Увлажнение воздуха

Добавление паров воды достигается иногда непосредственным впуском пара из парового котла, но такой пар всегда имеет некоторый запах, сообщающийся и воздуху, кроме того регулирование количества впускаемого таким образом пара довольно затруднительно и, наконец, выходя из паровой трубки, пар производит значительный шум; в виду этих неудобств способ этот не может быть рекомендован.

Второй способ, применяющийся для увлажнения воздуха, состоит в примешивании к воздуху мелкой водяной пыли; один из применяющихся для этой цели приборов показан на черт. 394; здесь над сосудом А - проложена водопроводная труба В с рядом насаженных на нее сопел а, а с весьма узкими отверстиями; вода под напором водопровода выдавливается через отверстия сопел в виде тонких струй и, встречая на пути своем пластинки d, раздробляется в мелкую пыль, смешивающуюся с нагретым воздухом и превращающуюся под влиянием теплоты воздуха в пар; брызги не исправившейся воды стекают в сосуд А, откуда по трубке с переливаются в сточную трубу. Если в системе вентиляции применяется водяной фильтр для очистки воздуха от пыли, то он же может служить одновременно и для увлажнения воздуха влагою, испаряющеюся с поверхности струек фильтра; водяной фильтр должен в этом случае помещаться в такой части калорифера, где он будет омывать воздух не холодный, а предварительно подогретый, дабы при дальнейшем подогревании воздуха степень влажности его снова не понизилась ниже нормальной, что может случится, если увлажнять холодный воздух; вышеприведенный пример понижения влажности воздуха при нагревании - в достаточной мере поясняет необходимость такого размещения фильтра. Следует однако заметить, что хотя этими способами и можно достигнуть достаточного увлажнения воздуха, но регулирование степени увлажнения здесь еще более затруднительно, чем при вышеуказанном непосредственном впуске пара в воздух.

Лучше всего увлажнение достигается при помощи устанавливаемых в камере калорифера увлажнительных сосудов, в которых вода подогревается, при чем испарение её происходит при температуре ниже точки её кипения. Дальтон производивший исследования над испарением воды при температурах ниже точки её кипения, пришел к заключению, что скорость испарения увеличивается с увеличением температуры воды и температуры воздуха, в который происходит испарение, и зависит в то же время от скорости течения воздуха над увлажнительным сосудом, увеличиваясь с увеличением последней скорости; поэтому для уменьшения размеров увлажнительного сосуда воду в них следует нагревать до возможно более высокой температуры, устанавливая эти сосуды в тех местах, где находится наиболее нагретый воздух, то есть в верхней части камеры и притом непосредственно под отверстиями жаровых каналов, где происходит более усиленное движение воздуха.

Увлажнительные сосуды устраиваются в виде медных, внутри луженных, или железных коробок высотою около 0,2 метра и снабжаются следующими трубками (черт. 395): 1) водопроводною трубкою а с запорным краном с и краном с шаровым поплавком для автоматического пополнения воды в сосуде; 2) переливной трубкой е и 3) спускною трубкою f для спуска всей воды на случай необходимости очистки сосуда; в случае постановки нескольких таких сосудов - вышеуказанные трубки устраиваются лишь в одном из них - остальные же соединяются в нижней своей части с первым при помощи соединительных трубок. При отсутствии водопровода может быть применено и непосредственное наливание воды в сосуд, для чего к последнему приделывается особая воронка В, выходящая за пределы камеры калорифера или печи, как указано на черт. 396; на этом чертеже указано иное устройство переливной и спускной трубок: здесь переливная трубка е, снабженная наружною нарезкою, ввинчивается больше или меньше в спускную трубу f, чем можно достигать изменения уровня воды в сосуде; в случае необходимости спустить воду из сосуда - трубка е вывинчивается.

Согревание воды в увлажнительных сосудах может производиться непосредственно через дно его, или же при помощи водяных или паровых змеевиков, проложенных внутри сосуда. При печах и кирпичных калориферах увлажнительные сосуды устанавливаются для этой цели на  перекрышке их (черт. 396), которая в этом случае должна состоять не более как из двух рядов кирпичей; для более плотного соприкасания сосуда с перекрышкой на последнюю накладывается слой жидкой глины, в которую и вдавливается увлажнительный сосуд.

рис. 395

рис. 396

рис. 397

При водяных калориферах увлажнительные сосуды могут быть приклепаны к верхней части водяных цилиндров (черт. 397), через которую и передается теплота, необходимая для согревания воды в сосуде; такое устройство затрудняет однако регулирование теплоотдачи через поверхность нагрева, в виду чего лучше устраивать увлажнительные сосуды отдельно от цилиндров, согревая в них воду через поверхность трубок h (черт. 398), по которым циркулирует горячая вода из системы; такой же способ расположения увлажнительных сосудов применяют и при паровых калориферах с тою лишь разницею, что по трубе h циркулирует пар.

Регулирование количества испаряемой воды может быть достигнуто изменением поверхности испарения, или же изменением температуры испаряемой воды. При первом способе вместо одного большого увлажнительного сосуда устраивают несколько сосудов меньшого размера, при чем уменьшение количества испаряемой воды может быть достигнуто выключением из системы одного или нескольких сосудов; для той же цели увлажнительным сосудам может быть придана форма усеченного конуса, при чем, понижая или повышая уровень воды в сосуде, получим меньшую или большую поверхность испарения; для такого изменения уровня воды в сосуде переливная трубка может быть устроена так, как это показано на черт. 396, или же ее устраивают в виде подвижного колена d (черт. 399), вращающегося: в муфтах с, с: поворачивая колено вперед и назад, изменяют положение высшей точки его, вследствие чего будет изменяться и уровень стояния воды в увлажнительном сосуде.

рис. 398

Регулирование количества испаряемой воды может быть достигнуто также большим или меньшим согреванием ее, для чего трубка, согревающая воду, устанавливается наклонно: понижая или повышая уровень воды в сосуде, вводят в воду меньшую или большую нагревательную поверхность этой трубки, чем и достигается изменение температуры воды.

Воду в увлажнительных сосудах следует менять возможно чаще, так как вода, застаиваясь, загнивает и может заражать воздух; для этой цели увлажнительные сосуды должны быть обязательно снабжаемые спускною трубкою с запорным на ней краном и устанавливаемые на таком расстоянии от потолка, чтобы надзор за состоянием воды в них не был затруднителен; расстояние это должно быть не менее 0,3 метр.

Расчет увлажнительных сосудов состоит в определении потребной поверхности испарения и поверхности нагрева, через которую теплота должна передаваться испаряемой воде; для этой цели необходимо прежде всего определить количество пара, которое должно быть добавляемое в воздух для достижения нормальной влажности его. 

рис. 399

На влажность воздуха в помещениях влияет также влага, выделяемая людьми, но она принимается во внимание лишь в том случае, когда в помещениях постоянно находится определенное число людей, если же люди не постоянно находятся в помещении, или же количество их неопределенное, то пар, выделяемый людьми, не принимается в расчет, почему действительная влажность воздуха в таких помещениях будет несколько больше расчетной. Количество пара, выделяемое людьми, на основании наблюдений Петенкофера и Войта, может быть принято равным 0,04 кг. в час на взрослого человека, находящегося в спокойном состоянии, и 0,08 кг. при физической работе; дети выделяют количество пара приблизительно в 2 раза меньшее, нежели взрослые.

В дальнейшем расчете приняты следующие обозначения:

L - объем вентиляции в час в куб. метр., данный при комнатной температуре Т; t - наружная температура; P₀% - влажность наружного воздуха; P% - желаемая влажность воздуха в помещениях;

g₀ и g - количества пара, насыщающего воздух при температурах t иТ; Р - количество пара, выделяемое в час одним человеком; n - число людей в помещениях;

А - искомое количество пара, которое должно быть добавляемое в воздух увлажнительным прибором.

Объем L воздуха, данный при температуре Т, - при наружной температуре t будет равен:

L(1+at)/1+aT

и все количество пара, заключающегося в этом воздухе, будет:

L(1+at)P₀g₀/(1+aT) x 100

количество пара, выделяемое в 1 час людьми, будет n Р, все же количество пара, которое должно быть в комнатном воздухе при желаемой влажности р% будет Lpg / 100 ; следовательно в добавление к пару, вводимому с наружным воздухом и выделяемому людьми, надо будет добавить еще в воздух:

A=Lpg/100-[L(1+at)p₀g₀/100(1+aT)+nP]=

=L/100[pg-P₀g₀(1+at)/(1+aT)]-nP кг. пара в час.

Обычно принимают р₀ = 80%, р = 50%; что же касается величин g₀ и g.

Затем назначают температуру, до которой должна быть нагрета вода в увлажнительном сосуде (температуру испарения), принимая ее при печах от 40° до 50° С.; при калориферах и водяной системе от 50° до 60° С. и при паровой системе от 60° до 70° С. и, в зависимости от принятой температуры испарения, находят по таблице № 27 количество воды а, испаряющейся в 1 час с 1 кв. метра поверхности испарения при умеренном возобновлении воздуха; но так как таблица № 27 составлена (по Дальтону) для испарения в сухой воздух, в действительности же испарение будет происходить в воздух более или менее влажный, то количество действительно испаряющейся воды будет несколько меньше а; для соответственных поправок профессором Лукашевичем составлена таблица № 28 поправочных коэффициентов к₀, на которые должны быть умно жены величины а для получения действительного количества воды, испаряющейся во влажный воздух в 1 час с 1 кв. метра поверхности испарения; соответственно этому вся искомая поверхность испарения будет:

f₃=A/ak₀

Количество тепла, необходимое для согревания воды в увлажнительном сосуде, будет (по Реньо):

W₃=A(606,5+0,305T₀)

где Т₀ - температура испарения.

Тогда, обозначая через n₃ количество тепла, передающееся к воде увлажнительного сосуда через 1 кв. м. поверхности нагрева, получим, что вся искомая поверхность нагрева F₃ должна быть:

F₃=W₃/n₃ кв. метр.

что касается до величины n₃, то ее принимают равною: при печах и кирпичных калориферах 880 ед. тепла; при водяной системе 8800 ед. т.; при нагревании паровой трубкой - 14550 ед. тепла.