Изображение процессов изменения состояния воздуха на диаграмме I - x

При нагревании влажного воздуха в калорифере (теплообменнике) его относительная влажность r уменьшается,а влагосодержание остается постоянным. На I-x диаграмме процесс изображается отрезком АВ (рис. 2), где точка А характеризует параметры холодного воздуха, в точка В – параметры нагретого воздуха. Процесс охлаждения воздуха при x=const характеризуется отрезком ВС. Точка С называется точкой росы – это изотерма, проходящая через эту точку, определяет температуру точки росы t p. Дальнейшее охлаждение воздуха ниже t p (например, до температуры tn) приводит к конденсации паров, находящихся во влажном воздухе, по этой причине влагосодержание уменьшается от x ₀ до x n. На диаграмме процесс охлаждения насыщенного воздуха совпадает с линией j =100% (кривая СЕ).

Рис. 2.

При адиабатической сушке влага из материала будет испаряться только за счет тепла, передаваемого материалу воздухом. При этом, если температура высушиваемого материала и находящейся в нем влаги не изменяется и равна 0° С, то энтальпия воздуха после сушки I2 будет равна его энтальпии перед сушкойI1, так как все тепло, отданное воздухом на испарение влаги, возвращается обратно в воздух с удаляющимися из материала парами. Одновременно понижается температура и увеличивается влагосодержание x и относительная влажность воздуха j. Такой процесс носит

название теоретического процесса сушки (I ₂= I ₁= I = const).

В сушильной практике есть понятие о теоретическом процессе адиабатического испарения в системе поверхность испарения - воздух. В этом процессе воздух только испаряет, а не нагревает влагу. Непосредственно над поверхностью испарения воды (над поверхностью влажного материала в начальный период сушки) образуется слой насыщенного пара (j =100%), находящегося в равновесии с водой. Температура влаги при этом имеет постоянное значение, равное температуре мокрого термометра t м. Эта температура в процессе испарения не меняется, в то время как температура воздуха, по мере его насыщения, все время испаряется, приближаясь в пределе к температуре мокрого термометра (при j = 100%). Эту температуру, которую примет воздух в конце процесса насыщения, называют также температурой адиабатического насыщения. Если t м> 0, то поступающая в воздух испаренная влага вносит в него некоторое количество тепла W ctм, поэтому адиабатический процесс охлаждения воздуха в этом случае происходит с повышением его энтальпии (I ₂ > I ₁ ). Если L - расход сухого воздуха на испарение, то

или , где с - теплоемкость воды.

Величина W/L показывает увеличение влагосодержания воздуха в процессе его адиабатического охлаждения, равное (x м- x 1 ), где x м- влагосодержание воздуха при его полном насыщении влагой при температуре t м. Из полученной выше зависимости при x ₁ = 0 следует:

Это уравнение служит для нанесения на I - x диаграмму линий адиабатического насыщения воздуха. Если из точки М (рис..2) провести линию I ₂=const до пересечения с осью ординат, от точки пересечения R в масштабе, выбранном для энтальпии, отрезок, равный x м ct м, то полученная точка S и будет искомой, а прямая SM будет линией адиабатического насыщения воздуха. Эта линия называется линией постоянной температуры мокрого термометра (t м= const) потому, что мокрый термометр, помещенный в воздух, насыщение которого происходит по линии адиабатического насыщения, будет показывать постоянную температуру t м.

По линии адиабатического насыщения воздуха происходит изменение его состояния (температуры, влагосодержания и относительной влажности) при адиабатическом процессе испарения влаги со свободной поверхности или поверхности влажного материала в начальный период сушки.

Разность между температурой воздуха t ви температурой мокрого термометра t мхарактеризует способность воздуха поглощать влагу из материала и носит название потенциала сушки e:

Потенциал сушки характеризует скорость испарения влаги из высушиваемого материала, который зависит от состояния воздуха и температуры процесса, т.е. определяется совместным влиянием тепло-и массообмена. Когда воздух полностью насыщается влагой (t в= t м ), потенциал e становится равным нулю.

Дата добавления: 2014-01-04