Máy hút ẩm theo nguyên lý hấp thụ hoặc hâp phụ

6.2.1. Cơ sở lý thuyết

Khác với nguyên lý giảm ẩm nhờ làm lạnh ỏ trên, ở các máy h ú t ẩm loại hấp thụ hoặc hấp phụ hơi ẩm trong không khí bị h ú t vào bề m ặt chất h ú t ẩm trong máy do có áp su ất hơi nước riêng phần thấp hơn. Các máy h ú t ẩm dạng này thường

được kết cấu nhờ việc cơ khí hóa và tự động hóa việc sử dụng

chất h ú t ẩm trước đây một cách tu ần hoàn giữa quá trìn h h ú t ẩm và sấy chất h ú t ẩm. Tuy có nhiều loại với cấu tạo khác nhau, song các máy h ú t ẩm hấp th ụ đều phải thực hiện ba chu trìn h chính: h ú t ẩm, nhả ẩm và làm lạnh (hình 6.9).

Chu trìn h h ú t ẩm 1-2 (còn gọi là chu trìn h công tác): chất h ú t ẩm ban đầu ở trạng thái 1, có nhiệt độ, lượng ẩm và áp su ất hơi nước trê n bề m ặt thấp. Khi tiếp xúc vói không khí ẩm cần xử lý, hơi ẩm từ không khí sẽ di chuyển qua chất h ú t ẩm làm lượng ẩm và nhiệt độ tăng lên. Tại điểm 2 áp suất hơi của chất h ú t ẩm bằng với áp suất hơi của không khí, chất h ú t ẩm không thể h ú t thêm ẩm từ không khí nữa (hình 6.9a).

ở chu trìn h nhả ẩm 2-3 (còn được gọi là chu trìn h hoàn nguyên): chất h ú t ẩm từ điểm 2 được sấy nóng để làm tăng áp su ất hơi riêng phần và cho tiếp xúc với dòng k h í hoàn nguyên

có nhiệt độ và áp suất hơi thấp hơn. Hơi ẩm sẽ di chuyển từ chất hút ẩm sang không khí, kết thúc chu trình, lượng ẩm trong chất hút ẩm giảm nhưng áp suất hơi riêng phần vẫn còn do nhiệt độ cao, chưa thể h ú t ẩm được (hình 6.9b).

Chu trìn h làm nguội 3-1: để có thể tiếp tục h ú t ẩm, chất h ú t ẩm phải được làm nguội từ điểm 3 xuông điểm 1 để giảm áp suất hơi riêng phần (hình 6.9c). Quá trìn h này có thể được thực hiện nhờ các bộ trao đổi nhiệt hoặc làm nguội trực tiếp bằng một phần không khí có nhiệt độ thấp hơn (thường là khí công tác). Các chất h ú t ẩm thường được sử dụng trong kỹ th u ậ t là:

1- dạng lỏng: trietylen glycol, dung dịch liti clorua; 2- dạng rắn: silicagel, rây phân tử, liti clorua khan.

Dựa vào dạng chất h ú t ẩm được sử dụng ta có thể chia máy h ú t ẩm thành ba nhóm chính: nhóm sử dụng chất h ú t ẩm dạng lỏng (thường là dung dịch LiCl), nhóm sử dụng chất h ú t ẩm dạng h ạ t và nhóm sử dụng rôto h ú t ẩm kiểu tổ ong.

6.2,2. Máy hút ẩm hấp thụ sử dụng chất hút ẩm lỏng

Vào năm 1930, giáo sư Bichowsky đã p h á t m inh ra nguyên lý làm khô không khí bằng cách cho không khí ẩm tiếp xúc với dung dịch liti clorua cho đến nay vẫn là chất h ú t ẩm thưòng được sử dụng. Thời gian đầu, người ta thường chỉ ứng dụng nguyên lý này cho những hệ thống xử lý ẩm lớn được lắp đặt ngay tại nơi sử dụng, nhưng về sau những máy có công suất nhỏ hơn đã được lắp ráp hoàn chỉnh với lưu lượng dòng khí công tác từ 1.800 m3/h đến 170.000 m3/h ứng với sơ đồ nguyên lý được trìn h bày tại hình 6.10. Dòng không khí công tác (cần xử lý ẩm) được quạt 2 h ú t qua tháp công tác, Tại đây không khí ẩm tiếp xúc với chất hút ẩm dạng dung dịch lỏng trê n các dàn tiếp xúc 6, nhờ sự chênh lệch áp su ất hơi nước giữa không khí và chất h ú t ẩm, hơi ẩm sẽ di chuyển sang chất h ú t ẩm và không khí trở nên khô và được thổi trở vể môi trường cần xử lý. Chất h ú t ẩm k h an được phân phối đều xuống qua dàn phun 3, sau khi nhận ẩm từ không khí giảm nồng độ và rơi xuống bể chứa 1.

Để có thể tiếp tục h ú t ẩm, dung dịch LiCl được bơm 5' hút và đẩy qua bộ sấy 4' để làm tăng nhiệt độ và áp su ấ t hơi, sau đó được dàn phun 3' phân phối đều lên các dàn tiếp xúc 6’ để tiếp xúc với dòng không khí hoàn nguyên từ bên ngoài đi vào và hơi ẩm lúc này sẽ di chuyển từ chất h ú t ẩm sang dòng không khí hoàn nguyên có nhiệt độ thường và áp su ấ t hơi thấp hơn. Không khí ẩm sau đó sẽ được thổi lại ra ngoài trời và chất hút ẩm khan sẽ rơi xuống bể chứa 1' để chuẩn bị được bơm 5 chuyển qua bộ làm m át 4 trước khi đến dàn phun 3 để thực hiện một chu trìn h công tác mới. Bộ làm m át 4 có nhiệm vụ làm

lạnh chất h ú t ẩm giúp giảm áp suất hơi để có thể tiếp tục hút ẩm từ không khí, và có vai trò ngược với bộ sấy 4\ Với hệ thông như trên, nhiệt độ và độ ẩm của dòng khí công tác thổi ra được không chế một cách ổn định do có thể điều khiển lưu lượng chất h ú t ẩm thông qua bơm 5, nhiệt độ chất h ú t ẩm nhờ bộ làm mát 4 và nồng độ chất hút ẩm nhờ bộ sây 4\

3

Tháp cô n g tác Tháp hoản n guyên

H inh 6.10. Tháp hút ẩm với dung dịch hút ẩm

1' ch ất h ú t ẩm ỉoãng; 1'- ch ất hút ẩm khan; 2- quạt khí khô; 2*- quạt khí ẩm; 3 • dàn phu n ch ất h ú t ẩm khan; 3'- dàn phun chất hút ẩm bảo hòa; 4 • bộ làm m át ch ất h ú t ẩm; 4 ’ • bộ sấy n óng ch ất hút ẩm; 5- bơm ch ất h ú t ẩm khan; 5’* bơm ch ất hút ẩm loãng; 6,6’* bể m ặt tiếp xúc

Ngoài sơ đồ hoạt động với chất hút ẩm tu ần hoàn liên tục trong một th iết bị như ố trên, người ta còn sử dụng sơ đồ trong

đó tháp công tác và tháp hoàn nguyên được bô' trí một cách độc lập theo sơ đồ hình 6.11.

H ình 6.11. Sơ đồ th iế t bị hút ẩm với dun g dịch tu ần hoàn liên tục

ở Sơ đồ này tháp hoàn nguyên được sử dụng chung với hai tháp cong tác. Trong tháp công tác chất h ú t ẩm sẽ được hoạt động tu ần hoàn nhờ bơm 5. Sau mỗi chu trìn h h ú t ẩm nồng độ chất h ú t ẩm sẽ loãng dần đến một mức giới h ạn nào đó thì được hệ thông 7 cung cấp thêm chất h ú t ẩm có nồng độ cao từ tháp hoàn nguyên sang để tăng nồng độ lên giới h ạn cho phép, còn một lượng chất h ú t ẩm loãng sẽ chảy về tháp hoàn nguyên để thực hiện việc nhả ẩm ra ngoài. Tháp hoàn nguyên hoạt động độc lập đóng vai trò của bộ ngưng tụ chất h ú t ẩm và có th ể được sử dụng phôi hợp với hai hoặc nhiều tháp công tác và đây cũng là một trong những lợi th ế của máy h ú t ẩm dạng này.

6.2.3. Máy hút ẩm sử dụng chất hút ẩm dạng rắn

C hất h ú t ẩm có dạng h ạt rắn, thường là các loại silicagel khác nhau. Máy được kết câu với ba dạng chính: hai bình đối xứng, hộp h ú t ẩm nằm ngang và các ông chứa chất h ú t ẩm thẳng đứng. Do dạng đầu tiên thường chỉ sử dụng để h ú t ẩm khí ở áp su ấ t cao nên không khảo sát ở đây.

6.2.3.I. Máy hút ẩm dạng hộp nằm ngang

Bộ phận công tác chính ở máy h ú t ẩm dạng hộp nằm ngang là một hộp kim loại hình trụ dẹt, bên trong có chứa các h ạt silicagel, ở hai m ặt trên và dưới có đục lỗ để khí đi qua (hình 6.13). Khi máy hoạt động không khí ẩm cần xử lý (dòng khí công tác) được quạt 1 hút ngang qua khoang công tác có phần diện tích bề m ặt lớn hđn để tiếp xúc và nhả ẩm sang cho chất h ú t ẩm khan chứa trong đĩa hút ẩm 2; không khí khô được' thổi vào môi trường cần xử lý, Sau đó phần đĩa vừa h ú t ẩm xong sẽ quay khỏi khoang công tác nhờ mô tơ truyền động 6 để chất h ú t ẩm được tiếp xúc với một dòng khí nóng và khô do quạt 5 h ú t vào qua bộ sấy 4 làm nhiệt độ chất h ú t ẩm tăng lên và hơi ẩm sẽ di chuyển từ chất h ú t ẩm sang dòng khí nóng rồi được thổi ra ngoài trời.

C hất h ú t ẩm sau đó lại được quay trở về khoang công tác để bắt đầu chu trìn h tiếp theo. Một phần lưu lượng khí công tác có nhiệt độ th ấp sẽ đóng vai trò làm nguội chất h ú t ẩm. Vách ngăn 3 chia m áy thành hai khoang công tác và hoàn nguyên.

H ình 6.13. Sơ đồ n guyên lý m áy hút ẩm hộp nằm n gang 1. q u ạt k hí cô n g tác; 2. đ ĩa chứa chất h ú t ẩm (có đục lỗ); 3. vách ngăn;