湿膜加湿机原理
湿膜加湿器的加湿过程是空气与湿膜接触的热质交换过程。研究加湿器的加湿性能,对改善和提高加湿效率有重要的意义。
加湿器的加湿过程属于空气与水的直接接触的热质交换过程,在风机的作用下,加湿主要是以对流质的方式进行的。
当干燥的空气吹过湿膜表面时,湿膜表面将维持一个较气流温度为低的平衡温度,此时在湿膜表面上形成
温度边界层,热量将通过温度边界层由气流主体传递给湿膜表面,向表面处的水分提供热量,将水分汽化,同时由于湿膜表面的
水蒸气浓度高于气流主体中水蒸气的浓度,故在湿膜表面上形成浓度边界层,汽化的水分通过浓度边界层传递到空气主流中。
目前对同时进行热质交换过程的理论计算,尤其是当传质速率较大时,一般采用奈斯特的薄膜理论。
薄膜理论是奈斯特在1904年提出的,至今已有70多年。其基本论点是:当空气流过一湿壁时,
壁面上的空气流速应该等于零;因此在接近壁面处有一层滞流流体薄膜,其厚度为δ;由于是滞流薄层,传质过程必定是
以分子扩散形式通过这一薄层;全部对流传质的阻力都集中在这一薄层内。
另外,还认为膜内的扩散传质过程具有稳态的特性。根据膜理论,hm= D/δ,(式中　hm—对流传
质系数;D—扩散系数;δ—膜层厚度。)
根据斐克定律分子扩散的通量为
J = D(CW-C1) (1)
式中　D—扩散系数,m2/s;
CW—湿膜处水蒸气分子浓度,mol/m3;
C1—湿膜表面饱和空气层水蒸气分子浓
度,mol/m3。
在汽水界面上的饱和空气主要以对流方式与主流空气进行传质。描述对流传质的基本方程,与描述对流传热的基本方程相对应。对流传质通量为
N= KΔC = K(C1-CA) (2)
式中　K—对流传质系数;
C—湿膜表面饱和空气层水蒸气分子浓
度,mol/m3;
C—主流空气水蒸气分子浓度,mol/m3。
假设为稳态传质,则J = N,即D(CW-C1) =
K(C1-CA)
可求得C1=DCW+KCAK+D,将其代入(1)得到
J =DKD+K(CW-CA) (3)
对于水蒸气,假定符合理想气体,则pV= nRT,
所以分子浓度C为:C=nV=PRT
则(3)可写成J=
DK(D+K)RW(pWTW-pATA) (4)
式中　RW—水蒸气的气体常数;
TW—水温,K;
PW—TW下的饱和水蒸气分压力,Pa;
TA—空气温度,K;
PA—TA下的水蒸气分压力,Pa。从(4)式发现,对于一定结构的湿膜加湿器,影
响湿膜加湿器加湿性能的参数有:水温、空气干湿球温度和空气流速。