Диаграмма состояния влажного воздуха.
Параметры влажного воздуха.
Смесь сухого воздуха с парами воды является влажным воздухом. Параметры влажного воздуха:
-
- относительная и абсолютная влажность;
- влагосодержание;
- теплоемкость и энтальпия.
Влажный воздух, при небольших p и Т, можно считать бинарной смесью идеальных газов – сухого воздуха и водяного пара. Тогда по закону Дальтона:
(5.161)
где P – давление парогазовой смеси, pcг – парциальное давление сухого воздуха,
рП – парциальное давление водяного пара.
Свободный или перегретый пар – при данных Т и Р он не конденсируется. Максимально возможное содержание паров в газе, выше которого наблюдается конденсация, соответствует условиям насыщения при определенной Т и парциальным давлением рН.П.
Различают абсолютную, относительную влажности и влагосодержание воздуха.
Абсолютная влажность – это масса водяного пара в единице объема влажного воздуха (кг/м3). Понятие абсолютной влажности совпадает с понятием плотности пара .
Относительная влажность - это отношение количества паров воды в воздухе к максимально возможному, при данных условиях, или отношение плотности пара при данных условиях к плотности насыщенного пара при тех же условиях:
(5.162)
По уравнению Менделеева – Клайперона имеем:
и (5.163)
Здесь Мп – масса одного моля пара в кг, R – газовая постоянная.
С учетом (5.163) уравнение (5.162) принимает вид:
(5.164)
Относительная влажность определяет влагоемкость сушильного агента (воздуха).
Влагосодержание х – это количество пара жидкости (в кг), приходящегося на 1кг абсолютно сухого газа:
(5.165)
или
Здесь GП – масса (массовый расход) пара, L – масса (массовый расход) абсолютно сухого газа. Используя соотношения (5.163) получаем:
(5.166)
масса 1 моля сухого воздуха в кг.
Вводя получим:
(5.167)
Для системы воздух – водяной пар , , тогда имеем:
(5.168)
Итак, установлена связь между влагосодержанием х и относительной влажностью φ.
Удельная теплоемкость влажного газа принимается аддитивной величиной теплоемкостей сухого газа и пара.
Удельная теплоемкость влажного газа С, отнесенная к 1 кг сухого газа (воздуха):
(5.169)
где удельная теплоемкость сухого газа, удельная теплоемкость пара.
Удельная теплоемкость , отнесенная к 1 кг парогазовой смеси:
(5.170)
Энтальпия Н влажного воздуха относится к 1 кг абсолютно сухого воздуха и определяется при данной температуре воздуха Т как сумма энтальпий абсолютно сухого воздуха и водяного пара :
(5.171)
Водяной пар находится в процессе сушки в перегретом состоянии в смеси с воздухом. Энтальпия перегретого пара:
(5.172)
Здесь энтальпия водяного пара при , - удельная теплоемкость перегретого пара. Подставляя в (5.171) значения Нр из (5.172) имеем:
(5.173)
Для системы воздух-водяной пар:
(5.174)
Плотность парогазовой смеси можно представить как сумму плотностей сухого газа и пара жидкости:
(5.175)
или
(5.176)
Используя уравнение состояния и уравнение (5.168) получим:
(5.177)
Здесь - плотность влажного воздуха, P – общее давление влажного воздуха, парциальное давление водяного пара, Т – температура по Кельвину.
В процессе сушки воздух увлажняется и возрастает и охлаждается (снижается Т). Влияние Т оказывается больше и поэтому увеличивается.
Классификация по Лыкову.
- капиллярно-пористые тела,
- коллоидные тела,
- капиллярно-пористые коллоидные тела.
По Сажину.
Основа классификации – критический радиус пор:
- время сушки до трех секунд во взвешенном состоянии.
- до 30 секунд
- до 10 минут
- часы.
Параметры влажного воздуха.
Смесь сухого воздуха с парами воды является влажным воздухом. Параметры влажного воздуха:
-
- относительная и абсолютная влажность;
- влагосодержание;
- теплоемкость и энтальпия.
Влажный воздух, при небольших p и Т, можно считать бинарной смесью идеальных газов – сухого воздуха и водяного пара. Тогда по закону Дальтона:
(5.161)
где P – давление парогазовой смеси, pcг – парциальное давление сухого воздуха,
рП – парциальное давление водяного пара.
Свободный или перегретый пар – при данных Т и Р он не конденсируется. Максимально возможное содержание паров в газе, выше которого наблюдается конденсация, соответствует условиям насыщения при определенной Т и парциальным давлением рН.П.
Различают абсолютную, относительную влажности и влагосодержание воздуха.
Абсолютная влажность – это масса водяного пара в единице объема влажного воздуха (кг/м3). Понятие абсолютной влажности совпадает с понятием плотности пара .
Относительная влажность - это отношение количества паров воды в воздухе к максимально возможному, при данных условиях, или отношение плотности пара при данных условиях к плотности насыщенного пара при тех же условиях:
(5.162)
По уравнению Менделеева – Клайперона имеем:
и (5.163)
Здесь Мп – масса одного моля пара в кг, R – газовая постоянная.
С учетом (5.163) уравнение (5.162) принимает вид:
(5.164)
Относительная влажность определяет влагоемкость сушильного агента (воздуха).
Влагосодержание х – это количество пара жидкости (в кг), приходящегося на 1кг абсолютно сухого газа:
(5.165)
или
Здесь GП – масса (массовый расход) пара, L – масса (массовый расход) абсолютно сухого газа. Используя соотношения (5.163) получаем:
(5.166)
масса 1 моля сухого воздуха в кг.
Вводя получим:
(5.167)
Для системы воздух – водяной пар , , тогда имеем:
(5.168)
Итак, установлена связь между влагосодержанием х и относительной влажностью φ.
Удельная теплоемкость влажного газа принимается аддитивной величиной теплоемкостей сухого газа и пара.
Удельная теплоемкость влажного газа С, отнесенная к 1 кг сухого газа (воздуха):
(5.169)
где удельная теплоемкость сухого газа, удельная теплоемкость пара.
Удельная теплоемкость , отнесенная к 1 кг парогазовой смеси:
(5.170)
Энтальпия Н влажного воздуха относится к 1 кг абсолютно сухого воздуха и определяется при данной температуре воздуха Т как сумма энтальпий абсолютно сухого воздуха и водяного пара :
(5.171)
Водяной пар находится в процессе сушки в перегретом состоянии в смеси с воздухом. Энтальпия перегретого пара:
(5.172)
Здесь энтальпия водяного пара при , - удельная теплоемкость перегретого пара. Подставляя в (5.171) значения Нр из (5.172) имеем:
(5.173)
Для системы воздух-водяной пар:
(5.174)
Плотность парогазовой смеси можно представить как сумму плотностей сухого газа и пара жидкости:
(5.175)
или
(5.176)
Используя уравнение состояния и уравнение (5.168) получим:
(5.177)
Здесь - плотность влажного воздуха, P – общее давление влажного воздуха, парциальное давление водяного пара, Т – температура по Кельвину.
В процессе сушки воздух увлажняется и возрастает и охлаждается (снижается Т). Влияние Т оказывается больше и поэтому увеличивается.
Диаграмма состояния влажного воздуха.
Диаграмма энтальпия Н - влагосодержание воздуха х. Эту диаграмму впервые разработал Л.К. Рамзин.
Диаграмма построена для постоянного давления Р=101.28 кПа, но можно использовать без большой ошибки при характерным для конвективных сушилок.
Для определения, параметров влажного воздуха, изменяющихся в процессе сушки, может быть использована диаграмма Рамзина, на которой в координатах энтальпия Н – влагосодержание х нанесены линии постоянной относительной влажности , изотермы и линии зависимости парциального давления водяного пара от влагосодержания воздуха.
Диаграмма имеет угол между осями координат, по оси ординат отложены Н, о оси абсцисс – влагосодержание х, которые для удобства пользования диаграммой, спроектированы на вспомогательную ось, перпендикулярную оси ординат.
На диаграмме нанесены:
- линии х=const (вертикальные прямые, параллельные оси ординат); по уравнению (5.168).
- линии H=const (прямые, параллельные оси абсцисс, то есть идущие под углом к горизонту) ;
- линии постоянных Т или изотермы; по уравнению (5.174)
- линии ; начало при Т=-2730С.
- линии парциальных давлений водяного пара во влажном воздухе, значения которых отложены на правой оси ординат диаграммы.
Линия соответствует насыщению воздуха водяным паром при данной температуре. Площадь над ней – рабочая часть диаграмы, отвечает ненасышенному влажному воздуху; под ней – область пересыщения воздуха влажным воздухом.
Линия парциального давления водяного пара строится по (5.168) при
На диаграмме Н-х по любым двум известным параметрам влажного воздуха, можно найти точку, которая характеризует состояние воздуха и определить его основные параметры.