Применение систем туманообразования в различных отраслях промышленности

1. Туман в природе

В природе туман является достаточно распространённым атмосферным явлением. Обычно он не вызывает стихийных бедствий, в отличии от снегопадов, ураганов, наводнений многих других экстремальных природных явлений. Тем не менее, для человека образование тумана часто имеет негативный окрас. Из-за тумана переносятся авиарейсы, существенно возрастает риск автомобильных аварий, затрудняется функционирование речных и морских портов, увеличивается скорость коррозии металлоконструкций зданий и сооружений и т. д. Однако, несмотря на это, туман нашёл большое количество применений как в промышленности, так и в бытовой сфере.
Образование тумана в природе обычно происходит за счёт конденсации влаги в воздухе. Для адвективного тумана и тумана склонов (см. рисунок 1а, 1б) это конденсация растворённой в воздухе влаги за счет контакта с охлажденными поверхностями. Для парового тумана это конденсация паров воды в массе холодного воздуха (см. рисунок 1в).

Рисунок 1 — Схемы образования тумана в природе
а) адвективный туман, б) туман склонов, в) паровой туман

Существуют и другие виды тумана, но к какому бы из них туман не относился его появление всегда связано с помещением воздушной массы некоторых параметров в определённые условия окружающей среды. Это значит что для длительного и устойчивого удержания тумана в воздухе требуется строго определённое соотношение параметров этого воздуха и окружающей среды. Если такое соотношение не соблюдается, то туман рассеивается что приводит к изменению параметров воздуха.
Способность тумана при рассеивании воздействовать на параметры воздуха, привела к широкому распространению устройств и приборов для создания систем искусственного тумана в промышленности и в быту.

2. Принципы работы систем туманообразования

Туманообразующие установки, как правило, работают с воздухом, параметры которого не позволяют удерживать туман длительное время. Это значит что для получения тумана требуется метод, отличный от природных схем туманообразования. Метод получивший широкое распространение основан на самом определении тумана.

Туман – взвесь очень мелких капель жидкой воды в газе, уменьшающая его прозрачность.

Для получения очень мелких капель воды используют специальные устройства, называемые форсунками. При прохождении воды через форсунку, происходит разделение жидкости на отдельные капли с последующим распылением этих капель в воздухе. С уменьшением размеров сопла форсунки становится возможным получить более мелкодисперсные капли воды, однако, для работы такой форсунки требуется подавать в неё воду под более высоким давлением.

Форсунка туманообразования

Пример построения системы искусственного туманообразования показан на Рисунке 2. Подача воды в систему осуществляется по трубопроводу низкого давления, например, из системы городского водоснабжения. Далее вода фильтруется, так как для туманообразования используются форсунки с очень малым диаметром сопла и нефильтрованная вода может вызвать быстрое забивание форсунок. После фильтрации вода поступает на насос высокого давления. До насоса могут использоваться обычные сантехнические трубы и переходники, но после него применяются специальные трубы и соединительные фитинги для систем туманообразования.

Рисунок 2 — Типовая схема построения системы туманообразования

После насоса высокого давления для систем туманообразования, обычно, туманообразующая установка разделяется на две или более ветвей состоящих из пневматических шлангов(трубок), в каждой из которых через несколько метров устанавливаются форсунки. Для удобного монтажа форсунок на трубопровод используют специальные проходные терминалы (см. Рисунок 3).

Рисунок 3 — Проходной-терминал

Такой фитинг имеет два цанговых зажима с разных сторон и резьбу на боковой поверхности. В цанговых зажимах фиксируется трубка, таким образом, фитинг-терминал оказывается установлен в разрыв трубы. В резьбу на терминале вкручивается форсунка, через которую осуществляется распыление тумана. Под различные конструкции систем для создания тумана разработаны фитинги самых востребованных форм - угловые, прямые, Т-образные, крестообразные. Ниже приведен пример (см. Рисунок 4) построения системы искусственного туманообразования на основе специализированных фитингов С.MATIC.

Рисунок 4 — Пример комплектования части туманообразования высокого давления (трубка, фитинги и форсунки)

1		Угловые соединители MM 28
2		Тройники Т-образные MM 29
3		Проходные терминалы ММ 60 (держатели форсунок)
4		Конечные терминалы MM 61 (держатели форсунок)
5		Форсунки MM 99
6		Трубка высокого давления 12R0

3. Области применения систем туманообразования в промышленности

Системы тумана в теплицах и растениеводстве

При выращивании различных видов овощей, фруктов и грибов на закрытых площадках одним из наиболее действенных способов повышения урожайности и качества продуктов становится поддержание микроклимата, оптимального для выращивания того или иного вида. Системы туманообразования позволяют в короткий срок охлаждать и увлажнять воздух в теплицах и грибницах, что в комплексе с системой поддержания микроклимата повышает эффективность тепличных хозяйств.

Системы тумана в животноводстве и птицеводстве

Выращивание животных и содержание птиц, так же как и выращивание растений требует создания и поддержания оптимального температурно-влажностного режима. Правильные условия содержания позволяют улучшить здоровье животных, снизить заболеваемость и нормализовать показатели роста. Особенно актуален вопрос поддержания температуры воздуха на птицефабриках в летний период, поскольку у птиц отсутствует естественный механизм активного охлаждения тела.

Туманные установки для текстильной промышленности

В текстильной промышленности, так же как и в деревообработке используются натуральные материалы, требующие определённого температурно-влажностного режима как при хранении, так и при переработке. Несоблюдение оптимального режима приводит к ухудшению качества продукции и снижению производительности. Так, например, пересушивание пряжи приводит к уменьшению её эластичности и увеличению вероятности разрыва при переработке. Для обеспечения необходимой влажности воздуха может быть использована система туманообразования.

Туманные установки витрин магазинов

Выкладка на витрины незапакованных продуктов питания, например, овощей, фруктов, мяса или рыбы может приводить к уменьшению их срока годности,поскольку на витрине сложно обеспечить оптимальные условия хранения. Сухой и теплый воздух магазина приводит к обезвоживанию и ускоряет порчу продуктов. Системы туманообразования используются для увлажнения и охлаждения продуктов на витрине.

Искусственно созданный туман для охлаждения для систем кондиционирования

Туман может применяться не только для прямого охлаждения воздуха. Распыление тумана на конденсаторные (внешние) блоки кондиционеров позволяет улучшить отвод тепла от хладагента, приводит к повышению эффективности работы установки в целом и к экономии электроэнергии.

Системы туманообразования в типографиях

В печатной промышленности системы туманообразования так же используются для увлажнения воздуха. Это позволяет предотвратить пересыхание бумаги и её деформацию. Кроме этого туман помогает бороться с бумажной пылью и уменьшает уровень статического электричества, уменьшая вероятность возникновения брака при печати.

Системы туманообразования для кафе и ресторанов

В теплое время года на многих открытых площадках кафе и ресторанов становятся слишком жарко для комфортного пребывания гостей. Традиционные системы охлаждения не предназначены для работы на открытом воздухе, поэтому их использование в таких условиях неэффективно и даже может привезти к выходу охладительной установки из строя. Для охлаждения открытых площадок может применяться система туманообразования. Очень мелкие капли воды в составе тумана легко испаряются в воздухе, что приводит к быстрому охлаждению воздуха без больших энергозатрат на традиционные системы кондиционирования.

Системы пылеподавления при помощи промышленного тумана

Пыль является достаточно распространённым негативным явлением современного производства. Большое количество пыли образуется в карьерах и на горно-обогатительных комбинатах, при погрузо-разгрузочных работах, возле разного рода дробилок и т. д. Запылённость приводит к ухудшению условий труда, повышению износа механизмов и увеличению вероятности отказов оборудования; в зависимости от рода пыли возможно существенное возрастание риска пожаров или нарушение экологических норм. Системы туманообразования могут быть использованы в системах пылеподавления. Очень мелкие капли воды, из которых состоит туман налипают на частицы пыли и утяжеляют её. Это приводит к осаждению пыли на землю. Таким образом туман не только уменьшает запылённость помещений, но и, при создании достаточно плотной завесы, может препятствовать распространению пыли от её источника.

Системы тумана для деревообрабатывающей промышленности и хранении древесины

Древесина является одним из самых первых материалов, используемых человечеством для изготовления различных приспособлений. И сегодня, в 21 веке, человек по прежнему использует дерево для многих промышленных и бытовых нужд. Однако, технологии деревообработки претерпели существенные изменения. Помимо очевидного роста многообразия изделий из дерева и увеличения различных возможностей обработки на станках с числовым программным управлением, за многие века работы человека с деревом была досконально изучена структура этого материала, выявлены критерии отбора тех или иных пород для создания каждого вида продукции и определены оптимальные условия хранения как сырья, так и готовой продукции. Одной из задач в деревообработке является обеспечение в древесине нужного уровня влагосодержания. Завышенное влагосодержание может привести к гниению и неконтролируемому высушиванию, в то время как пересушивание древесины вызывает растрескивание и коробление. Системы туманообразования применяются в помещениях хранения и обработки древесины для поддержания определённой влажности воздуха. В таких условиях избыточная влага испаряется, но не происходит пересушивания материала, что способствует уменьшению повреждений и дефектов при обработке. Помимо поддержания влажности туманные установки уменьшают содержание пыли в воздухе, а это приводит к снижению риска возгораний и пожаров.

4. Вывод

Системы туманообразования получили широкое распространение и нашли применение как в самых разнообразных отраслях промышленности, так и в бытовой сфере. Построение туманных установок требует применения специальных устройств не только непосредственно для создания тумана, но и в других частях системы. При получении промышленного тумана особое внимание стоит уделять очистке воды от возможных загрязнений, а так же построению части высокого давления. Эта часть системы требует использования специальных трубок, фитингов и форсунок для туманообразования. Использование оборудования не рассчитанного для работы в туманных установках может привезти к преждевременным поломкам системы. Кроме того, в системах туманообразования сформировались свои стандарты типоразмеров различных элементов, поэтому построение системы из общепромышленных труб и соединителей приведёт не только к быстрому выходу системы из строя, но и к невозможности замены неисправного элемента на специализированный, созданный для работы в составе туманных систем.

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Быков А.Ю.