8.1.3 Основные свойства влажного воздуха

Основными показателями влажного воздуха являются температура, удельная теплоемкость, энтальпия, содержание влаги, абсолютная влажность а (кг влаги/м³ возд.), абсолютная влажность насыщенного пара (кг влаги/м³ возд.) а_нас , влагосодержание х ( кг влаги/кг сух. возд.), относительная влажность:

. (8.2)

О

Рисунок 8.2 – Диаграмма Рамзина

IX для влажного воздуха

сновные свойства влажного воздуха показаны на диаграмме Рамзина (рисунок 8.2).

Диаграмма имеет угол 135⁰ между осями, на оси ординат отложены энтальпии, а на наклонной оси абсцисс – влагосодержание х, значения которого для удобства спроектированы на вспо-могательную ось, перпендикулярную оси ординат. На диаграмме нанесены:

– линии постоянного влагосодержания (х = сonst);

– линии постоянной энтальпии (I = const);

– линии постоянных температур, или изотермы (t = const);

– линии постоянной относительной влажности (φ = const).

Рассмотрим несколько примеров использования диаграммы при расчете процесса сушки.

Пример 1. Дано: t, х. Определить: I, φ (рисунок 8.3.).

Пример 2. Дано: I, х. Определить: t, tр – температуру точки росы (температуру, при которой из воздуха начинает конденсироваться часть влаги), (рисунок 8.4.).

Рисунок 8.3 – К примеру 1 Рисунок 8.4 – К примеру 2

Пример 3. Дано: t, tр. Определить: I, х, φ (рисунок 8.5.)

Рисунок 8.5 – К примеру 3

8.1.4 Равновесие процесса сушки

Обозначим давление жидкости в материале р_м, парциальное давление пара в газовом потоке р_п. Условием равновесия сушки является разность давления пара жидкости в материале и парциального давления пара в газовом потоке. Достижению равновесия соответствует предельная влажность материала, называемая равновесной влажностью.

Направление массопереноса определяется содержанием влаги в материале и окружающей среде или абсолютными значениями р_м и р_п. Если р_п > р_м, перенос влаги осуществляется из газа к твердому телу, то есть происходит процесс сорбции (увлажнения). В противоположном случае, когда р_п < р_м, перенос влаги осуществляется из твердой фазы в газовую, то есть идет процесс десорбции (сушки).

Величина р_м зависит от температуры, влажности материала и от характера связи влаги с материалом. Существует несколько форм связи влаги с материалом (перечислены в порядке убывания энергии связи): химическая влага, адсорбционная влага, капиллярная влага, осмотическая влага, механически удерживаемая влага.

8.1.5 Материальный баланс сушки

О

Рисунок 8.6 – К материальному балансу процесса сушки

бозначим количество влажного материала, поступающего на сушку, G_н, кг/ч; количество высушенного материала G_к, кг/ч; влажность на входе и на выходе соответственно w_н, w_к, % масс., а количество испаренной влаги W, кг/ч (рисунок 8.6).

Тогда материальный баланс процесса сушки запишется:

, или , (8.3)

по высушиваемому материалу

, (8.4)

. (8.5)

Целью материального баланса является определение количества испаренной влаги

. (8.6)

По сушильному агенту материальный баланс запишется

, (8.7)

где L – расход воздуха, кг/с.

. (8.8)

Формула (8.8) позволяет рассчитать количество свежего воздуха, необходимого для удаления W кг влаги из влажного материала.

При расчете и анализе процесса сушки используется понятие «удельный расход воздуха».

Удельный расход воздуха – это расход воздуха, необходимый для испарения 1 кг влаги [кг сухого воздуха/кг испаряемой влаги]

(8.9)

или

. (8.10)

Удельный расход воздуха легко определяется по диаграмме «Ix», при этом задаются значением х₀ и определяют значение х₂.

По известному расходу воздуха на сушку выбирают вентилятор необходимой мощности и производительности.