Методичка web 2013 Лаборат

При охлаждении воздуха ниже точки росы его абсолютная влажность уменьшается, а относительная влажность остается постоянной и равной 100%.

При расчете процесса сушки удобно относить количество влаги в граммах к одному килограмму сухого воздуха, находящегося во влажном воздухе. Эта величина называется влагосодержанием и находится по формуле:

где Pn – парциальное давление пара в смеси, Па;

Pс.в. – парциальное давление воздуха в смеси, Па; Vв.в. – объѐм смеси (влажного воздуха), м3;

Rn – индивидуальная газовая постоянная водяного пара, равная 462 Дж/(кг К);

Rс.в. – индивидуальная газовая постоянная сухого воздуха, равная 290 Дж/(кг К), имеем

где Рб – барометрическое давление, Па.

Теплосодержание влажного воздуха равно сумме теплосодержаний сухого воздуха и водяного пара, т.е:

41

В расчетах сушильного процесса теплосодержание влажного воздуха (кДж) принято относить к одному килограмму сухой части влажного воздуха и подсчитывать по формуле:

где Сс.в. – теплоемкость сухого воздуха, равная 1 кДж/(кг К); 2490 – скрытая теплота испарения влаги при 0°С, кДж/кг; 1,96 – средняя теплоемкость водяного пара в пределах

сушильных температур, кДж/(кг К); tв.в. – температура влажного воздуха, °С.

В практических расчетах для определения параметров состояния влажного воздуха используется диаграмма i – d (Рис.6). Она значительно упрощает решение различных задач, связанных с изменением состояния влажного воздуха и особенно с процессами осушения.

На диаграмме по оси абсцисс отложено влагосодержание d, а по оси ординат – энтальпия i влажного воздуха. При этом линии i = const расположены под углом 135° от вертикали, а линии d = const проходят вертикально. На диаграмме i – d построены также изотермы t = const, соответствующие показаниям «сухого» термометра.

Линии относительной влажности изображаются кривыми, идущими слева вверх направо. Кривая = 100% является

пограничной кривой насыщения.

Вся область над линией = 100% соответствует влажному воздуху. Область, лежащая под этой кривой, является нерабочей зоной.

Внизу диаграммы в прямоугольной системе координат нанесена линия парциального давления Рп = f(d), где в правом нижнем углу диаграммы по оси ординат отложено парциальное давление пара (мм рт. ст.).

42

На рисунке 6 приведена часть диаграммы i – d для воздуха при барометрическом давлении Рб = 745 мм рт.ст. Процесс подогрева или охлаждения воздуха изображается на этой диаграмме как процесс при постоянном влагосодержании (d = const), а процесс сушки – как процесс с постоянной энтальпи-

ей (i = const).

Диаграмма i – d дает возможность по двум каким-либо параметрам влажного воздуха определять все необходимые параметры его состояния. По ней можно определить и температуру точки росы. Для этого нужно из точки, характеризующей данное состояние воздуха, провести вертикаль (d = const) до пересечения с линией = 100%. Изотерма (t = const), проходящая через эту точку пересечения, определяет температуру точки росы.

Состояние влажного воздуха по диаграмме i – d также можно определить на основании показаний психрометра, для этого из точки, соответствующей относительной влажности= 100% и температуре «мокрого» термометра, проводят прямую i = const до пересечения с изотермой «сухого» термометра tс. Полученная точка на диаграмме будет характеризовать состояние влажного воздуха.

Для испарения влаги из материала, который проходит сушку, к нему необходимо подводить тепловую энергию.

Впроцессе конвективной сушки теплоносителем является атмосферный воздух, который в теплогенераторе сушильного аппарата предварительно нагревается, вследствие чего его способность поглощать влагу возрастает.

Втеоретическом процессе сушки считают, что теплосодержание нагретого воздуха не изменяется во время сушки ма-

териала, т.е. i2 = i1. При этом влагосодержание воздуха увеличивается. В конце процесса сушки приращение влагосодержания составит:

где d2 – влагосодержание воздуха в конце процесса сушки, г/(кг сухого воздуха);

d1 – влагосодержание воздуха в начале процесса сушки, г/(кг сухого воздуха).

Следовательно, для испарения одного килограмма влаги из материала потребуется сухого воздуха, кг:

Расход влажного воздуха (кг) будет больше на величину его влагосодержания:

где d1 = dо – влагосодержание воздуха при нагревании не изменяется;

dо – влагосодержание окружающего воздуха, поступающего для нагревания, г/(кг сухого воздуха).

Количество теплоты (кДж), расходуемое на испарение одного килограмма влаги, определяется по формуле:

где i2 = i1 – теплосодержание влажного воздуха в период сушки материала, кДж/кг;

io – теплосодержание наружного воздуха, кДж/кг.

На практике расчет сушильного процесса производится с помощью диаграммы i – d в следующей последовательности:

1. Точка, характеризующая начальное состояние наружного воздуха на входе в подогреватель, находится на пересечении линии, соответствующей относительной влажности на-

45

ружного воздуха о, и изотермы, соответствующей температуре окружающей среды to. По этой точке находят влагосодержание do и теплосодержание io наружного воздуха.

2.Так как влагосодержание воздуха не изменяется при на-

гревании, т.е. d1 = do, то точку, характеризующую состояние воздуха в конце процесса нагревания находят на пересечении линии постоянного влагосодержания с изотермой, соответст-

вующей конечной температуре подогрева воздуха t1. По этой точке находят теплосодержание воздуха после нагревания i1

3.Далее, так как в процессе сушки материала теплосодер-

жание воздуха не изменяется, т.е. i2 = i1 , то точку, характеризующую конечное состояние воздуха на выходе из сушильного агрегата, определяют, опускаясь по линии постоянного теплосодержания i = const до пересечения с кривой, соответствую-

щей относительной влажности воздуха на выходе 2. По этой последней точке находят влагосодержание воздуха в конце процесса сушки d2. При этом относительная влажность воздуха в конечном состоянии должна быть меньше 100%, т.к. с увеличением влажности способность воздуха к поглощению влаги уменьшается и при достижении 100% равна нулю. Рекомендуется принимать 2 = 80 – 90%.

5.Содержание отчета

5.1.Согласно технологическому процессу задаться температурой нагретого воздуха и относительной влажностью в конце процесса сушки. Принятые значения занести в таблицу 5.

5.2.Определить с помощью психрометра, таблиц и диа-

граммы i – d следующие параметры: o 1 do, d1, d2, to, t2, io, i1 = i2, и занести их в таблицу.

5.3. Произвести расчет расхода воздуха и теплоты, потребных для испарения одного килограмма влаги из продуктов, подвергающихся сушке. Полученные результаты занести в таблицу.

46

5.4.Вычертить схему заданного процесса сушки в координатах i – d с указанием вышеперечисленных параметров.

5.5.Исследовать процесс сушки материала в зависимости от температуры подогрева воздуха.

47

6.Контрольные вопросы

1.Что называется относительной влажностью?

2.Что называют абсолютной влажностью?

3.Что такое влагосодержание?

4.Что такое температура точки росы, и как она определяется на диаграмме i – d?

5.Что такое парциальное давление пара, и как оно определяется на диаграмме i – d?

6.В чем состоит принцип работы психрометра?

7.Как изменяются параметры состояния воздуха при изменении температуры?

8.Что будет происходить с влажным воздухом при понижении температуры ниже точки росы?

9.Для чего воздух, подаваемый в сушильный агрегат, предварительно нагревается?

10.Как изменяется процесс сушки с изменением температуры подогрева воздуха?

48

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Г.А. Матвеева. – М.: Высшая школа, 1981. – 480 с.

2.Семидуберский М.С. Насосы, компрессоры, вентиляторы. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1966. –263с.

3.А.А. Захаров. Практикум по применению тепла в сельском хозяйстве. – М.: Колос, 1979. – 191 с.

49

Учебно-методическое издание

Владимир Владимирович Щербинин Александр Карлович Бурм

ТЕПЛОТЕХНИКА

Учебно-методическое пособие Издание 2-е, переработанное и дополненное

ЛР № 020648 от 16 декабря 1997 г.

Подписано в печать 9.11.2007 г. Формат 60х84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ. л. 3. Уч.-изд. л. 2,4. Тираж 200 экз. Заказ №

Издательство АГАУ 656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98,

тел. 62-84-26

50