超聲波加濕器性能影響因素分析
作者：CEO
時(shí)間：2022-08-20
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信息摘要：加濕是空調(diào)濕度控制的主要手段之一，能夠?qū)崿F(xiàn)加濕的方法很多，目前空調(diào)工程采用的加濕方法主要有蒸汽加濕、噴水加濕、超聲波加濕和濕膜加濕等
。其中蒸汽加濕和噴水加濕這兩種加濕方法應(yīng)用較早，其設(shè)備原理比較簡單
，性能影響因素較少
，工程設(shè)計(jì)方
超聲波加濕器性能影響因素分析
加濕是空調(diào)濕度控制的主要手段之一，能夠?qū)崿F(xiàn)加濕的方法很多
，目前空調(diào)工程采用的加濕方法主要有蒸汽加濕
、噴水加濕、
超聲波加濕和濕膜加濕等
。其中蒸汽加濕和噴水加濕這兩種加濕方法應(yīng)用較早
，其設(shè)備原理比較簡單，性能影響因素較少
，工程設(shè)計(jì)方法也比較成熟
，因此在空調(diào)工程中應(yīng)用較廣。超聲波加濕相對于前兩種加濕方法來說是一種比較新的加混濕手段
，隨著技術(shù)的發(fā)展
，超聲波
加濕器在技術(shù)上日漸成熟，近年來民用
超聲波加濕器在家庭中的應(yīng)用已相當(dāng)普遍
，但由于超聲波加濕器其加濕最較小
，因此它在空調(diào)工程中應(yīng)用面仍然較窄，設(shè)計(jì)和使用方面的經(jīng)驗(yàn)較少
。由于其性能影響因素較多
，在實(shí)際應(yīng)用中如果對一些性能影響因素考慮不足
，可能出現(xiàn)實(shí)際加濕量大大低于產(chǎn)品額定加濕量的情況，筆者在某工程調(diào)試中發(fā)現(xiàn)超聲波加濕器實(shí)測的加濕量僅為產(chǎn)品標(biāo)牌值的５０％
。本文根據(jù)在工程實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和現(xiàn)場調(diào)試的情況
，對其性能影響因素進(jìn)行分析，其分析結(jié)果可供類似工程設(shè)計(jì)和操作使用參考
。
１超聲波加濕器結(jié)構(gòu)
超聲波加濕器的基本工作原理是通過一個(gè)特殊電路使金屬膜片產(chǎn)生超聲波振動(dòng)
，從而使膜片上方的水霧化成１～５μｍ的細(xì)小水滴，水霧擴(kuò)散到空氣中
，通過氣化實(shí)現(xiàn)等焓加濕。它具有設(shè)備體積小
、不需要蒸汽源
、噪聲小、水霧直徑小
、加濕效率高
、響應(yīng)速度快、能耗較小等優(yōu)點(diǎn)
。但因其加濕量較小
，通常只能應(yīng)用于加濕量較小的情況。工業(yè)用超聲波加濕器主要有落地式
、壁掛式
、風(fēng)管暗裝式、風(fēng)道吸入式四種形式
，空調(diào)工程中主要采用風(fēng)管暗裝式
，因此本文以它作為研究對象進(jìn)行分析。風(fēng)管暗裝式超聲波加濕器通常包括加濕器
、配電箱
、控制器、軟水器四個(gè)部分
，為了解決潮濕環(huán)境下防銹防腐等問題
，加濕器的殼體通常是用塑料制成的。超聲波加濕器的加濕性能影響因素較多
，它與氣流的風(fēng)速
、溫度、
濕度、安裝位置等因素均有關(guān)系
，下面對其主要性能影響因素進(jìn)行分析。
２風(fēng)速影響
通過實(shí)際觀測發(fā)現(xiàn)風(fēng)速對風(fēng)管暗裝式超聲波加濕器的加濕量有重要的影響
，加濕器在吹風(fēng)情況下比無風(fēng)情況下的霧化量大大增加
。這是由于無風(fēng)狀態(tài)下
，霧化的水霧聚集在水面上，形成濃霧層
，嚴(yán)重影響水的繼續(xù)霧化
。而流動(dòng)的空氣能迅速帶走加濕器振動(dòng)膜片上方的水霧，使其不能形成阻礙水霧擴(kuò)散的濃霧層
，因此使加濕器霧化量大大增加
。但風(fēng)速在３ｍ／ｓ以后，其對加濕量的影響很小
，而且風(fēng)速過大將影響加濕器水槽水位的穩(wěn)定性
，因此在超聲波加濕器處的風(fēng)速應(yīng)控制在３～６ｍ／ｓ。另外風(fēng)速對氣化距離有影響
，風(fēng)速越高氣化距離越長
，為了減小氣化距離，氣化段的風(fēng)速宜小于４ｍ／ｓ
。
３空氣溫度和濕度的影響
超聲波加濕器產(chǎn)生的水霧必須經(jīng)過氣化才能實(shí)現(xiàn)對空氣的加濕
，而氣化效果與氣流溫度和
相對濕度有關(guān)，溫度越高
、相對濕度越低
，氣化效果就越好，氣化過程所需要的距離就越短
，因此應(yīng)將超聲波
加濕器安裝在空調(diào)系統(tǒng)中溫度較高的位置
。如果將其設(shè)置在
新風(fēng)系統(tǒng)中，其前面必須有加熱器
，將空氣加熱到高于２０℃
，并應(yīng)注意防凍保護(hù)的問題。根據(jù)資料介紹
，在風(fēng)速為２ｍ／ｓ
、溫度為２０℃、相對濕度為５０％的環(huán)境下
，其氣化距離約為１．５ｍ
。氣流溫度、相對濕度和風(fēng)速對氣化距離的影響十分復(fù)雜
，這四個(gè)參數(shù)之間的具體關(guān)系曲線
，還有待深入研究。對于特殊的低溫
恒溫恒濕空調(diào)工程
，例如
，要求送風(fēng)溫度為５～１０℃的情況，采用超聲波加濕器時(shí)必須特別注意氣化距離應(yīng)大大增加
。如果將氣化段的空氣加熱到高于２０℃
，這對水霧氣化有利
，但將出現(xiàn)冬季需要制冷的情況，而制冷冷卻又產(chǎn)生減濕的不利作用
，在這種情況下濕度精確控制是十分困難的
。
４安裝位置
超聲波加濕器在空調(diào)系統(tǒng)流程中的安裝位置可以對其加濕量和安全性產(chǎn)生重要的影響。為了確定設(shè)置加濕器的最值位置
，筆者在現(xiàn)場進(jìn)行多次試驗(yàn)
，得出的結(jié)果如下：為了提高水霧氣化的效果，超聲波加濕器應(yīng)設(shè)置在加熱器的后面
；如果采用電加熱器
，超聲波加濕器與電加熱器的距離不能太近，離電加熱器距離不應(yīng)小于ｌｍ
，并應(yīng)采用防止熱輻射的措施
。因?yàn)槿绻x電加熱器的距離太近，電加熱的熱輻射作用
，有可能使超聲波加濕器的塑料殼體熔化
。從承壓考慮
，超聲波加濕器宜設(shè)置在風(fēng)機(jī)的前面
。多臺(tái)超聲波加濕器應(yīng)采用并聯(lián)安裝方式，不宜采用串聯(lián)安裝方式
。加濕器的后面應(yīng)有一定直管段作為氣化段
，氣化距離與空氣溫度、相對濕度和風(fēng)速有關(guān)
，通常為２～４ｍ
。在氣化段設(shè)置表冷器、過濾器等設(shè)備將使水霧重新凝結(jié)成大的水滴
，使有效加濕量減少
，因此在氣化段不應(yīng)設(shè)置除了加熱器以外的其他設(shè)備。
安裝方式也可以對其加濕量產(chǎn)生影響
。超聲波加濕器水槽的水位可以影響其發(fā)霧量
，水位過高過低均會(huì)使發(fā)霧量減小。在正常情況下
，由于設(shè)備具有水位自動(dòng)控制與保護(hù)功能
，其水位可以自動(dòng)維持在合適的范圍。如果設(shè)備放置不平
，必須出現(xiàn)部分振動(dòng)膜片的水位過高
，另一部分振動(dòng)膜片的水位過低的情況，這將影響其加濕量
。嚴(yán)重時(shí)將使水位自動(dòng)控制功能失靈
，出現(xiàn)漏水或無法工作的情況
，因此超聲波加濕器安裝時(shí)應(yīng)確保其水平度。另外在加濕段的最低點(diǎn)應(yīng)設(shè)置排水管
，并設(shè)水封
，否則風(fēng)管壁面的凝結(jié)水或加濕器意外漏水長時(shí)間聚集，有可能使加濕器下部的電路板浸水短路
。
５供水要求
超聲波加濕器的供水必須進(jìn)行過濾
。為了防止在金屬振動(dòng)膜片上結(jié)垢影響其發(fā)霧量，并且防止水中溶解的鈣鎂離子形成白色粉末
，超聲波加濕器的供水必須進(jìn)行軟化處理
，設(shè)置軟水罐，提供中性軟化水
。超聲波加濕器通常具有水槽水位自動(dòng)控制與保護(hù)功能
，其自動(dòng)補(bǔ)水閥對水壓有要求，如果水壓不夠
，自動(dòng)補(bǔ)水閥不能關(guān)嚴(yán)
，將出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，其水位自動(dòng)控制系統(tǒng)將出現(xiàn)異常
，使加濕器不能正常工作
，因此供水的壓力通常不應(yīng)低于０．０５ＭＰａ。另～方面
，考慮到承壓的問題
，供水壓力也不能太高，應(yīng)注意產(chǎn)品說明書的承壓要求
。在北方地區(qū)
，放置超聲波加濕器的設(shè)備機(jī)房應(yīng)設(shè)采暖，使室溫高于５℃
，以防止水箱
、水管和軟水罐凍結(jié)。
６加濕量的調(diào)節(jié)控制
如何進(jìn)行加濕量的控制是工程實(shí)踐中經(jīng)常遇到的問題
，尤其是在直流式空調(diào)系統(tǒng)中
，對加濕量控制的要求更高。筆者在一個(gè)直流式空調(diào)系統(tǒng)中
，嘗試采用控制加濕器電壓的方法對超聲波加濕器的加濕量進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)控制
。實(shí)測結(jié)果表明，要使超聲波加濕器的金屬膜片產(chǎn)生超聲波振動(dòng)
，存在著一定的最低啟動(dòng)電壓
，而一旦達(dá)到啟動(dòng)電壓后，電壓對加濕量的影響很小。因此采用調(diào)節(jié)供電電壓對加濕量進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法
，調(diào)節(jié)性能較差
，結(jié)果基本相當(dāng)于開關(guān)調(diào)節(jié)。另一方面
，由于超聲波加濕器響應(yīng)速度快
，因此可以采用控制開關(guān)間歇時(shí)間的方法近似模擬連續(xù)調(diào)節(jié)。
７結(jié)語
超聲波加濕器的性能影響因素較多
，它與氣流的風(fēng)速
、溫度、濕度
、安裝位置
、供水情況等因素均有關(guān)系，由于實(shí)際環(huán)境條件與產(chǎn)品測試時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不同
，超聲波加濕器實(shí)際加濕量往往低于額定加濕量
。在設(shè)計(jì)選型時(shí)，應(yīng)考慮凝水損失和性能漂移等不利影響
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