3. Зображення процесів нагрівання і охолодження повітря на I-X діаграмі

3.1 Нагрівання повітря при х₁=const

Хай точка А(t₀, x₀) відповідає початковому стану повітря при температурі t₀ і вологовмісту х₀.

При підведенні тепла до повітря без масообміну з навколишнім середовищем (нагрівання через стінку) його температура підвищується до t₁ без зміни вологовмісту х₀=const. Цей процес зображується лінією АВ.

3.2 Охолодження повітря при х₀=const

При відведенні тепла від повітря без масообміну з навколишнім середовищем (охолодження через стінку) його температура знижується при незмінному вологовмісті х₀. Цей процес зображується лінією АС.

Точка С(t_p, x₀), що відповідає насиченню повітря водяною парою при даному вологовмісті х₀=const, називається точкою роси, а відповідна цьому стану повітря температура t_р називається температурою точки роси.

3.3 Охолодження повітря при φ=1,0

При подальшому охолодженню повітря від t_р до t₃ відбувається конденсація водяної пари. При цьому вологовміст повітря зменшується від х₀ до х₃, а відносна вологість залишається незмінною і рівною φ=1,0. Цей процес зображується лінією СD.

3.4 Охолодження повітря при контакті з вологим матеріалом без теплообміну з оточуючим середовищем (Адіабатична сушка Q=0)

Адіабатична сушка – це процес тепло- і масообміну між нагрітим повітрям і вологим матеріалом без підведення тепла в цю систему ззовні.

Розглянемо найпростіший випадок.

Якщо температура матеріалу впродовж усього процесу рівняння , то все тепло, що надходить від повітря, витрачається тільки на випарювання вологи і повертається з водяною парою в повітря. При цьому ентальпія повітря залишається незмінною, тобто I=I, температура його знижується, а вологовміст x і відносна вологість збільшуються. Такий процес називаєтьсятеоретичним сушінням. На I-x діаграмі він зображується лінією ВЕ (I=const).

В реальному процесі сушіння ентальпія повітря змінюється (II), тому що частична тепла повітря витрачається на нагрівання матеріалу і в навколишнє середовище, а з іншої сторони випарена волога збільшує ентальпію повітря на величину власної ентальпії до випарювання. В залежності від співвідношення втраченого і одержаного повітрям тепла його ентальпія при реальному сушінні може збільшуватись, зменшуватись або залишатися незмінною, тобто I> <I. На I-x діаграмі реальний процес сушіння може зображуватись лініями ВЕ`, ВЕ, ВЕ``.

Розглянемо, як змінюється температура матеріалу в процесі адіабатичного сушіння.

Хай t, t- температура повітря і матеріалу відповідно;

P, P - парціальний тиск водяної пари в повітрі і в межовому шарі на поверхні матеріалу.

Тепло, що підводиться від повітря до матеріалу, витрачається частково на нагрівання матеріалу Q, а частково на випарювання вологи Q, тобтоQ=Q+Q.

Q=( t- t)F, Q= r G= r ( P- P)F,

де r – теплота випарювання вологи, ;

G- кількість випареної вологи,;

- коефіцієнт тепловіддачі від повітря, ;

- коефіцієнт масовіддачі з поверхні матеріалу, .

В початковий період (при низькій температурі матеріалу) кількість тепла, що передається від повітря до матеріалу, перевищує кількість тепла, що витрачається на випарювання вологи. Оскільки Q>0, то температура матеріалу зростає, разом з тим Qзменшується, аQ-збільшується.

При деякій температурі матеріала t настає теплова рівновага, при якій Q=Q, аQ=0, тобто подальше випарювання вологи відбувається при постійній температурі t=const.

Максимальна температура t, до якої нагрівається вологий матеріал при адіабатичному сушінні, називається температурою мокрого термометра.

На діаграмі I-x температура мокрого термометра визначається точкою F перетину лінії ВЕ (ВЕ’, BE’’) з лінією =1,0. Для даного початкового стану повітря В ( t , x) t>t.