CAREL卡樂電極式加濕器系統(tǒng)簡介和加濕方案

Gallagher-Kaiser公司考察了幾種加濕系統(tǒng)之后，決定使用CAREL humiFog高壓微霧系統(tǒng)，因?yàn)镃AREL humiFog具有以下特點(diǎn)：
• 全不銹鋼結(jié)構(gòu)（泵、噴嘴、分支水管、控制室等）；
• 多級連續(xù)瀉流系統(tǒng)Cascading Sequential Staging (CSS)營造出的負(fù)荷調(diào)節(jié)和重疊效
果；
• 診斷功能，保護(hù)泵、電機(jī)、變頻器（VFD），監(jiān)控泄漏和阻塞情況；
• 廣泛的連通性：適用于BacNET、ModBus、Lonworks、TCP/IP通信協(xié)議；
• CAREL公司在霧化裝置方面取得成功的深厚技術(shù)背景；
• 100%無硅樹脂結(jié)構(gòu)，可處理18兆歐姆去離子水。
這樣看起來humiFog系統(tǒng)可能是滿足高標(biāo)準(zhǔn)的加濕要求（相對濕度精度為± 5% rH）的選擇。
CAREL SPA位于美國的子公司CAREL USA接手此項(xiàng)目并立即根據(jù)士麥那（Smyrna）地區(qū)氣象資料全面分析加濕系統(tǒng)所需的條件。因?yàn)樗幚淼目諝?00%來自室外，所以室外條件將成為濕量和為達(dá)到必要精度而采取的加濕工藝的決定性因素。
在士麥那，一天之內(nèi)溫度的變化范圍為25 °F至60 °F（-3.9至15.6 °C）。加濕系統(tǒng)必須適應(yīng)這些波動(dòng)，使車間溫度始終保持在75 °F（23.9 °C），相對濕度保持在65%。
氣象資料顯示士麥那地區(qū)一年內(nèi)溫度變化范圍為10 °F至94 °F（-12.2至34.4 °C），相對濕度為50%。

 

該汽車制造商要求其噴涂車間溫度穩(wěn)定在70至75 °F（21.1至23.9 °C）之間，相對濕度在65%至75%之間。在惡劣的條件下，即當(dāng)室外空氣溫度為10 °F（-12.2 °C），相對濕度為50%時(shí)，噴涂室溫度為75 °F（23.9 °C），相對濕度為75%，此時(shí)，加濕系統(tǒng)要提高向噴涂車間排放的空氣的水分含量，由每立方英尺0.24grains/cf（gv/kgdryair）增加至7.17grains/cf（gv/kgdryair）。
如果每個(gè)空氣充氣室充氣量為90,000 CFM（153,000 m3/h（lbs/hr）），計(jì)算所得的加濕量為5,348磅/小時(shí)(lbs/hr)（2426kg/h）：
5348磅/小時(shí)＝90000立方英尺/分鐘x60分鐘/小時(shí)x6.93格令/立方英尺
÷
7000格令/磅
根據(jù)士麥那的氣象資料得出的加濕系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為每年2597小時(shí)。
可以采用的加濕工藝有直接利用蒸汽、電動(dòng)蒸汽、空氣/水霧化或者蒸發(fā)媒介。用蒸汽加濕，在負(fù)荷高峰時(shí)需要超過六百萬BTU（英國熱量單位）的能量。用電時(shí)這個(gè)數(shù)字為1,760 kW。霧化空氣/水則需要一臺200馬力的壓縮機(jī)。而采用蒸發(fā)媒介達(dá)不到所需的精度要求而且用于開始和結(jié)束操作的時(shí)間較長。因此，使用humiFo看來是選擇。
CAREL專門設(shè)計(jì)了一套humiFog壓力霧化系統(tǒng)，使用23根相互連接的霧化噴桿，分18個(gè)加濕段，加濕量為5,500 磅/小時(shí)(lbs/hr)(2500 kg/h) ）， 濕度調(diào)節(jié)范圍為2-100%。

humiFog系統(tǒng)配置：
系統(tǒng)容量： 5500磅/小時(shí)（2500千克/小時(shí)）
霧化支管數(shù)量： 23根，不銹鋼材料
霧化噴嘴數(shù)量： 667個(gè)，每個(gè)8至10磅/小時(shí)（4千克/小時(shí)）
水滴分離器：　　 CAREL公司專業(yè)生產(chǎn)，不吸濕，開放網(wǎng)絲，低壓滴落，抗菌處理介質(zhì)，每500英尺/分鐘 壓降0.1” w.c.
　
泵電機(jī)：　　 東芝電機(jī)，7.5馬力，TEFC，基座座213T
泵：　 CAT1051，帶預(yù)濾器
電力特點(diǎn)：　　 電壓：交流460/3/60伏，電流：全負(fù)荷11安
變頻驅(qū)動(dòng)器：　　 通用富士AF－300P11型
系統(tǒng)調(diào)節(jié)： 多級連續(xù)復(fù)疊系統(tǒng)(CSS)，調(diào)節(jié)范圍為2-100%
控制器：　 CAREL pCO2 + pCOe 擴(kuò)展+ pCOUMID
控制輸入： 設(shè)定值來自General Electric Fanuc系統(tǒng)，控制供氣，CAREL　ASDC1傳感器。所有溫度、壓力傳感器均為卡樂提供。

CAREL humiFog系統(tǒng)的操作原理是將水壓增至1,000 磅/平方英尺（70 bar，7 MPa）并將其輸送至特制的霧化噴嘴，噴嘴將水分解成10微米的水滴，釋放至周圍的空氣中進(jìn)行蒸發(fā)。同其它同類用途的霧化系統(tǒng)相比，humiFog的優(yōu)勢在于它能以極少的能量消耗產(chǎn)生極小的水滴（1磅水每小時(shí)能耗為1 W，2,2 W/kg/h）。這樣，此系統(tǒng)輸出5500 lbs/hr霧化水僅需7.5馬力，而空氣/水霧化系統(tǒng)則至少需要一臺200馬力的空氣壓縮機(jī)。假設(shè)每年2597小時(shí)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)均半負(fù)荷運(yùn)行，每千瓦•時(shí)電價(jià)0.08美元，那么使用CAREL humiFog系統(tǒng)比空氣/水霧化系統(tǒng)每年可節(jié)約14,900美元。
說明：CAREL公司也生產(chǎn)空氣/水霧化系統(tǒng)（MC），所以決定使用humiFog系統(tǒng)*是出于經(jīng)濟(jì)原因和所需要的結(jié)果。

水霧增加了空氣的相對濕度

在為該汽車制造商的這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)humiFog系統(tǒng)時(shí)，CAREL考慮到所有系統(tǒng)必須聯(lián)合工作，因?yàn)閔umiFog是絕熱型加濕系統(tǒng)，它在加濕空氣的同時(shí)也冷卻空氣。因此實(shí)際上，不管采用何種工藝，每小時(shí)內(nèi)要蒸發(fā)1千克水都需要700 W的能量。
絕熱型加濕器（微霧系統(tǒng)）運(yùn)行時(shí)其“焓值恒定”，因此與干濕表上的等焓線一致。所以干球溫度下降而焓值（濕球）保持不變。在下面的表中，humiFog霧化系統(tǒng)沿由“Room 1”至“Preheat 1”的紅線達(dá)到設(shè)定的70 °F（21,1 °C）和70%的相對濕度；沿由“Room 2”至“Preheat 2”的紅線達(dá)到設(shè)定的78 °F（25,6 °C）和70%的相對濕度。
 

底部的棕色線由外部空氣的限度（溫度：10 °F，即-12.2 °C，相對濕度：50%）延伸至各種預(yù)熱條件。相應(yīng)地，在日期要達(dá)到70 °F（21,1 °C）和70%的相對濕度需要預(yù)熱至115°F（46.1°C），要達(dá)到78°F（25.6°C）和70%的相對濕度需要預(yù)熱至138°F（
58.9°C）。
例2表示外部空氣條件溫度為50 °F（10 °C）、相對濕度為50%。這種條件下，溫度要達(dá)到70 °F（21.1 °C）濕度達(dá)到70 °F，所需預(yù)熱溫度約為101 °F（38.3 °C）；要達(dá)到78 °F（25.6 °C）、相對濕度70%，所需預(yù)熱溫度為125 °F（51.7°C）。只要沿著水平穿過頁面的
紫色線就行。

例3表示外部空氣條件溫度為78 °F（25.6 °C）、相對濕度為70%。這種情況下，需要同時(shí)加濕和冷卻空氣才能使溫度達(dá)到70 °F（21.1 °C）、相對濕度達(dá)到70%；
要達(dá)到78 °F（25.6 °C）、相對濕度70%，需要先將空氣預(yù)熱至約96 °F（35.6 °C）然后再加濕。例4 表示外部空氣條件溫度為90 °F（32.2 °C）、相對濕度為60%。這種情況需要先冷卻再加濕。圖中的綠線分別表示兩設(shè)定點(diǎn)的露點(diǎn)溫度，即59.7 °F代表溫度為70 °F、相對濕度為70%時(shí)，67.4 °F代表溫度為78 °F、相對濕度為70%時(shí)（15.4 °C代表溫度為21.1 °C、
相對濕度為70%，19.7 °C代表溫度為25.6 °C、相對濕度為70%）的露點(diǎn)溫度。
在使用霧化加濕時(shí)，對周圍采暖、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)（預(yù)熱、冷卻、重新加熱）的控制對整個(gè)系統(tǒng)的成功和性至關(guān)重要，因?yàn)檎舭l(fā)的能量必須由空氣流提供。

CAREL控制方案
CAREL使用自己的pCO2系列可編程控制器（目前已升級為pCO3），這樣能將泵站和霧化支管*合為一體，統(tǒng)一監(jiān)控。
pCO2是一種高速度、高精度、適用范圍廣的控制器（適用于Modbus,BacNET, LonWorks, TCP/IP等通信協(xié)議）軟件也由CAREL編寫，*兼容現(xiàn)有的GE F