6.1.2. Свойства влажного воздуха

Воздух как сушильный агент характеризуется температурой, влажностью (абсолютной и относительной) влаго- и теплосодержанием.

Температура воздуха. Влажный материал можно сушить холодным воздухом, однако горячий воздух создает высокий температурный напор (Δt = t_возд – t_м) и способствует более быстрому прогреву материала и легкому испарению влаги.

Влажность воздуха. Количество водяных паров, содержащихся в 1 м³ влажного воздуха, называется абсолютной влажностью. При понижении температуры или увлажнении воздуха, находящийся в нем пар становится насыщенным. Отношение абсолютной влажности к максимально возможному количеству пара в 1 м³ воздуха, при той же температуре и данном барометрическом давлении, называется относительной влажностью (φ). Она характеризует степень насыщения воздуха влагой. Относительную влажность воздуха можно выразить отношением плотностей пара ρ_п к ρ_н или отношением давлений:

φ =	ρп	÷	Pп
	ρн		Pн

где Р_п - парциальное давление пара, соответствующее его плотности ρ_п, Н/м²; P_н - давление насыщенного пара при той же температуре, Н/м².

При повышении температуры φ уменьшается, при понижении - увеличивается. Доводить значение φ до единицы (100%) не следует во избежание выделения капельножидкой фазы (точка росы). Влагосодержани-ем воздуха (х) называется количество водяного пара в 1 кг, приходящееся на 1 кг абсолютно сухого воздуха. Величина характеризует относительный состав по массе влажного воздуха.

Если обозначить G_п - массу водяного пара во влажном воздухе, G_с.в. - массу сухого воздуха в том же объеме, то влагосодержание при общем давлении Р составит:

x =	Gн	=	Mн	·	Pн
	Gс.в		Mс.в		P - Pн

Из формулы относительной влажности P_н = φ · P_н величины молекулярных масс водяного пара и сухого воздуха M_п и M_с.в получаем следующую зависимость от его относительной влажности:

x =	18	·	φPн
	29		P - φPн

При φ = 1 уравнение принимает вид:

x =	0,622	·	φPн
			P - φPн

Величина х не зависит от температуры и характеризует процесс массообмена. Между влажностью и влагосодержанием существует прямая зависимость, в процессе сушки она возрастает. Контроль тепловой сушки ведут по барометрическому давлению Р, давление насыщенного пара при данной температуре Р_н и относительной влажности.

Теплосодержание. Влажный воздух как теплоноситель характеризует энтальпией (теплосодержанием), равной сумме энтальпии сухого воздуха и водяного пара:

H = c_с.в.t + xi_п

где c_с.в. - средняя теплоемкость сухого воздуха, кДж/(кг ·°С); t - температура воздуха,°С; i_п – энтальпия перегретого пара, кДж/кг; Н - энтальпия влажного воздуха, кДж/кг.

Если за единицу количества тепла принята ккал, а удельная теплоемкость сухого воздуха и теплоемкость пара (в ккал/кг ·°С) равны соответственно 0,24 и 0,47, а постоянный коэффициент примерно равен энтальпии пара при 0°С и составляет 595, то формула принимает вид:

H = 0,24 • t + (595 + 0,47 • t) х

Без учета тепловых потерь теплосодержание воздуха в процессе сушки остается постоянным. Воздух отдает тепло материалу на испарение влаги. Пар переходит в воздух (увеличивается его влагосодержание) и приносит то же количество тепла, которое затрачено на его испарение.