Существуют три способа осушения воздуха, основанные на таких физических явлениях как адсорбция, абсорбция и конденсация водяных паров.

Первый способ основан на сорбционных свойствах твердых веществ, называемых адсорбентами. Явление адсорбции заключается в поглощении паров, газов или растворенных веществ поверхностью особых твердых веществ с капиллярно-пористой структурой, таких как силикагель, алюмогель, активированный уголь и др. Адсорбенты имеют развитую внутреннюю поверхность капилляров, достигающую несколько сот и даже тысяч квадратных метров на 1 кг массы вещества. При прохождении осушаемого воздуха через слой адсорбента происходит явление капиллярной конденсации, обусловленное наличием некоторого количества жидкости в капиллярах, необходимого для образования вогнутого мениска. Парциальное давление водяных паров над вогнутой поверхностью мениска меньше, чем парциальное давление водяных паров в воздухе, поэтому происходит перенос и конденсация водяных паров из воздуха в капилляр твердого тела.

Чаще всего в системах кондиционирования воздуха применяется силикагель, представляющий собой стекловидное пористое вещество, получаемое путем обработки жидкого стекла мине ральной кислотой. Площадь поверхности капилляров в 1 кг силикагеля достигает 400 ООО м2, при плотности сухого силикагеля 500-650 кг/м3 объем капилляров составляет 70%. Адсорбирующая способность силикагеля зависит от температуры осушаемого воздуха, при температуре воздуха выше 35°С способность поглощения влаги заметно уменьшается. Для осушения воздуха также может быть использован природный материал алюмогель, объем капилляров которого достигает 30% от общего объема, площадь поверхности 1 кг алюмогеля примерно 250000 м2 при плотности сухого алюмогеля 800 кг/м3. Алюмогель обладает более низкой поглотительной способностью по сравнению с силикагелем, его рекомендуется применять при температуре воздуха не выше 25°С.

При адсорбции конденсация водяных паров в капиллярах сопровождается выделением теплоты конденсации и теплоты смачивания. Полная удельная теплота адсорбции составляет 2930 кДж/кг, из которых около 420 кДж/кг составляет удельная теплота смачивания. Выделяющаяся теплота адсорбции повышает температуру адсорбента и осушаемого воздуха, поэтому использование такого способа целесообразно в том случае, когда надо осушить и нагреть воздух.

Слой адсорбента по мере насыщения влагой перестает поглощать влагу из воздуха и требует регенерации — восстановления адсорбционных свойств. Регенерация силикагеля производится после того, как перепад температур воздуха, поступающего на осушение и осушенного не превышает 2,0-2,5°С, так как перепад температур рассматривают как показатель интенсивности процесса поглощения влаги — чем больше перепад температур, тем лучше влагопоглотительные свойства адсорбента. Регенерация осуществляется продувкой через адсорбент нагретого воздуха. При регенерации влага, содержащаяся в капиллярах, испаряется и отводится с потоком регенерирующего воздуха, выбрасываемого в атмосферу. Продувка также способствует поддержанию в адсорбенте определенного количества влаги, обеспечивающего образование вогнутого мениска.

Данный способ осушения воздуха реализуется в роторных осушителях, принцип работы которых показан на рисунке 8.47. Регенерация осуществляется нагретым до 100-140°С вытяжным воздухом через секцию продувки, занимающую только часть поверхности диска. Роторные осушители поглощают водяной пар довольно медленно, поэтому они вращаются со скоростью менее 1 об./мин. В качестве влагопоглотителя используется силикагель и молекулярное сито 4А (ангстрема). Роторные осушители также могут использоваться для ассимиляции загрязнений, содержащихся в приточном воздухе. Недостатками этого способа являются: ограниченный срок службы адсорбента, энергетические затраты на регенерацию, связанные с подогревом вытяжного воздуха. Роторные осушители используются для защиты от коррозии крупных транспортных средств (самолетов, кораблей, грузовых автомобилей), на насосных станциях и гидротехнических сооружениях, не отапливаемых складах, в помещениях с технологическими процессами обработки гигроскопичных веществ, крытых ледяных катках.


⇐ назад к прежней странице | | перейти на следующую страницу ⇒