氣條件，霧化顆粒的大小決定了水的蒸發(fā)速度，小霧蒸發(fā)速度快，大霧蒸發(fā)速度慢得多，甚至不蒸發(fā)。單位噴水量蒸發(fā)的水越多，節(jié)能越多。由于二流體的高效霧化顆粒非常小，蒸發(fā)長度越短。在空調(diào)機(jī)組的集中霧化加濕系統(tǒng)中，其運行設(shè)備也是最干燥的，可以有效保護(hù)運行設(shè)備免受侵蝕。加濕、冷卻、高效、節(jié)能[5]。當(dāng)小水霧進(jìn)入溫暖干燥的氣流或空間時，水霧不加熱就會蒸發(fā)，即蒸發(fā)加濕。冷卻空氣也可以在加濕過程中發(fā)揮作用。由于水霧蒸發(fā)時沒有加熱，冷卻效果直接與蒸發(fā)水量成正比，即焓冷卻和加濕。實踐證明，空氣干球溫度每降低2℃，能耗可降低10%左右。有效利用內(nèi)熱增加廢熱，能耗比蒸汽加濕降低90%。目前使用的氣水混合二流體噴霧加濕系統(tǒng)不需要排出熱回風(fēng)，而是使用其熱蒸發(fā)水，也不需要能使水沸騰，這樣不僅達(dá)到加濕的目的，而且冷卻回風(fēng)，在卷煙廠，特別是在過渡季節(jié)，不啟動制冷設(shè)備冷卻，節(jié)能可觀[6]。

3.3 氣水加濕技術(shù)的注意事項

為保證裝置的正常工作，應(yīng)保證供氣系統(tǒng)的供氣容量超過總?cè)萘康?.2倍，供氣壓力0.7 MPa，壓縮空氣必須干凈、無油、無水（滿足人體呼吸），供氣管道上應(yīng)裝有過濾精度為5 μm的空氣過濾器，并保證供水系統(tǒng)容量超過總?cè)萘康?.2倍，水溫在1 ℃～40 ℃之間，壓力在0.3～0.5 MPa之間[7]。

氣水混合加濕系統(tǒng)可以使用潔凈軟化水或者純水（如果采用自來水可能會導(dǎo)致噴頭出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象）。供水管路上必須安裝過濾器。氣水混合加濕在出風(fēng)側(cè)安裝有水霧分離器（即擋水濕簾）將未氣化的水滴分離出來，防止水滴漂入空調(diào)其他功能段內(nèi)，水霧分離器采用進(jìn)口專用尼龍擋水板，用特種尼龍纖維3D無序紡織技術(shù)，厚度為6 mm，風(fēng)阻為50 Pa（風(fēng)速為2.8 m/s時），擋水效果＞99.5%，具有對極小霧滴分離徹底、風(fēng)阻小、強(qiáng)度高、易清洗、可反復(fù)使用等特點，使用壽命不低于3年，模塊化設(shè)計，方便清理更換[8]。

4 氣水加濕技術(shù)的優(yōu)越性

柳州卷煙廠溫度控制范圍為24℃～26℃，濕度控制范圍為57%～63%，在這個范圍之內(nèi)均為達(dá)標(biāo)。以空調(diào)機(jī)組KJ1、KJ2、KJ3、KJ4為例，統(tǒng)計安裝氣水加濕器后的空調(diào)溫濕度達(dá)標(biāo)率，以圖2為例；統(tǒng)計未安裝氣水加濕器空調(diào)的溫濕度達(dá)標(biāo)率，以圖3為例。

圖2 安裝氣水加濕器的空調(diào)機(jī)組溫濕度達(dá)標(biāo)率

圖3 未安裝氣水加濕器的空調(diào)機(jī)組溫濕度達(dá)標(biāo)率

在對比兩個統(tǒng)計表之后，得出結(jié)論：安裝氣水加濕器之后，空調(diào)機(jī)組溫濕度達(dá)標(biāo)率比未安裝之前提高。

5 氣水混合加濕器的維護(hù)

5.1 氣水加濕技術(shù)的檢修

（1）每日：檢查水路、氣路是否泄漏。

（2）每周：檢查壓縮空氣壓力。檢查供水壓力檢查噴嘴是否有滴水現(xiàn)象。如有，必須重新設(shè)置時間繼電器的清洗周期和停機(jī)延時周期。

（3）每年2次：檢查濕度傳感器或控制器并重新校正。

5.2 氣水加濕技術(shù)的清洗

（1）保證了系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，建議每個月進(jìn)行一次加濕系統(tǒng)的清潔，清洗壓縮空氣管路的過濾器和水管路的過濾器，過濾器不符合使用標(biāo)準(zhǔn)，可以進(jìn)行更換。

（2）噴霧式噴頭：每年拆下和清潔噴嘴，利用硅樹脂潤滑O型圈，如有需要應(yīng)及時更換。

（3）氣路和水路：氣路和水路每年應(yīng)排空一次，以清除臟物和沉淀物。

（4）壓力調(diào)節(jié)器和電磁閥：每年打開清潔，以去除碎屑和沉淀物。

氣水混合加濕器常見故障及排除方法見表1。

表1 氣水混合加濕器常見故障及排除方法

故障現(xiàn)象故障原因排除方法 濕度低于設(shè)定范圍加濕器選型過小或霧化噴嘴安裝位置不符合要求檢查氣水加濕器選型是否合適 壓縮空氣壓力過低檢查氣壓是否在300 kPa之上 水壓過低檢查水壓是否大于100 kPa 霧粒太大氣水比例不正確設(shè)置正確的氣水比例 只有空壓氣從噴嘴噴出進(jìn)水閥關(guān)閉打開進(jìn)水閥 水管路發(fā)生堵塞對水管路進(jìn)行清洗 水管路過濾器發(fā)生堵塞對水管路的過濾器進(jìn)行清洗 噴嘴蓋發(fā)生了堵塞對噴嘴蓋進(jìn)行清洗 系統(tǒng)設(shè)置不正確調(diào)節(jié)系統(tǒng) 水壓達(dá)到高值，未被控制水壓調(diào)節(jié)器積垢清洗水壓調(diào)節(jié)器 沒有氣時，霧化噴嘴產(chǎn)出噴霧氣路水路連接顛倒核對霧化頭上的標(biāo)記，糾正連接

6 結(jié)束語

經(jīng)技術(shù)人員對設(shè)備進(jìn)行跟蹤與統(tǒng)計，柳州卷煙廠空調(diào)機(jī)組采用氣水加濕技術(shù)之后，空調(diào)機(jī)組溫度達(dá)標(biāo)率由原來的97.60%上升到100%，濕度達(dá)標(biāo)率由原來的95.08%上升到99.98%，柳州卷煙廠空調(diào)溫濕度的控制精確度和響應(yīng)速度顯著提高，新空調(diào)各項性能均得到有效提高。與舊空調(diào)每小時耗電量相對比，柳州卷煙廠單臺空調(diào)每小時耗電量可降低15%，預(yù)計每年可節(jié)電能約5萬千瓦時，每年約節(jié)約電費8萬元，節(jié)能降耗增效可觀。

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Importance of Air Water Humidification Technology in Air Conditioning Units

In view of the problems of unstable temperature and humidity of the air conditioning unit in Liuzhou Cigarette Factory, with great variation and fluctuation, the precision of temperature and humidity control is not high enough, the paper carries out technical reform on the air conditioning unit, and studies the temperature and humidity of the relevant air conditioning unit by installing the air-water humidifier, so as to solve the problem of unstable temperature and humidity of the air conditioning unit in Liuzhou Cigarette Factory and difficult regulation. Thus the importance of air water humidification technology in air conditioning units is obtained.

humidification; air compressor; temperature and humidity

TU83

A

1008-1151(2023)07-0092-03

2022-11-22

彭傳富（1975－），男，廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司柳州卷煙廠機(jī)修鉗工技師，研究方向為通用機(jī)械設(shè)備維護(hù)、維修、管理。

王學(xué)鋒（1996－），男，廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司柳州卷煙廠助理工程師，研究方向卷煙廠工藝研究。