Механический метод получения пересыщенного воздуха

Механический метод получения пересыщенного воздуха. Предлагаемый метод основан на способности мельчайших капель воды к длительному существованию при низких отрицательных температурах до -40-70°С.

Применяемые до настоящего времени методы увлажнения холодильных камер водой, распиливаемой механическими и пневматическими форсунками, не обеспечивают получения капель нужного размера, а система увлажнения несовершенна. С учетом этого были проанализированы современные способы диспергирования воды, из которых был предпочтен ультразвуковой. По литературным источникам , ультразвуковые распылители обеспечивают весьма тонкое распыление воды на фракции размером до 2 мкм, не замерзающие при температуре ниже -30 °С. При этом получение капель не связано с высоким давлением воды или сжатого воздуха или с разогревом системы после ее остановки.

Способность воды оставаться в жидком состоянии, не кристаллизуясь, зависит от целого ряда факторов, в том числе и от таких, которые не поддаются точной оценке, как, например, загрязненность воды солями и наличие механических ядер кристаллизации.

Многочисленные эксперименты показывают, что вначале при относительно небольших отрицательных температурах (-10...-15 °С) капли устойчиво сохраняются в жидком виде и не замерзают. Затем начинают замерзать наиболее крупные капли, но кристаллизация идет не интенсивно, и большинство капель остаются незамерзшими. Так, при температурах выше -36С была отмечена, кристаллизация только 20 % достаточно крупных капель диаметром 20...50 мкм.

Давление паров над каплей вследствие ее шарообразной формы, как это было показано ранее, выше давления паров в окружающей среде, даже насыщенной, поэтому наличие в пересыщенном воздухе капель влаги является своеобразным аккумулятором, поддерживающим состояние пересыщения путем собственного испарения. Однако для обеспечения длительного течения этого процесса, необходимо стремиться поддерживать в камере такие условия, чтобы капли не замерзали, т.е. необходимо стремиться к тому, чтобы капли были как можно меньше.

При существующих методах и способах контроля определить температуру капли в воздушном потоке непосредственными измерениями не представляется возможным. Поэтому ее находят расчетным путем в зависимости от известной температуры образующейся капли.

Распыление воды на наконечнике магнитостриктором в потоке холодного (до -30°С) воздуха обычно производят при относительно высокой (до 50°С) температуре воды. Попадая в поток, капля начинает охлаждаться, но, чтобы она достигла требуемой температуры, обычно равной или близкой температуре воздуха, необходимо некоторое время. Охлаждение капли в потоке происходит, с одной стороны, в результате конвективной теплоотдачи в поток, а с другой стороны, испарения воды. Это продолжается до тех пор, пока температура капли не станет несколько меньше температуры окружающего воздуха и тогда конвективная теплоотдача будет идти от потока воздуха к капле и уравновесит потери теплоты от испарения.