Инженерная группа

Сравнение увлажнителей ультразвуковой и с форсунками высокого давления

В этой статье рассмотрим сравнение увлажнителей — ультразвукового увлажнителя и системы увлажнения с форсунками высокого давления. Это важно для того кто решил для себя сделать комфортную среду, повысить влажность в помещении.

Что такое влажность?

Начать нужно именно с этого вопроса — что же такое влажность. Влажность – это насыщение воздуха молекулами воды, называемыми водяным газом или паром. Ультразвуковой увлажнитель или форсуночный? Сравнение ультразвукового увлажнителя и системы высокого давления. Наличие «воды» в помещении – мокрые полы, стены, лужи, и даже капли тумана, висящие в воздухе, – никак не определяют влажность воздуха. Это — сырость, а не влажность.

Понятие влажность и сырость надо различать.

Как повысить влажность воздуха?

Согласно законам физики, переход вещества из жидкого состояния в газообразное происходит под воздействием тепла. То есть необходимо, словно опытному фармацевту, разорвать межмолекулярные связи, чтобы молекулы воды Н2О оторвались от жидкости и «растворились» в воздухе.
Процесс отрыва молекул воды от поверхности жидкости и называется испарением.

Читайте также Какой выбрать увлажнитель воздуха для дома и квартиры

Технически поднять влажность возможно разными устройствами:

  • Парообразователь — парогенератор. Процесс изотермический, который происходит при нагреве и кипении воды.
  • Ультразвуковой увлажнитель. Процесс адиабатический. Тепло для процесса испарения «отбирается» из окружающего воздуха. Вода – испаряется, влажность растёт, а воздух становится «холоднее» — идеальное сочетание для выращивания грибов.
  • Форсунки (увлажнитель высокого давления). Испарение воды тоже происходит по адиабате.

Особенности увлажнителей

Парогенератор

Парогенератор — производит водяной газ или пар в чистом виде. Поэтому они имеют возможность максимально поднимать влажность. Но для некоторых производств, например грибоводства, имеют ряд недостатков:
  • Требует обязательной водоподготовки, затраты на которую соизмеримы по стоимости с получением пара
  • Инертная система требует разогрева котла (не позволяет быстро получить пар)
  • И самое главное — в 20 раз энергозатратнее, чем аналогичные ультразвуковые увлажнители

Узнайте как поднять влажность в деревянном доме

Промышленный ультразвуковой увлажнитель

Ультразвуковые увлажнители воздуха — Они занимают 2-е место, после паровых увлажнителей по способности стабильно поддерживать влажность. Преимущества Ультразвукового увлажнителя или генератора холодного тумана:

  • Создают каплю 1-5 микрон
  • Способны поднять и стабильно поддерживать влажность до 90-95%
  • Снижают температуру в помещении
  • Водоподготовка сравнительно не дорогая
  • Быстрое получение тумана
  • Возможность работы в прерывистом интервальном режиме (минута через минуту)
  • Сравнительно небольшие энергозатраты

Для грибоводов, это самый популярный на сегодняшний день вариант для поддержания высокого уровня влажности при выращивании грибов в небольших камерах плодоношения до 100-150 м2.

Форсуночные увлажнители высокого давления

Очень часто устанавливаются в больших промышленных помещениях. Имеют особенности:

  • Создают каплю 20-40 микрон
  • Необходимы сильные воздушные потоки для удержания капли в воздухе
  • Поднимают влажность только до 80-85%
  • Снижают температуру в помещении
  • Водоподготовка сравнительно не дорогая
  • Возможность работы в прерывистом интервальном режиме (минута через минуту)
  • Поднимают «сырость» — капли оседают на поверхностях
  • Самые низкие энергозатраты
  • Рентабельны при установке на площадях от 200-300 метров

Читайте про Витрины с туманом в торговле

Как происходит процесс испарения на сравнение увлажнителей

Процесс испарения происходит на поверхности соприкосновения сред – воздух-вода. От интенсивности взаимодействия этих сред и зависит процесс испарения.

Как повысить эффективность испарения?

Для эффективного испарения необходимо:

  • создать минимально возможную капельку воды
  • обеспечить подвод тепла к поверхности капельки
  • сделать так, чтобы капелька максимально долго висела в воздухе, не падая на пол.

Тогда процесс испарения идёт максимально быстро.

Факторы, влияющие на параметры влажности воздуха

Площадь соприкосновения воды с воздухом

Применительно к увлажнителям — чем меньше диаметр капли, тем лучше соотношение между площадью поверхности и массой, т.е тем больше площади поверхности приходится на единицу массы и капле «проще» испариться. Естественно, что суммарная поверхность капель, двигающихся в воздушном потоке в тысячи раз больше поверхности политого водой пола.

Размер или масса капли, висящей в воздухе

Процесс испарения описывается формулой Максвелла:

  • время полного испарения или время исчезновения капли прямо пропорционально квадрату радиуса капли.
  • расстояние, проходимое каплей до полного испарения пропорционально 4-ой степени радиуса капли.

Читайте также про Увлажнители воздуха для лабораторий

Сравним эффективность ультразвукового и форсуночного увлажнителей

Что лучше — ультразвук или форсунка? — сравнение увлажнителей ультразвукового увлажнителя и форсунок. Сравнение проведем, используя формулы для расчета влажности.

Исключим из сравнения

По причине не способности поднимать и стабильно поддерживать высокую влажность:

  • Дисковые и тарелочные увлажнители
  • Различные «разбрызгиватели» воды в виде систем низкого и среднего давления
  • Паровые увлажнители исключим по причине высокой энергозатратности

Расчет

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 увлажнителя

Ультразвуковой увлажнитель создаёт монодисперсную фазу капелек диаметром 1-5 микрон. Чем выше вертикальный воздуховод, тем мельче диаметр вылетающих капель, которые мгновенно испаряются в воздухе. Высокий вертикальный воздуховод выполняет функцию элеватора, в котором крупные капли падают обратно в ёмкость с водой.

Форсунки увлажнителя высокого давления (100 бар; 0,15 мм) выдают полидисперсную фазу капелек диаметром от 20-40 микрон до 100-150 микрон при изменении давления.

Сравнение увлажнителей подразумевает сравнение их капель. Сравним капли:

  • для ультразвукового увлажнителя капля диаметром 4 мкм – радиус капли Rу=2 мкм
  • для форсуночного увлажнителя капля диаметром 40 мкм – радиус капли Rф=20 мкм

Время полного испарения

При других сопоставимых параметрах, исходя из формул Максвелла, время полного испарения капли пропорционально квадрату радиуса капли или

  • (Rу=2 мкм) в квадрате равно= 4
  • (Rф=20 мкм) в квадрате равно= 400

Соотношение времени полного испарения капель 400:4=100 раз

Получается – время полного испарения капли форсуночного увлажнителя в среднем в 100 раз больше, т.е. эта капля должна в 100 раз дольше «провисеть» в воздухе и при этом не упасть на пол.

Расстояние, проходимое каплей до полного испарения пропорционально 4-ой степени радиуса капли

  • Rу=2 мкм в 4-й степени равно= 16
  • Rф=20 мкм в 4-й степени равно= 160 000

Соотношение расстояний, проходимых каплями до полного испарения 160 000:16 — 10 000 раз

Вывод

Наше сравнение увлажнителей говорит о том, что капля форсуночного увлажнителя, чтобы полностью испариться, должна не просто висеть в воздухе в 100 раз дольше по времени, она должна ещё двигаться и пройти путь в 10 000 раз больший, чем капля ультразвукового увлажнителя. Для этого необходимо обеспечить потоки воздуха, способные долго удерживать эту крупную каплю. Это должны быть достаточно мощные потоки, которые при снижении влажности по любой причине, моментально могут высушить грибы.

15