17.3. Изображение процессов изменения состояния воздуха на диаграмме

Рис. 17.2. Изображение процессов на диаграмме.

При нагревании влажного воздуха в калорифере (теплообменнике) его энтальпия увеличивается, относительная влажностьуменьшается, а влагосодержаниех остается постоянным. На диаграмме этот процесс изображает отрезок АВ (рис. 17.2), где точка А (Т₀ , х₀) характеризует параметры холодного воздуха, а точка В (Т₁) – параметры нагретого воздуха. Процесс охлаждения воздуха при х=const от температуры Т₁ до линии = 100% (точка С) характеризуется отрезком ВС.

Точка С при этом называется точкой росы, изотерма, проходящая через эту точку, определяет температуру точки росы Т_р. Дальнейшее охлаждение воздуха ниже Т_р (например, до температуры Т_II) приводит к конденсации паров, находящихся во влажном воздухе, по этой причине влагосодержание уменьшается от x₀ до x_II. На диаграмме процесс охлаждения насыщенного воздуха совпадает с линией =100% (криваяСЕ). Таким образом, точка росы (температура росы) – предел охлаждения влажного воздуха до состояния насыщения.

При изоэнтальпийной сушке влага из материала будет испаряться за счет тепла, передаваемого материалу воздухом. Энтальпия воздуха после сушки будет равна его энтальпии перед сушкой , так как все тепло, отданное воздухом на испарение влаги, возвращается обратно в воздух с удаляющимися из материала парами. Одновременно понижается температура и увеличивается влагосодержание x и относительная влажность воздуха . Такой процесс носит названиетеоретической сушки (const).

В сушильной практике есть понятие адиабатической сушки (адиабатического испарения в системе поверхность испарения воздух). В этом процессе воздух только испаряет, а не нагревает влагу. Непосредственно над поверхностью испарения воды (над поверхностью влажного материала) образуется слой насыщенного пара ( =100%), находящегося в равновесии с водой. Температура влаги при этом имеет постоянное значение, равное температуре мокрого термометра Т_м. Эта температура в процессе испарения не меняется, в то время как температура воздуха, по мере его насыщения, все время уменьшается, приближаясь в пределе к температуре мокрого термометра (при = 100%). Эту температуру, которую примет воздух в конце процесса насыщения, называют также температурой адиабатического насыщения. Таким образом, температура мокрого термометра – предельная температура охлаждения влажного воздуха при адиабатической сушке. Если Т_м > 0, то поступающая в воздух испаряемая влага вносит в него некоторое количество тепла , поэтому адиабатический процесс охлаждения воздуха в этом случае происходит с повышением его энтальпии. Если L расход сухого воздуха на испарение, арасход удаляемой влаги, то можно записать уравнение теплового баланса, учитывая, что энтальпия воды принимается равной нулю приТ =

(17.9)

или

(17.9а)

где с_вл теплоемкость влаги (воды) в жидком состоянии.

Величина показывает увеличение влагосодержания воздуха в процессе его адиабатического охлаждения, равное (), гдеx_м влагосодержание воздуха при его полном насыщении влагой при температуре Т_м. Из полученной выше зависимости, заменяя соответственно, получим

(17.10)

Уравнение (17.10) служит для нанесения на диаграмму линий адиабатического насыщения воздуха (адиабатической сушки, постоянных температур мокрого термометра=const). Для определения температуры мокрого термометра с помощью диаграммы, например, точкиА (рис. 17.1) необходимо из неё провести среднюю линию между двумя ближайшими линиями =const (если они нанесены) до пересечения с линией =100%, а затем найти температуру точки пересечения.

По линии адиабатического насыщения воздуха происходит изменение его состояния (температуры, влагосодержания и относительной влажности) при адиабатическом процессе испарения влаги со свободной поверхности или сушки влажного материала при удалении свободной влаги (см. следующий раздел).