आर्द्रीकरण व निरार्द्रीकरण

आर्द्रीकरण व निरार्द्रीकरण : द्रवाचे बाष्पीभवन करून त्याचे वायुस्थितीत रूपांतर करणे व त्यातील बाष्पाचे प्रमाण वाढविणे या प्रक्रियेला आर्द्रीकरण म्हणतात. वायुस्थितीतील वायु-बाष्प मिश्रणातील बाष्पाचे संघनन (बाष्पाचे द्रव करण्याची प्रक्रिया) करून बाष्पाचे प्रमाण कमी करण्याच्या प्रक्रियेला निरार्द्रीकरण असे म्हणतात.

आर्द्रीकरण : हवा किंवा वायू यांचे आर्द्रीकरण बाष्पाच्या सरळ अंतःक्षेपाने (आत घुसवून) किंवा द्रवाचा हवेशी संपर्क होईल अशा रीतीने करतात.  बाष्पीभवन क्रिया होत असताना, बाष्पीभवनाच्या सुप्त उष्णतेसाठी (तापमानात बदल न होता पदार्थाच्या स्थितीत बदल करण्यासाठी लागणाऱ्या उष्णतेसाठी) बाहेरून उष्णता द्यावी लागते. बाहेरून उष्णता न पुरविल्यास द्रव किंवा हवा किंवा दोन्ही थंड होतात.  कारण द्रव (अथवा पाणी)  किंवा हवा यांतून ती सुप्त उष्णता घेतली जाते.  औद्योगिक प्रक्रियांतील शीतक मनोऱ्यातील पाणी थंड करण्याची क्रिया वरील प्रकाराने होते, तर उष्ण व कोरड्या हवामानात बाष्पीकृत हवा-शीतक (बाष्प असलेल्या हवेचा वापर करणारा शीतक)  वापरतात.  या दोन्हींमध्ये हवेचे आर्द्रीकरण करणे हा मुख्य हेतू नसतानाही, ते अपरिहार्यतने होते.  आर्द्रीकरणाच्या साधनात आत जाणारी हवा बाष्पीभवनाच्या सुप्त उष्णतेसाठी तापविली जाते आणि इष्ट तापमान व आर्द्रता यांची योग्य पातळी राखून, हवा साधनातून बाहेर काढली जाते.

आर्द्रीकरणात द्रवालगतच्या वायूच्या थरातील बाष्पाबरोबर द्रवाचे बाष्प इतर वायूंत मिसळवितात.  तसेच आर्द्रीकरणात द्रवापासून होणारे बाष्प व द्रवालगतच्या वायूतील बाष्प यांचे आंशिक दाब (मिश्रणाचे ठराविक घनफळ घेऊन त्यातील एखाद्या घटकाने ते संपूर्ण घनफळ व्यापल्यास त्या घटकाचा होणारा दाब) सारखे असतात.  सवेद्य उष्णतेच्या (शोषल्या जाणाऱ्या किंवा उत्सर्जित होणाऱ्या उपलब्ध उष्णतेच्या) प्रवाहाची दिशा ही वायू द्रवापेक्षा थंड आहे की उष्ण आहे, यावर अवलंबून असते.

निरार्द्रीकरण : ही प्रक्रिया आर्द्रीकरणाच्या उलट आहे.  यामध्ये वायूतील बाष्पाचे, द्रवाकडे स्थानांतर केले जाते.  त्यावेळी द्रव-वायूच्या तापमानात बदल होतो.  द्रवपृष्ठ हे वायु-बाष्प मिश्रणाच्या दवबिंदूपेक्षा (ओलावा भरपूर प्रमाणात असलेली हवा ज्या तापमानाला थंड केल्यास दव तयार होते त्या तापमानापेक्षा) थंड असते.  त्यामुळे बाष्प संक्रमणाची सुप्त उष्णता व संवेद्य उष्णता द्रवपृष्ठ घेते.  ही उष्णता द्रवपटलामार्फत त्याखालील थंडपृष्ठाकडे जाते.  अशी क्रिया नलिका निरार्द्रकारकामध्ये घडते किंवा फवारा निरार्द्रकारकाप्रमाणे ही उष्णता द्रवाचे तापमान वाढविण्यासाठी सरळ पाठविली जाते.  वायू व द्रव यांमधील बाष्पाच्या आंशिक दाबांमधील माध्य (सरासरी) फरकावर वायूतील बाष्प संक्रमणाचा वेग अवलंबून असतो, तर वायू व द्रव यांमधील माध्य तापमान फरकावर संवेद्य उष्णता संक्रमणाचा वेग अवलंबून असतो.  संवेद्य उष्णता संक्रमणावरून वायू किती प्रमाणात थंड झाला हे काढता येते.  बाष्प संक्रमणावर हे अवलंबून नसते.

निरार्द्रीकरण हे सिलिका जेल, ॲल्युमिना यांसारखे घनपदार्थ ट्रायएथिलिन ग्लायकॉल, लिथियम क्लोराइड यांसारखे विद्राव इ. आर्द्रताशोषक पदार्थ वापरून केले जाते.

आर्द्रता तक्ते : आर्द्रीकरण साधनांची क्रिया आर्द्रता तक्ते वापरून चांगल्या तर्‍हेने समजते.  या तक्त्यांवरील प्रत्येक बिंदू तापमान व आर्द्रता यांच्यामुळे होणारी हवेची विशिष्ट स्थिती दर्शवितो.  तसेच तक्त्यावरील कोणत्याही बिंदूमुळे सापेक्ष आर्द्रता [→ आर्द्रता], आर्द्र गोळा तापमान इ. हवेचे गुणधर्म समजतात. असंपृक्त हवेच्या मोठ्या साठ्यात, द्रवाच्या लहान पृष्ठाचे बाष्पीभवन होऊन मिळणाऱ्या  समतोल तापमानास आर्द्र गोळा तापमान म्हणतात.  तापमापकाच्या गोळ्यावर ओली वात गुंडाळून त्यावरून जोरात हवा पाठवून हे तापमान मोजले जाते.  हवा-पाणी संचातील आर्द्र गोळा रेषांचा अक्रमी (उष्णता आत न घेता किंवा ती बाहेर न टाकता येणाऱ्या) संपृक्त तापमानाचा उल्लेख करण्यासाठी वापरतात.  अक्रमी संपृक्त तापमानाचा आधीच प्राप्त झालेल्या पाण्याशी घडणाऱ्या अक्रमी संपर्कामुळे संपृक्त झालेल्या एखाद्या वायूचे तापमान म्हणजे त्या वायूचे अक्रमी संपृक्त तापमान होय.  हवा-पाणी संचाशिवाय इतर संचांसाठी व पाहिजे त्या दाबासाठी आर्द्रता तक्ते बनविले जातात.  बाष्पदाब, बाष्पीभवनाची सुप्त उष्णता, शुष्क वायू व बाष्प यांची विशिष्ट उष्णता, घटकांचा रेणुभार इ. माहिती हे तक्ते बनविण्यासाठी लागते.  या माहितीच्या आधारे तयार केलेले तक्ते मिळतात.

आर्द्रकारक व निरार्द्राकारक : आर्द्रीकरण व निराद्रीकरण प्रक्रिया घडविण्यासाठी वापरावयाच्या साधनांना अनुक्रमे आर्द्रकारक व निरार्द्रकारक म्हणतात.

आर्द्रकारक साधन हे १·८५-२·४५ मी. लांब असून त्यातून २·४५-३·६५ मी./से. इतक्या वेगाने हवा आत ओढली जाते.  त्यामध्ये केंद्रोत्सारी (केंद्रापासून दूर ढकलणाऱ्या प्रेरणेमुळे चालणाऱ्या) फवारा-तोटीने उष्ण पाण्याचा अतिसूक्ष्म फवारा सोडला जातो.  त्याचे जवळजवळ सर्व बाष्पीभवन होऊन ते हवेत मिसळते.  हवा आत येण्याच्या ठिकाणच्या प्रतिरोधक पट्ट्यांमुळे साधनात हवा खेळवली जाते, तर बाहेर जाण्याच्या ठिकाणच्या प्रतिरोधक पट्ट्यांमुळे बाष्पीभवन न झालेली हवाही बाहेर ढकलली जाते.

निरार्द्रकारक साधनात थंड पाण्याचा फवारा सोडून किंवा प्रशीतन (थंड करणाऱ्या) वेटोळ्यांवर पाण्याचा फवारा सोडून किंवा नुसती प्रशीतन वेटोळी वापरून निरार्द्रीकरण करतात.  फवारा साधनात मध्यम प्रकाराचा फवारा वापरतात.  त्यात हवेचा वेग २·१५-२·७५ मी./से.  इतका वापरतात.  आर्द्रकारकातील फवाऱ्यापेक्षा निरार्द्रकारकातील फवाऱ्याने हवेत जास्त पाणी फवारले जाते. या साधनातून पाणी संपूर्णपणे बाहेर काढणे अत्यावश्यक असते. धातूचे वेटोळे असलेल्या निरार्द्रकारकात शुष्क गाळणीतून हवा प्रथम पाठवितात.  नंतर ती धातूच्या थंड वेटोळ्यांवरून व शेवटी गरम वेटोळ्यांवरून पाठवितात. त्यामुळे गरम शुष्क हवा मिळते. नळीतील पाण्याचे तापमान तिच्या भोवती खेळविलेल्या हवेच्या दवबिंदूपेक्षा कमी असणे आवश्यक असते.

शीतक मनोरे : उष्ण पाण्याचा हवेशी संपर्क आणून पाणी थंड करण्याचे साधन. औद्योगिकदृष्ट्या शीतक मनोरे अतिशय महत्त्वाचे आहेत. शक्तिसंयंत्र (शक्ती उत्पन्न करणारा यंत्रसंच), शुद्धीकरण कारखाने, रासायनिक संयंत्र तसेच मोठ्या प्रमाणातील वातानुकूलन (हवा जरूरीप्रमाणे थंड किंवा गरम ठेवणाऱ्या) व प्रशीतन यंत्रांत शीतक मनोरे वापरतात. ह्यात प्रक्रियेमध्ये तयार होणारी उष्णता कमी करण्यासाठी संघनकात (बाष्पाचे पाण्यात रूपांतर करण्याच्या उपकरणात) व शीतकात मोठ्या प्रमाणात पाणी वापरतात. हवेचे नैसर्गिक अभिसरण (हवा खेळती राहण्याची क्रिया) व यांत्रिक पद्धतीने केलेले अभिसरण या दोन प्रकारचे मनोरे पाणी थंड करण्यासाठी वापरतात. पहिला प्रकार वाऱ्यावर अवलंबून असतो, तर दुसऱ्यात हवा खेळती ठेवण्यासाठी पंखे वापरतात. शीतक मनोऱ्याचे रचनेच्या दृष्टीने बरेच उपप्रकार आहेत.

फवारा कुंड : पाणी कमी प्रमाणात थंड करावयाचे असल्यास फवारा कुंड वापरतात. यात पाणी ऊर्ध्वस्थितीत (उभ्या दिशेने) अनेक तोट्यांच्या साहाय्याने फवारून थंड करतात. हे पाणी उथळ कुंडात पडते. फवारा तोटी कुंडाच्या वर ६० सेंमी. ठेवून एका तोटीचा फवारा दुसऱ्या तोटीच्या फवाऱ्यावर पडणार नाही, अशी त्यांची रचना केलेली असते.  यामुळे आर्द्र हवा जलद वेगाने बाहेर जाऊ शकते. कुंड सु. ९० सेंमी. खोल व मोठ्या क्षेत्रफळाचे असते.

पहा : आर्द्रता प्रशीतन वातनुकूलन.

संदर्भ : 1. Badger, W.  L. Banchero, J. T. Introduction to Chemical Engineering, Tokyo, 1955. 

             2. McCabe, W. L. Smith, J. C. Unit Operations of Chemical Engineering, Tokyo, 1956.

             3. Perry, J.  H. Chemical Engineer’s Handbook, Tokyo, 1950.

मिठारी, भू. चि.