科技创新
万少超
（山东中烟工业有限责任公司济南卷烟厂，山东 济南 250000）
数字音响摘要：长期以来我国烟草企业生产车间存在污染程度大，粉尘多的问题，影响工作人员的身体健康。尤其是烟草车间设备的长期运行需要稳定的温度与湿度，因此工艺性空调在烟草企业生产中发挥重要的作用。传统的工艺性空调存在噪音大、空调湿度集中以及清洁度复杂的问题，例如传统的工艺性空调所产生的水雾过度集中在某区域，造成设备性能下降。超声波加湿与其他方式相比，它具有无噪音、耗能低、设备体积小、价格低的优点，能方便地对湿度进行更精准、迅速的控制。目前超声波加湿器在国内尚属新研制的产品，工程实践和使用经验还较少，有待于进一步提高和发展。特别是在一些使用超声波加湿器作为末端精加湿的工程中，出现雾滴难以气化以至影响控制精度的现象，通过本次研究旨在提高超声加湿系统的科学性与完善性。 关键词：超声波；加湿；空调系统；温湿度
空调，是指使室内空气温度、湿度、气流速度、洁净度等参数控制在一定范围内，以满足生产工艺要求
的设备。工艺性空调可分为一般降温性空调、恒温恒湿空调和净化空调等。（1）降温性空调。降温性空调对温、湿度的要求是夏季人工操作时手不出汗，不使产品受潮。因此，一般只规定温度或湿度的上限，不再注明空调精度工艺。如电子工业的某些车间，规定夏季室温不大于28℃，相对湿度不大于60%即可；（2）恒温恒湿空调。恒温恒湿空调室内空气的
温、湿度基数和精度有严格要求，如某些计量室，室温要求全年保
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持20±0.1℃，相对湿度保持50±5%。也有的工艺过程仅对温度或1984美国忌讳第二部4桥矿
者相对湿度中的一项有严格要求，如纺织工业某些工艺对相对湿度
要求严格，而空气温度则以劳动保护为主；（3）净化空调。净化空
调不仅对空气温、湿度提出一定要求，而且对空气中所含尘粒的大
小和数量有严格要求。工艺性空调加湿系统常见的有湿膜加湿、离
心加湿、气水混合加湿、高压喷雾加湿、电加湿、超声波加湿等。 1 课题研究的主要内容和目的
超声波加湿器是利用超声波能量大的特点制作而成。理论研究
表明，在振幅相同的情况下，一个物体振动的能量跟振动频率的二
次方成正比。超声波在介质中传播时，介质质点振动的频率很高，
因而能量很大。如果把超声波通入水中，剧烈的振动会使水破碎成
绍兴县报许多小雾滴散入空气中，在空气中蒸发而加湿，这就是超声波加湿
器的原理。超声波使水雾化，其雾化粒度细，质量较高，通常的雾 化粒度可长期悬浮在空气中，加湿均匀，效果甚佳。本次研究的超
声波加湿器系统由雾化箱部分、控制箱部分、电源、通讯、供水组
成。雾化箱部分是本装置的核心模块，其采用电子超频震荡（震荡
频率为 1.7MHz)，通过雾化片的高频谐振，将水抛离水面而产生自
然飘逸的水雾，不需要加热或化学剂而产生1－5微米的水颗粒漂浮
于空气中，从而达到提高空气相对湿度的作用。而且水雾中含有大
量负离子, 并能有效吸收空气中尼古丁、甲醛等有害气体, 在增加
刘忻陈翔空气湿度的同时还可以清新空气。
本次研究目的是通过对工艺性空调超声系统的研究，通过合理
控制工艺性空调运行过程中的各项参数，提高超声加湿系统的科学性与完善性。同时通过对超声系统雾化控制的研究，解决处理超声波雾化产生的雾滴尺寸和雾化速度与超声波频率强度、液体的粘度等性质的关系, 以及在雾化过程耗散于液体中变为热能的超声能量占输入功率的比例等方面，以此提高
受弯工艺性空调的性能。 2 所需实验手段、研究条件和实验条件（开展课题研究的地点、可利用的设备等） 济南卷烟厂现有工艺空调32台，现选用一台作为实验机台，自主搭建实验设备和测量设备，最终将研究成果实际化，并进行推广使用。 3 实验过程 超声波加湿器中关键设备为超声波振子，振子安装在水中，通过振子的高频振荡，将水进行雾化，工业用超声波振子主要有两种：5kg/h 型和7kg/h 型。本次超声波加湿器应用于掺兑库空调，所需加湿量为300kg/h，为了结构紧凑，选择7kg/h 型振子，共48片，
分上下两个水槽，每个水槽中布置24个振子，合计加湿量为
336kg/h。
水槽一侧安装有进水口，通过进水口的浮球阀控制水槽内液位；水槽底部安装有排水管，方便换水使用；水槽另一侧安装有溢水口，防止液位过高影响振子雾化；水槽底部有安装底板，用来固定超声波振子，振子电源线由水槽一侧汇合后进入防水接线盒，再通过蛇
皮管走线到外部控制柜。
图1 超声波加湿器的结构示意 影响超声波加湿器雾化效果的一个重要参数是液位高度，通过相关文献资料知，液位控制在30-40mm 时，雾化效果较好。振片高度为30mm，安装底板高10mm，加上最佳
液位高度，得到水槽中设计水位为70-80mm，通过调整进水浮球阀，将水位控制在此范围。 水槽中振子的布置如下图所示，每个水槽中24个振子，为了灵活控制、平均每个振子的使用时间，每个水槽中振子按照12、6、6分组控制，即总共分六个档位，第一档为12个振子工作，第二档为6个振子工作，第三档为6个振子工作，第四档为12个振子工作，第5、6档各为6
振子工作。 图2 水槽内振子的布置及档位设定 4 实验结果 调试过程中，超声波加湿器雾化效果良好，水颗粒小。使用一段时间后，机箱内和风机表面较干燥，没有锈蚀现象。 通过统计回风、送风温湿度数值，折换为含湿量后，结合送风量计算得到实际加湿量，满足336kg/h 的设计加湿量。经过一段时间的运行观察，K13空调蒸汽加湿使用量大大减少，仅靠超声波加湿器即能满足需求，节约蒸汽使用量约93.6T/月，每月节约费用约2.8万元。 对比超声波加湿器和气水加湿器的使用效果，选择相近的两台空调实验，回风温湿度均为26℃、50%，经过30min 的运行，两台空调的送风温度和含湿量分别如下图所示。 （下转第 73 页）
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