книги из ГПНТБ / Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник

Для воздуха согласно уравнению Клапейрона можно также на­ писать

Если ра — давление смеси сухого воздуха и водяного пара, то со­

Ра

Отношение газовых постоянных воздуха и водяного пара равно Rl =

К

287~ Спо

== 0,622, поэтому

1 — ф -HSL

Ра

Полученная формула дает зависимость между влагосодержанием

иотносительной влажностью воздуха при определенном отношении

—. Паровоздушная смесь находится при нормальном атмосферном

Ра

X= -Y- = const.

Поскольку паровоздушная смесь находится под атмосферным дав- • лением, ра будет также величиной постоянной. Тогда на основании формулы (15-17) при постоянных х и ра уменьшение ри вызовет уве­ личение ер. Следовательно, с понижением температуры паровоздуш­ ной смеси ее относительная влажность возрастает. Это продолжается до тех пор, пока ф не станет равным единице, т. е. пока количество паров, находящихся в паровоздушной смеси, не станет равным насы­ щающему.

Таким образом, при понижении температуры паровоздушной смеси ниже точки росы ее абсолютная влажность уменьшается. Паровоз­ душная смесь при некоторой температуре t обладает определенным запасом тепла. Условно принято, что теплота смеси при t — 0 и х — О равна нулю.

и приходящегося на 1 кг сухого воздуха, называется теплосодержа­ нием влажного воздуха. Оно равно

Если нагретый воздух, имеющий температуру t и влагосодержание X, будет соприкасаться с влажной поверхностью, его тепло начнет передаваться влаге. Вследствие этого температура воздуха станет снижаться, а влага за счет полученного тепла начнет испаряться. Пары испарившейся влаги смешаются с соприкасающимся воздухом и уве­ личат его влажность, одновременно вернув ему тепло, полученное для испарения. В результате теплосодержание воздуха останется не­

308

изменным, так как влагосодержание х увеличивается вследствие умень­ шения температуры t. Этот процесс может продолжаться до насыще­ ния воздуха влагой. При этом для насыщенного воздуха формула (15-20) примет вид

Давление насыщенного пара связано с температурой tM графиче­ ской зависимостью (см. рис. 15-1), поэтому, задаваясь значениями t„, можно найти соответствующие им значения рни и с помощью формулы (15-22) вычислить теплосодержание воздуха I. Из этого следует, что температура мокрого термометра t„ зависит от теплосодержания воз­ духа, т. е. tu = f (/). График этой зависимости показан на рис. 15-2,

ДИАГРАММА I — X

Диаграмма / —х (рис. 15-3) дает графическую зависимость между разными параметрами, определяющими состояние влажного воздуха. На диаграмме наносится ряд линий, каждая из которых характери­ зует изменение состояния влажного воздуха при постоянстве какоголибо параметра.

Линии постоянного влагосодержания х. На оси абсцисс ОХ в из­ вестном масштабе тх, равном 2480 /п2, откладывают значения влаго­ содержания X . Линии, проходящие через каждое значение х перпен­ дикулярно оси ОХ, будут соответствовать постоянным влагосодержа-

ниям, т. е. X = const.

Линии постоянной температуры t. На оси ординат Ot в определен­ ном масштабе т 2 откладывают значение температуры t. Через точки значений t на оси Ot проводят под углами а к оси ОХ прямые, которые

309

где m2 — постоянная масштаба.

Таким образом, угол наклона линий берут тем больше, чем выше температура, которой соответствует данная линия.

Линии постоянного теплосодержания /. От начала координат О под углом ß = 45° к оси ОХ, как показано на рис. 15-3, проводят вспомогательную ось О/, параллельно которой проводят линии по­ стоянного теплосодержания I = const.

Тогда из рис. 15-3 для любой точки D можно написать следующие

отрезок А, отложенный от оси 01 параллельно оси О/ в масштабе т 2, выражает теплосодержание I.

Линии постоянной относительной влажности <р. Ранее мы полу­

310

Ф = 1 и температуре tx. Пересечение соответствующих прямых по­ стоянной температуры tx и постоянного влагосодержания х дает на диаграмме определенную точку D.

То же самое можно повторить и для других значений температуры

инайти ряд точек, для каждой из которых ф = 1. Соединив эти точки плавной кривой, получим линию постоянной относительной влаж­ ности ф = 1. Поскольку при ф = 1 воздух насыщен водяными парами, построенная кривая будет также и линией насыщения, по которой определяются точки росы для заданного влагосодержания х. Тем же методом строят и остальные линии постоянных относительных влаж­ ностей для других значений ф.

Построенные таким способом линии будут доходить лишь до тем­ пературы кипения при атмосферном давлении. При дальнейшем по­ вышении температуры давление насыщенного пара будет неизменно

иравно атмосферному, т. е. рн = ІО5 н/м2. Для этих условий формула

(15-23) примет вид

jc= 0,622— .

1 —Ф

, Следовательно, при постоянстве влагосодержания х относительная влажность ф будет тоже постоянна. Поэтому на диаграмме / —х кри­ вые ф = const после температуры кипения при атмосферном давлении пойдут вверх, параллельно оси Ot.

Линии парциального давления. Из формулы (15-23) найдем вели­ чину фрн; она равна

Из полученной формулы следует, что парциальное давление паров влаги, содержащихся в воздухе, вполне определяется его влагосодержанием х.

Задаваясь различными значениями х, можно вычислить по фор­ муле (15-24) соответствующие им значения р. С правой стороны диа­ граммы проводят дополнительную ось ОР, на которой в определен­ ном масштабе откладывают значения парциальных давлений р.

По вычисленным значениям х и р в осях ОХ и ОР наносят точки, которые соединяют плавной кривой. Построенная таким образом кри­ вая дает графическую зависимость р от х и является линией парци­ альных давлений.

ПРОЦЕСС СУШКИ

При сушке к влажному веществу подводится тепло, которое на­ гревает как сухую часть вещества, так и содержащуюся в нем влагу. Если перед сушкой вещество содержит G кг сухого вещества и

311

кг влаги, температура которых ^°С, а через некоторое время сушки т в веществе остается W2 кг влаги, то количество подведенного тепла со­ ставит

Подвергали сушке различные вещества и определяли изменение их температуры t, влагосодержание и и скорости сушки ѵ. Характер их

возрастает от начальной tx до некоторой величины t2; количество 1F X влаги в веществе остается почти неизменным, а скорость сушки ѵ при­ близительно равна нулю и только в конце периода быстро возрастает

До ѵ2.

312

ном нагревание сушимого вещества и его влаги до температуры сушки *2.

Во в т о р о м периоде температура сушимого вещества остается постоянной, влагосодержание быстро уменьшается, скорость сушки

Температура сушки 4 в этом периоде зависит от условий сушки, Если сушка производится только посредством нагретого воздуха, то, как было показано выше, влажная поверхность сушимого' вещества

а воздух лишь поглощает влагу, то температура поверхности испаре­ ния будет равна температуре насыщения *„. Температуру *н опреде­ ляют по графику (рис. 15-1) в зависимости от парциального давления паров у поверхности испарения.

В т р е т ь е м периоде температура сушимого вещества начинает заметно возрастать, влагосодержание продолжает уменьшаться, но медленнее, чем во втором периоде, и скорость сушки постепенно па­

т. е. некоторая часть его расходуется на нагревание вещества, а ос­ тальное тепло идет на испарение.

Общее количество тепла, сообщенное во втором и третьем периодах,

Разность (4 —*2) меньше разности конечной температуры 0 3 тепло­ носителя и температуры t2. Приближенно ее можно принять равной

Среднее значение температуры сушимого вещества во втором и

где Фз — конечная температура теплоносителя или греющей поверх­ ности.

313

Расчет конвективной сушки воздухом и ее материальный и тепловой балансы

Для расчета'сушки задается часовая производительность G кгіч сухого вещества, его начальная w± % и конечная w3 % влажность.

Количество влаги, содержащейся в веществе, равно: до сушки

Перед поступлением в сушилку воздух нагревают в калорифере до температуры іЗ^ (порядка 130—180° С); после этого его теплосодер­ жание равно

с постоянной скоростью.

Температуру воздуха на выходе из сушилки выбираем равной

где A t — конечный температурный перепад, который принимают рав­ ным 20—30° С.

314

Температуру t3 сушимого вещества после сушки и его среднюю темпе­ ратуру t" во втором и третьем периодах можно приближенно опреде­ лить по эмпирическим формулам:

где wK— скорость воздуха в сушильной камере, ж/сек; величина АtK

315

Количество воздуха, необходимое для сушки, определяют по формуле

Воздух, выходящий из сушильной камеры, дополнительно к затратам тепла в сушильной камере уносит с собой тепло

Для уменьшения этой потери тепла воздух пропускают через тепло­ обменник, в котором часть тепла полезно используется для подогрева свежего воздуха, поступающего в помещение, а затем в сушильную камеру. Таким образом, общая затрата тепла, вносимого с воздухом, подогреваемым в калорифере, равна

316