L’aria può essere deumidificata anche da determinate sostanze, solide o liquide, che hanno particolari proprietà di attrarre il vapor d’acqua. Deumidificazione aria. Deumidificazione chimica.
Deumidificazione aria. Deumidificazione chimica. I sistemi di deumidificazione rigenerativi impiegano essenzialmente due tipi di essiccanti:
– essiccanti solidi, che hanno la capacità di trattenere le molecole dell’acqua entro le proprie capillarità, con un processo detto di adsorbimento. I più comuni sono: zeoliti naturali, zeoliti sintetiche, gel di silice, allumina attivata, carboni, polimeri sintetici;
– essiccanti liquidi, che danno luogo a una soluzione tra acqua e sale: si parla in tal caso di assorbimento. Le più comuni sostanze sono: il glicole trietilenico e soluzioni acquose di cloruro di litio (LiCl), bromuro di litio (LiBr), cloruro di calcio (CaCl2).
Gli essiccanti sono impiegati in molte applicazioni, particolarmente:
– quando il carico latente è molto elevato rispetto al sensibile;
– quando il costo energetico per la rigenerazione è inferiore a quello necessario per deumidificare con la refrigerazione meccanica;
– quando il controllo dell’umidità relativa richiede aria a temperature molto basse.
In tutti questi casi il costo della refrigerazione meccanica può essere molto alto. Un processo di riduzione dell’umidità utilizzando essiccanti presenta molti vantaggi economici: legati a un minor costo delle apparecchiature, minor costo energetico, minor costo di manutenzione.
Altri vantaggio sono anche dovuti al fatto che i sistemi di deumidificazione chimica rimuovono dall’aria trattata contaminanti microbiologici, migliorando così la qualità dell’aria interna.
Tutti gli essiccanti funzionano con lo stesso meccanismo: il trasferimento di umidità è dovuto alla differenza di pressione tra la pressione parziale del vapor d’acqua presente nell’aria trattata e la pressione del vapore esistente alla superficie della sostanza deumidificante. Quando la pressione del vapor d’acqua nell’aria è maggiore di quella esistente alla superficie della sostanza, questa assorbe umidità; quando, invece, la pressione del vapore alla superficie della sostanza è maggiore di quella esistente nell’aria, la sostanza cede umidità.
Quando aumenta la temperatura, aumenta anche la pressione del vapor d’acqua, per cui quando tale pressione supera quella del vapor d’acqua nell’aria circostante, la sostanza cede umidità all’aria: questo processo è chiamato di rigenerazione.
Il raffreddamento della sostanza, invece, riduce la sua pressione di vapore, per cui essa può assorbire ancora umidità.
L’energia richiesta per la rigenerazione è somma di tre variabili:
– il calore necessario per portare la sostanza fino a una temperatura tale per cui la pressione di vapore alla sua superficie sia molto più alta di quella nell’aria circostante;
– il calore necessario per far evaporare l’acqua contenuta (2465 kJ/kg);
– una piccola quantità di calore aggiuntiva per far uscire l’acqua della sostanza.
L’energia richiesta per il raffreddamento è proporzionale alla massa della sostanza e alla differenza di temperatura fra quella finale di rigenerazione e quella alla quale è opportuno portare la sostanza per farle assorbire umidità dell’aria.
Deumidificazione aria con essiccanti solidi e liquidi
La deumidificazione con essiccanti liquidi si ottiene ricorrendo a colonne con diverse modalità, in commercio esiste il “Kathabar”, sostanzialmente costituito di due torri accoppiate.
Nella deumidificazione con essiccanti solidi, tra i sistemi impiegati con maggior successo sia in campo industriale che civile, si deve annoverare quello con cilindro rotante, formato da struttura concentrica di supporti a fogli impregnati di sostanze deumidificanti sia assorbenti che adsorbenti.
L’aria viene fatta passare attraverso un settore del cilindro che provvede alla deumidificazione, mentre l’altro settore è interessato dall’aria calda che provvede alla rigenerazione.
Vi sono molte variabili che influenzano le performance di questo sistema, ma ai progettisti sono lasciati pochi gradi di libertà di decisione tra i quali:
a) per l’aria da trattare:
– temperatura all’ingresso;
– contenuto di umidità;
– velocità frontale sul letto essiccante.
b) per l’aria di rigenerazione:
– temperatura all’ingresso;
– contenuto di umidità;
– velocità frontale sul letto essiccante.
Poiché queste variabili cambiano da impianto a impianto, è bene essere a conoscenza degli effetti che la variazione di questi parametri comporta nelle performance del sistema.
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