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      塔式氣流皮棉加濕機(jī)特點(diǎn)分析

      2019-12-27 07:27:38谷國(guó)富
      中國(guó)棉花加工 2019年5期
      關(guān)鍵詞:回潮率塔式皮棉

      ■ 谷國(guó)富

      〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所,鄭州 450004〕

      “熱加濕”是指加濕環(huán)境中加濕氣體相對(duì)濕度未達(dá)到飽和、且溫度大于外部環(huán)境溫度的加濕狀態(tài)。由鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所研制的塔式氣流皮棉加濕機(jī)屬于熱加濕。在加濕塔內(nèi),皮棉在加濕氣流的輸送過(guò)程中被加濕。

      一、塔式氣流皮棉加濕機(jī)特點(diǎn)

      塔式氣流皮棉加濕機(jī)在新疆投入使用多年,加濕效果有以下三個(gè)特點(diǎn)。

      (一)在溫度63.8 ℃、相對(duì)濕度RH53.4%左右的加濕狀態(tài)下,加濕后的回潮率已接近此狀態(tài)時(shí)的平衡回潮率延伸值。

      (二)加濕前回潮率越低,越有利于提高加濕量。

      加濕前皮棉回潮率若小于4%,加濕效果比較好。若加濕前皮棉回潮率大于5%,加濕效果較差。

      (三)外部環(huán)境溫度越高越不利于提高加濕量。

      在新疆地區(qū)棉花加工季節(jié)的12:00~17:00 時(shí)段,加濕量最小。這個(gè)時(shí)段的外部環(huán)境溫度是一天中最高的,相對(duì)濕度最低。(10 月中旬時(shí)期,這個(gè)時(shí)段的環(huán)境溫度一般平均為30 ℃,相對(duì)濕度一般平均為25%。)

      外部環(huán)境溫、濕度與加濕效果有以下關(guān)系:外部環(huán)境溫度15 ℃左右時(shí)(此時(shí)外部環(huán)境相對(duì)濕度30%左右),加濕效果比較好,加濕量可以接近2%。外部環(huán)境溫度25 ℃左右時(shí)(此時(shí)外部環(huán)境相對(duì)濕度20%~30%),加濕效果不好,加濕量只能達(dá)到1%左右。外部環(huán)境溫度30 ℃左右時(shí)(此時(shí)外部環(huán)境相對(duì)濕度22%~32%,平均約25%),加濕效果較差。

      二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

      表1 是2010 年10 月14 日18:00~19:30 對(duì)新疆農(nóng)八師149 團(tuán)一加工廠塔式氣流皮棉加濕機(jī)的測(cè)試數(shù)據(jù)。

      表1 塔式皮棉加濕機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)

      三、平衡回潮率及延伸值

      上述塔式氣流皮棉加濕機(jī)的加濕特點(diǎn),可以用棉纖維平衡回潮率延伸值來(lái)解釋。

      棉纖維平衡回潮率見(jiàn)表2。溫度大于38 ℃及溫度30 ℃、相對(duì)濕度25%時(shí)的平衡回潮率是由推導(dǎo)出的回歸方程計(jì)算出來(lái)的,稱為延伸值。

      表2

      四、推導(dǎo)回歸方程

      (一)相對(duì)濕度一定時(shí),溫度與平衡回潮率關(guān)系的回歸方程

      使用MS Excel.2010,依據(jù)表2 中不同相對(duì)濕度及已有的溫度對(duì)照的平衡回潮率數(shù)值,分別推導(dǎo)出在不同的相對(duì)濕度狀態(tài)下,平衡回潮率與溫度關(guān)系的回歸方程,從而計(jì)算出表2 中大于38 ℃時(shí)的各溫度的平衡回潮率延伸值。

      以相對(duì)濕度RH30%為例,根據(jù)已有的溫度與平衡回潮率數(shù)值,散點(diǎn)圖顯示回歸方程近似線性方程

      圖1 相對(duì)濕度30%時(shí),溫度與平衡回潮率數(shù)值散點(diǎn)圖

      計(jì)算結(jié)果(計(jì)算過(guò)程略)y=4.8975-0.0182x

      其余相對(duì)濕度時(shí)溫度與平衡回潮率關(guān)系的回歸方程計(jì)算結(jié)果如下:

      相對(duì)濕度40%時(shí),y=5.850-0.020 9x

      相對(duì)濕度50%時(shí),y=6.604-0.023 1x

      相對(duì)濕度60%時(shí),y=7.504-0.026 3x

      相對(duì)濕度70%時(shí),y=8.559 5-0.028 3x

      相對(duì)濕度80%時(shí),y=10.079 6-0.029 7x

      相對(duì)濕度90%時(shí),y=12.545 7-0.034 3x

      相對(duì)濕度95%時(shí),y=14.365 9-0.043 3x

      (二)計(jì)算溫度30 ℃、相對(duì)濕度25%時(shí)的平衡回潮率延伸值

      依據(jù)溫度30 ℃時(shí),相對(duì)濕度與平衡回潮率數(shù)值,得出散點(diǎn)圖如圖2 所示。可知當(dāng)溫度一定時(shí),平衡回潮率與相對(duì)濕度是指數(shù)關(guān)系。

      圖2 溫度30℃時(shí),相對(duì)濕度與平衡回潮率數(shù)值散點(diǎn)圖

      設(shè)回歸方程y=α·βx

      設(shè):Y=lny;A=lnα;B=lnβ;則Y=A+Bx

      計(jì)算結(jié)果(計(jì)算過(guò)程略):

      回歸方程:y=A+Bx=0.963 2+0.016 3x;

      由lny=1.370 7,得y=ln-11.370 7=3.938 1≈3.94

      即:相對(duì)濕度30%、溫度25℃時(shí),平衡回潮率延伸值是3.94%。

      (三)用線性插值法計(jì)算出相對(duì)濕度63.8%、溫度53.4 ℃時(shí)的平衡回潮率延伸值是(計(jì)算過(guò)程略)6.46%。

      五、加濕特點(diǎn)

      下面通過(guò)對(duì)比表1 中加濕后的回潮率和對(duì)應(yīng)狀態(tài)下表2 中的平衡回潮率數(shù)值,解釋塔式氣流皮棉加濕機(jī)的三個(gè)加濕特點(diǎn)。

      1.由表2 可知,加濕環(huán)境平均相對(duì)濕度63.8%,平均溫度53.4 ℃時(shí),加濕前平均回潮率是4.4%,加濕后平均回潮率是6.2%。平均加濕量:6.2%-4.4%=1.8%。

      而相對(duì)濕度63.8%、溫度53.4 ℃時(shí),平衡回潮率延伸值是6.46%。6.2%/6.46%=96.9%,說(shuō)明二者非常接近。而熱加濕的概念是使棉纖維在相對(duì)濕度不飽和及加濕溫度高于外部環(huán)境溫度的狀態(tài)下自然吸濕而提高其回潮率,與棉纖維在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下自然吸(放)濕而達(dá)到平衡回潮率的吸濕機(jī)理是一樣的。有所不同的是,在熱加濕狀態(tài)下,棉纖維可以縮短接近或達(dá)到平衡回潮率的時(shí)間。為此,熱加濕后的皮棉回潮率是難以突破加濕狀態(tài)下(指加濕塔內(nèi)的溫度、相對(duì)濕度)的平衡回潮率,加濕狀態(tài)下的平衡回潮率可以認(rèn)為是加濕量極限。

      2.加濕前回潮率越低,與加濕狀態(tài)時(shí)的平衡回潮率的差值就越大,說(shuō)明具備更大的加濕潛能,也就更易于加濕。加濕前回潮率越低,越易于提高加濕量。

      3.在10 月中旬12:00-17:00 時(shí)段,外部環(huán)境溫度平均約為30℃、相對(duì)濕度平均約為25%時(shí),由表2可知,此狀態(tài)時(shí)平衡回潮率延伸值是3.94%。其它時(shí)段溫度低于此時(shí)段,相對(duì)濕度高于此時(shí)段。例如早晚時(shí)段,外部環(huán)境溫度約15℃、相對(duì)濕度約30%時(shí),平衡回潮率是4.63%。由于3.94%<4.63%,可以認(rèn)為3.94%平衡回潮率的加濕潛能小于4.63%平衡回潮率的加濕潛能,因此,外部環(huán)境溫度越高,加濕越困難,也就越不利于提高加濕量。這說(shuō)明,皮棉進(jìn)入加濕塔前的外部環(huán)境的溫、濕度狀況,關(guān)聯(lián)著皮棉進(jìn)入加濕塔前自身的溫、濕度狀況(與環(huán)境溫度一樣或接近),從而決定了皮棉纖維加濕潛能的大小。

      由表2 還可以看出,溫度越高,平衡回潮率值越小,說(shuō)明加濕潛能越小。通過(guò)對(duì)比塔式氣流皮棉加濕機(jī)(指熱加濕)加濕后的皮棉回潮率與平衡回潮率,發(fā)現(xiàn)二者數(shù)值非常接近,但前者小于后者。由此可解釋塔式氣流皮棉加濕機(jī)的加濕特點(diǎn),并說(shuō)明皮棉的加濕量(熱加濕)存在極限。皮棉經(jīng)過(guò)熱加濕能在更短的時(shí)間內(nèi)接近這個(gè)極限,是評(píng)價(jià)皮棉熱加濕設(shè)備性能的重要指標(biāo)之一。☆

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