■ 谷國富

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，鄭州 450004〕

“熱加濕”是指加濕環(huán)境中加濕氣體相對濕度未達(dá)到飽和、且溫度大于外部環(huán)境溫度的加濕狀態(tài)。由鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所研制的塔式氣流皮棉加濕機(jī)屬于熱加濕。在加濕塔內(nèi)，皮棉在加濕氣流的輸送過程中被加濕。

一、塔式氣流皮棉加濕機(jī)特點(diǎn)

塔式氣流皮棉加濕機(jī)在新疆投入使用多年，加濕效果有以下三個(gè)特點(diǎn)。

（一）在溫度63.8 ℃、相對濕度RH53.4%左右的加濕狀態(tài)下，加濕后的回潮率已接近此狀態(tài)時(shí)的平衡回潮率延伸值。

（二）加濕前回潮率越低，越有利于提高加濕量。

加濕前皮棉回潮率若小于4%，加濕效果比較好。若加濕前皮棉回潮率大于5%，加濕效果較差。

（三）外部環(huán)境溫度越高越不利于提高加濕量。

在新疆地區(qū)棉花加工季節(jié)的12：00～17：00 時(shí)段，加濕量最小。這個(gè)時(shí)段的外部環(huán)境溫度是一天中最高的，相對濕度最低。（10 月中旬時(shí)期，這個(gè)時(shí)段的環(huán)境溫度一般平均為30 ℃，相對濕度一般平均為25%。）

外部環(huán)境溫、濕度與加濕效果有以下關(guān)系：外部環(huán)境溫度15 ℃左右時(shí)（此時(shí)外部環(huán)境相對濕度30%左右），加濕效果比較好，加濕量可以接近2%。外部環(huán)境溫度25 ℃左右時(shí)（此時(shí)外部環(huán)境相對濕度20%～30%），加濕效果不好，加濕量只能達(dá)到1%左右。外部環(huán)境溫度30 ℃左右時(shí)（此時(shí)外部環(huán)境相對濕度22%～32%，平均約25%），加濕效果較差。

二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1 是2010 年10 月14 日18：00～19：30 對新疆農(nóng)八師149 團(tuán)一加工廠塔式氣流皮棉加濕機(jī)的測試數(shù)據(jù)。

表1 塔式皮棉加濕機(jī)測試數(shù)據(jù)

三、平衡回潮率及延伸值

上述塔式氣流皮棉加濕機(jī)的加濕特點(diǎn)，可以用棉纖維平衡回潮率延伸值來解釋。

棉纖維平衡回潮率見表2。溫度大于38 ℃及溫度30 ℃、相對濕度25%時(shí)的平衡回潮率是由推導(dǎo)出的回歸方程計(jì)算出來的，稱為延伸值。

表2

四、推導(dǎo)回歸方程

（一）相對濕度一定時(shí)，溫度與平衡回潮率關(guān)系的回歸方程

使用MS Excel.2010，依據(jù)表2 中不同相對濕度及已有的溫度對照的平衡回潮率數(shù)值，分別推導(dǎo)出在不同的相對濕度狀態(tài)下，平衡回潮率與溫度關(guān)系的回歸方程，從而計(jì)算出表2 中大于38 ℃時(shí)的各溫度的平衡回潮率延伸值。

以相對濕度RH30%為例，根據(jù)已有的溫度與平衡回潮率數(shù)值，散點(diǎn)圖顯示回歸方程近似線性方程

圖1 相對濕度30%時(shí)，溫度與平衡回潮率數(shù)值散點(diǎn)圖

計(jì)算結(jié)果（計(jì)算過程略）y＝4.8975-0.0182x

其余相對濕度時(shí)溫度與平衡回潮率關(guān)系的回歸方程計(jì)算結(jié)果如下：

相對濕度40%時(shí)，y＝5.850-0.020 9x

相對濕度50%時(shí)，y＝6.604-0.023 1x

相對濕度60%時(shí)，y＝7.504-0.026 3x

相對濕度70%時(shí)，y＝8.559 5-0.028 3x

相對濕度80%時(shí)，y＝10.079 6-0.029 7x

相對濕度90%時(shí)，y＝12.545 7-0.034 3x

相對濕度95%時(shí)，y＝14.365 9-0.043 3x

（二）計(jì)算溫度30 ℃、相對濕度25%時(shí)的平衡回潮率延伸值

依據(jù)溫度30 ℃時(shí)，相對濕度與平衡回潮率數(shù)值，得出散點(diǎn)圖如圖2 所示。可知當(dāng)溫度一定時(shí)，平衡回潮率與相對濕度是指數(shù)關(guān)系。

圖2 溫度30℃時(shí)，相對濕度與平衡回潮率數(shù)值散點(diǎn)圖

設(shè)回歸方程y＝α·βx

設(shè)：Y＝lny；A＝lnα；B＝lnβ；則Y＝A+Bx

計(jì)算結(jié)果（計(jì)算過程略）：

回歸方程：y＝A+Bx＝0.963 2+0.016 3x；

由lny＝1.370 7，得y＝ln-11.370 7＝3.938 1≈3.94

即：相對濕度30%、溫度25℃時(shí)，平衡回潮率延伸值是3.94%。

（三）用線性插值法計(jì)算出相對濕度63.8%、溫度53.4 ℃時(shí)的平衡回潮率延伸值是（計(jì)算過程略）6.46%。

五、加濕特點(diǎn)

下面通過對比表1 中加濕后的回潮率和對應(yīng)狀態(tài)下表2 中的平衡回潮率數(shù)值，解釋塔式氣流皮棉加濕機(jī)的三個(gè)加濕特點(diǎn)。

1.由表2 可知，加濕環(huán)境平均相對濕度63.8%，平均溫度53.4 ℃時(shí)，加濕前平均回潮率是4.4%，加濕后平均回潮率是6.2%。平均加濕量：6.2%-4.4%＝1.8%。

而相對濕度63.8%、溫度53.4 ℃時(shí)，平衡回潮率延伸值是6.46%。6.2%/6.46%＝96.9%，說明二者非常接近。而熱加濕的概念是使棉纖維在相對濕度不飽和及加濕溫度高于外部環(huán)境溫度的狀態(tài)下自然吸濕而提高其回潮率，與棉纖維在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下自然吸（放）濕而達(dá)到平衡回潮率的吸濕機(jī)理是一樣的。有所不同的是，在熱加濕狀態(tài)下，棉纖維可以縮短接近或達(dá)到平衡回潮率的時(shí)間。為此，熱加濕后的皮棉回潮率是難以突破加濕狀態(tài)下（指加濕塔內(nèi)的溫度、相對濕度）的平衡回潮率，加濕狀態(tài)下的平衡回潮率可以認(rèn)為是加濕量極限。

2.加濕前回潮率越低，與加濕狀態(tài)時(shí)的平衡回潮率的差值就越大，說明具備更大的加濕潛能，也就更易于加濕。加濕前回潮率越低，越易于提高加濕量。

3.在10 月中旬12：00-17：00 時(shí)段，外部環(huán)境溫度平均約為30℃、相對濕度平均約為25%時(shí)，由表2可知，此狀態(tài)時(shí)平衡回潮率延伸值是3.94%。其它時(shí)段溫度低于此時(shí)段，相對濕度高于此時(shí)段。例如早晚時(shí)段，外部環(huán)境溫度約15℃、相對濕度約30%時(shí)，平衡回潮率是4.63%。由于3.94%＜4.63%，可以認(rèn)為3.94%平衡回潮率的加濕潛能小于4.63%平衡回潮率的加濕潛能，因此，外部環(huán)境溫度越高，加濕越困難，也就越不利于提高加濕量。這說明，皮棉進(jìn)入加濕塔前的外部環(huán)境的溫、濕度狀況，關(guān)聯(lián)著皮棉進(jìn)入加濕塔前自身的溫、濕度狀況（與環(huán)境溫度一樣或接近），從而決定了皮棉纖維加濕潛能的大小。

由表2 還可以看出，溫度越高，平衡回潮率值越小，說明加濕潛能越小。通過對比塔式氣流皮棉加濕機(jī)（指熱加濕）加濕后的皮棉回潮率與平衡回潮率，發(fā)現(xiàn)二者數(shù)值非常接近，但前者小于后者。由此可解釋塔式氣流皮棉加濕機(jī)的加濕特點(diǎn)，并說明皮棉的加濕量（熱加濕）存在極限。皮棉經(jīng)過熱加濕能在更短的時(shí)間內(nèi)接近這個(gè)極限，是評價(jià)皮棉熱加濕設(shè)備性能的重要指標(biāo)之一。☆