СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ КОНДЕНСАЦИИ ВЛАГИ ИЗ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ НА ПОВЕРХНОСТЬ ВЕНТИЛИРУЕМОЙ ПРОДУКЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF PROTECTION FROM MOISTURE CONDENSATION FROM AIR ENVIRONMENT ON SURFACE OF VENTILATED PRODUCTS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Предлагаемое изобретение относится к области автоматизации процессов управления микроклиматом среды хранения, например при долгосрочном хранении сельхозпродукции в закрытых складских помещениях.
Известен способ защиты от конденсации влаги из вентилирующего воздушного потока на поверхность вентилируемой продукции [1]. В этом способе задают разность температур воздушной среды и вентилируемой продукции, измеряют фактическую разность температур между температурой вентилируемой продукции и температурой вентилирующего воздушного потока, сравнивают значения разностей и по результату сравнения запрещают вентилирование, если фактическая разность больше заданной. Данный способ принят за прототип. Недостаток известного способа в том, что защита от конденсации осуществляется без учета фактической влажности вентилирующего воздушного потока. Однако фактическая влажность существенно влияет на допустимую по условию невыпадения конденсата разность температур [1]. В условиях вентилирования продукции воздушным потоком с непредсказуемо изменяющимися параметрами, например потоком наружного воздуха, установленная ранее разность не может обеспечить защиту от конденсации, если реальная влажность вентилирующего воздушного потока увеличится, а заданная разность температур останется неизменной. Таким образом защита от конденсации по этому способу окажется неэффективной при резких изменениях параметров наружной воздушной среды.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение надежности защиты от конденсации влаги при изменении параметров вентилирующего воздушного потока.
Указанный в задаче результат достигается тем, что дополнительно измеряют относительную влажность вентилирующего потока, определяют критическое значение относительной влажности по температуре вентилируемой продукции, сравнивают его с измеренным значением относительной влажности вентилирующего потока, вентилирование запрещают, если критическое значение относительной влажности равно или меньше измеренного значения.
Устройство для осуществления способа содержит измеритель температуры вентилируемой продукции, измеритель температуры вентилирующего воздушного потока, измеритель относительной влажности вентилирующего потока, первый преобразователь температуры вентилирующего воздушного потока в парциальное давление водяных паров, второй преобразователь температуры вентилируемой продукции в соответствующее парциальное давление, блок деления с входами делимого и делителя и одним выходом, блок сравнения, имеющий первый и второй входы и один выход, выход измерителя температуры вентилирующего потока соединен с входом первого преобразователя, выход измерителя температуры вентилируемой продукции соединен с входом второго преобразователя, выход первого преобразователя соединен с входом делителя блока деления, выход второго преобразователя соединен с входом делимого блока деления, выход блока деления соединен с первым входом блока сравнения, а выход измерителя относительной влажности вентилирующего потока соединен с вторым входом блока сравнения, выход блока сравнения является выходом устройства.
Заявляемый способ защиты от конденсации влаги из воздушной среды на поверхность вентилируемой продукции отличается от известного, принятого за прототип, тем, что дополнительно измеряют относительную влажность вентилирующего потока, определяют критическое значение относительной влажности по температуре вентилируемой продукции, сравнивают измеренное значение относительной влажности вентилирующего потока и критическое значение, по результату сравнения делают вывод о разрешении или запрещении вентилирования, причем если критическое значение относительной влажности равно или меньше измеренного значения, вентилирование запрещают для предотвращения конденсации влаги из вентилирующего воздушного потока на поверхность вентилируемой продукции.
Предлагаемый способ учитывает реальное тепловлажностное состояние вентилирующего потока, поэтому позволяет автоматически определить условия выпадения конденсата при изменяющихся параметрах вентилирующего потока и изменяющейся температуре вентилируемой продукции. Это позволяет защитить продукцию от излишнего увлажнения из-за конденсации путем запрещения вентиляции при возникновении условий конденсации. Способ позволяет автоматизировать процесс защиты от конденсации при изменяющихся условиях вентилирования.
Отличительными признаками заявляемого устройства являются: наличие измерителя относительной влажности вентилирующего потока, преобразователей температуры вентилирующего потока и температуры продукции в соответствующие значения парциального давления водяных паров, блока деления, блока сравнения критического и фактического значений относительной влажности, конфигурация соединений блоков между собой.
Сравнительный анализ заявленного технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии его критерию изобретения «новизна».
Из патентной и научно-технической литературы неизвестны вышеуказанные отличительные признаки способа и устройства для его осуществления в их совокупности. Таким образом, заявляемые способ и устройство удовлетворяют критерию изобретения «изобретательский уровень».
Предлагаемый способ и устройство могут быть использованы в системах регулирования параметров микроклимата хранилищ сельхозпродукции во всех периодах долгосрочного хранения, в системах кондиционирования воздушной среды, в системах защиты продукции от переувлажнения при вентилировании.
Моделирование и расчеты показали эффективность и надежность предлагаемого способа защиты от конденсации влаги при изменяющихся параметрах вентилирующего потока.
Способ защиты от конденсации влаги из воздушной среды на поверхность вентилируемой продукции основывается на использовании соотношений между температурой воздушной среды и парциальным давлением водяных паров, выраженных, например, формулой Фильнея, как наиболее простой [2]:
,
где Ф=(156+8,12*t)/(236+t);
t - температура воздушной смеси, °C;
H
P - парциальное давление водяных паров (давление насыщения), мм рт.ст.
Критическое по отношению к температуре вентилируемой продукции значение относительной влажности определяется соотношением:
п
где Р - парциальное давление водяных паров при температуре
продукции, мм рт.ст.
в
Р - парциальное давление водяных паров при температуре
вентилирующего воздушного потока, мм рт.ст.
п
в
в1
в2
Пример: температура продукции t=15°С, температура вентилирующего потока t=20°C, измеренное значение относительной влажности вентилирующего потока в первом случае φ=0,65; во втором случае φ=0,8. Определить в каком случае вентилирование должно быть запрещено во избежание выпадения конденсата. Решение: согласно заявляемому способу
в
в
п
п
1) определяем соответствующие парциальные давления: для температуры потока t=20°C, Р=17,5287 мм рт.ст.; для температуры продукции t=15°C, Р=12,787 мм рт.ст.
2) определяем критическое значение относительной влажности потока по отношению к температуре продукции
в1
к
3) сравниваем: в первом случае φ=0,65<φ=0,718.
к
в2
Следовательно, вентилирование можно осуществлять, т.к. конденсации не произойдет; во втором случае φ<φ, поэтому вентилирование следует запретить во избежание конденсации влаги из вентилирующего воздушного потока.
Таким образом, сравнивая измеренное значение относительной влажности с критическим значением, определенным по измеренным температурам, можно осуществить защиту продукции от конденсации влаги при изменяющихся температурах и относительной влажности вентилирующего воздушного потока.
Способ и устройство поясняются чертежом (фиг.1), где представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, и обозначено:
в
φ - измеренная относительная влажность вентилирующего потока;
п
t - температура вентилируемой продукции;
в
t - температура вентилирующего потока;
п
Р - парциальное давление паров жидкости при температуре продукции;
в
Р - парциальное давление паров жидкости при температуре вентилирующего потока;
к
φ - критическое значение относительной влажности воздушной среды;
1 - измеритель относительной влажности вентилирующего воздушного потока;
2, 3 - соответственно измерители температуры продукции и вентилирующего воздушного потока;
4, 5 - соответственно преобразователи температур в парциальное давление;
6 - блок деления;
7 - блок сравнения;
8 - вход делимого блока деления 6;
9 - вход делителя блока деления 6.
п
в
п
в
к
в
к
в
Устройство работает следующим образом. Измерители температуры 2, 3 (фиг.1) выдают сигналы, соответствующие измеренным температурам, на входы блоков преобразователей 4 и 5. В блоках 4 и 5 реализуется преобразование температур в соответствующие значения парциальных давлений согласно выражению (1). На выходах блоков 4 и 5 образуются значения сигналов, соответствующих парциальным давлениям Р и Р. Сигнал Р подается на вход делимого 8 блока деления 6, а сигнал Р поступает на вход делителя 9 блока деления. На выходе блока деления 6 согласно выражению (2) образуется сигнал, соответствующий критическому значению относительной влажности φ, который подается на первый вход блока сравнения 7. На второй вход блока сравнения 7 от измерителя 1 относительной влажности вентилирующего воздушного потока подается сигнал, соответствующий измеренному значению относительной влажности этого потока φ. На выходе блока сравнения образуется сигнал, соответствующий разности сигналов, поступающих на входы. Если φ<φ, то выдается сигнал, запрещающий вентилирование. Таким образом вентилируемая продукция защищается от конденсата, который может излишне увлажнить продукцию.
Технический результат, создаваемый изобретением, состоит в повышении надежности защиты продукции от конденсации влаги из вентилирующего воздушного потока при изменяющихся параметрах потока и температуры продукции.
Источники информации
1. Волкинд И.Л. Комплексы для хранения картофеля, овощей и фруктов. - М.: Колос. 1981. стр.160.
2. Нестеренко А.В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. - М.: Высшая школа. 1971. стр.27.