Hlavička Izotermické zvlhčování

x

Video, animace izotermický zvlhčování




Jednoduše vysvětlené zvlhčování vzduchu:

Co je izotermické zvlhčování vzduchu?



Pro zvlhčování vzduchu pomocí vodní páry, při kterém během zvlhčování zůstává v podstatě stejná vlhkost vzduchu, se vžil pojem izotermické zvlhčování vzduchu.

Zvlhčování vzduchu pomocí páry je podle systému velice přesně regulovatelné a disponuje díky použití média nad 100 °C výbornou hygienickou kvalitou. Způsob provozu parního zvlhčovače vzduchu může být elektrický nebo řízený plynem.

Fungování parního zvlhčovače vzduchu
Na rozdíl od odpařovacích zvlhčovačů probíhá výroba vodní páry před smíšením se vzduchem.
Přitom je možné páru přímo přivést přes ventilační přístroj do vzduchu v místnosti nebo ji smísit v klimatizaci během kondicionování. Pára je buď odebrána z centrální výroby páry nebo vyrobena decentralizovaně na místě zvlhčování vzduchu pro klimatizaci.

V případě zvlhčování vzduchu pomocí stlačené páry s centrální výrobou se mluví o tlakových parních zvlhčovačích. Tento druh parních zvlhčovačů se používá společně se zařízeními VZT (vzduchotechnická zařízení). Zvlhčovač se skládá z lapače nečistot, rotačního ventilu, manometru a odvaděče kondenzátu.
Pokud je pára vyráběna přímo na místě spotřeby, má často smysl použít parní zvlhčovače.
Elektricky poháněné parní zvlhčování vzduchu funguje na principu elektrod nebo odporu. V případě elektrodových zvlhčovačů vzduchu se kovové elektrody ve tvaru mříže noří do zásobníku vody a využívají při tom vodivosti vody. Proud přitom teče přímo přes vodní médium a vypařuje ji. Regulace množství páry probíhá dle tohoto principu díky plnému stavu vody v parním válci. Vpřípadě odporového parního zvlhčovače probíhá zahřívání vody zvlhčovače na principu ponorného ohřívače.

Různé druhy páry
Pro izotermické zvlhčování vzduchu musí být voda nejdříve zahřáta na 100 °C. Dosáhne při tom tepelného obsahu h = 419 kJ/kg atlaku 1,0133 barů. V tomto bodě probíhá změna skupenství, při kterém je vařící voda o teplotě 100°C změněna na páru s teplotou 100 °C. Přitom je nutné na každý kg vody dodat 2 258 kJ energie. Tato energie potřebná pro proměnu na páru je označována jako výparné teplo. To je latentní, a není tedy možné ho změřit teploměrem.

Sytá pára
Pokud je pára v přímém kontaktu s vodou, je „nasycená“, to znamená, že nemůže přijímat žádné další tekutiny, a je tedy označována jako „sytá pára“.

Nenasycená pára
Nenasycená pára vzniká, když se objem páry zvětšuje a na přívodu tepla je ovšem udržována teplota. Důležitou charakteristikou je přitom kondenzát. Pokud se pára ochladí, je z ní odebráno použité výparné teplo, změní se jeho skupenství a vzniká kondenzát.


Tvorba vápna při vypařování


Proč vzniká usazenina vápence?
Vápník je pátým nejčastějším prvkem v zemské kůře. Velice často se vyskytuje ne ve své čisté podobě, ale spojený s jinými látkami – jako vápenec nebo rozpuštěný ve vodě. Vápenec se skládá převážně z uhličitanu vápenatého (CaCO3).

Obsah vápna ve vodě je v rovnováze s kyselinou uhličitou rozpuštěnou ve vodě. Při zahřátí vody (například ve varné konvici nebo přímo při parním zvlhčování vzduchu) je z vody vylučována kyselina uhličitá. Klesající objem kyseliny uhličité se postará o to, že ve vodě může být obsaženo méně vápence. Nadbytečný vápenec vypadává v podobě viditelných nánosů, uhličitanu vápenatého.

Určením tvrdosti vody je možné předpovědět intenzitu tvoření vápencových usazenin.
Tvrdost vody je pojmovým systémem aplikované chemie, který se vyvinul z potřeb používání přírodní vody s rozpuštěnými látkami. Konkrétně tvrdost vody označuje ekvivalentní koncentraci iontů kovů alkalických zemin rozpuštěných ve vodě, ve zvláštních souvislostech ale také aniontových prvků. K látkám způsobujícím tvrdost patří obzvláště vápník a hořčík a stopově také stroncium a baryum. Uvolněné látky způsobující tvrdost mohou vytvářet nerozpustné sloučeniny, především vápenec a tak zvané vápenaté mýdlo. Tato tendence k vytváření nerozpustitelných sloučenin je důvodem pozornosti, která vedla k vytvoření pojmového a teoretického systému kolem tvrdosti vody.

Měkká voda je vhodnější pro všechna použití, kdy je voda zahřívána, k praní, zalévání pokojových rostlin atd. Měkká voda se vyskytuje v oblastech s žulou, rulou, živcem a břidlicovými horninami. Také dešťová voda je měkká.

Tvrdá voda vede k tvorbě vápenatých usazenin na domácích přístrojích, zvyšuje spotřebu čistících a pracích prostředků, zhoršuje chuť a vzhled jemných nápojů a jídel (např. čaje). Tvrdá voda se vyskytuje v oblastech, kde převažují pískovce a vápence.

Řešení problémů vápence
Pro snížení usazenin vápence při parním zvlhčování vzduchu je možné použít patentované řízení usazování vápence od firmy Condair, při kterém jsou usazeniny vápence odstraněny z topných těles a jsou odvedeny přes sběrnou nádobu na usazeniny vápence.
Dále lze použít plně odsolenou vodu, ze které byly už předem úpravou odstraněny minerály a vápenec. Množství vápence, který se poté vyskytuje, je potom zanedbatelně malé.

Je přitom třeba ještě poznamenat, že provoz s vodou zbavenou tvrdosti (tedy bez minerálů) není možný u každého typu zvlhčovače vzduchu. Odporový zvlhčovač vzduchu může být provozován také s vodou bez minerálů. Elektrodový zvlhčovač vzduchu oproti tomu potřebujte vodivou vodu s obsahem minerálů pro to, aby mohl efektivně pracovat. Provoz tohoto typu zvlhčovače nemá smysl s vodou zbavenou tvrdosti.


Příklad výpočtu izotermy zvlhčování vzduchu

Dáno:
Výpočet ∆h/∆x:

∆h = kJ/kg
∆x kg suchého vzduchu