|
В сушильной технике наиболее
характерными процессами изменения состояния воздуха являются нагревание или
охлаждение воздуха в теплообменниках, испарение влаги в воздухе и смешение
воздуха различных состояний. Эти процессы очень удобно изображать и
анализировать, используя диаграммы влажного воздуха.
Нагревание или охлаждение воздуха в теплообменниках
происходит в результате его соприкосновения с горячей или холодной сухой
поверхностью.
При нагревании воздуха повышается его температура,
увеличивается теплосодержание, снижается степень насыщения. Количество влаги
в воздухе остается неизменным, а, следовательно, влаго- содержание
постоянным. На /d-диаграмме нагревание воздуха, первоначальное состояние
которого характеризуется точкой 1, изображается вертикальной прямой 1—2,
параллельной линии d=const.
Охлаждение воздуха связано с понижением его температуры,
теплосодержания и повышением степени насыщения. В определенных условиях при
охлаждении воздух может достигнуть состояния насыщения.
Дальнейшее его охлаждение будет сопровождаться
конденсацией водяного пара (отрезок 4—5) и уменьшением влагосодержания.
Состояние, при котором воздух, охлаждаясь о сухую поверхность, достигает
насыщения, называется точкой росы, а соответствующая этому состоянию
температура— температурой росы tp.
Аналогично изображаются процессы нагревания и охлаждения
на р-диаграмме.
При соприкосновении воздуха, содержащего перегретый пар, с
поверхностью воды или влажного тела будет проходить процесс испарения влаги в
воздух.
При этом температура воздуха понижается, а степень
насыщения и влагосодержание увеличиваются.' Теплосодержание же остается
постоянным (I — const), так как тепло, затрачиваемое на испарение, передается
образовавшемуся пару и остается в воздухе в виде скрытой теплоты
парообразования.
Если исходное состояние воздуха характеризуется точкой 1
на /d-диаграмме (см. 3), то процесс испарения влаги изобразится прямой 1—6,
параллельной линии /=const.
В процессе испарения воздух может оказаться насыщенным
водяным паром (точка 7). При этом наступит равновесие между паром в воздухе и
жидкостью. Температура воздуха и количество содержащейся в нем влаги будут
оставаться при последующей выдержке постоянными. Точка 7 характеризует
состояние воздуха, называемое пределом охлаждения при испарении или пределом
охлаждения. Температура, при которой воздух, испаряя влагу, достигает
состояния насыщения, называется температурой предела охлаждения
Мокрое тело, омываемое воздухом, при достаточной
длительности процесса приобретает температуру, равную температуре пре
дела охлаждения. Важно отметить, что tn.о при атмосферном
давлении, а следовательно, и температура мокрого тела, окруженного воздухом,
независимо от температуры последнего, всегда ниже 100°С. При атмосферном
давлении fn.o=100°C имеет только чистый перегретый пар.
Температура предела охлаждения может быть измерена
смоченным термометром, т. е. термометром, у которого чувствительный элемент —
шарик обернут тканью, смачиваемой в воде. Смоченный те^кЛетр в паре с
обычным, сухим термометром образует прибор — психрометр.
По показаниям сухого (tc) и смоченного (fM) термометров с
помощью Id- и fyj-диаграмм определяются все параметры воздуха. Для этого на
диаграмме, нужно найти точку пересечения прямой £м=const с кривой ф= 1.
Через эту точку проводят линию /=const до пересечения ее с линией tc = const.
Полученная точка 1 будет характеризовать состояние воздуха. Кроме того,
степень насыщения ср может быть определена по психрометрическим диаграммам
или таблицам.
Для операторов сушильных установок большой интерес
представляют процессы смешения воздуха различных состояний, поскольку для
обеспечения нормальной работы сушильных камер необходимо разбавлять
находящийся в них воздух свежим.
Состояние смеси зависит от состояния ее компонентов и
пропорции, в которой эти компоненты смешивают. Для анализа процесса смешения
и определения" параметров смеси используют только Id- диаграмму. Процесс
смешения на диаграмме изображается следующим образом . Пусть смешиваются Gi
килограмм воздуха со* стояния 11 и Gg килограмм воздуха состояния 2. Точки 1
и 2 на /d-диаграмме характеризуют состояние компонентов. Точка состояния
смеси находится на отрезке прямой 1—2. Для нахождения положения этой точки на
отрезке необходимо первоначально определить коэффициент пропорции смеси п из
соотношения
Затем отрезок 1—2 следует разделить на п+1 часть, и от
точки, характеризующей состояние преобладающего компонента (например, от
точки 1), отложить одну часть. Получаем точку 3, которая и характеризует
состояние смеси. Для удобства построения рекомендуется брать п> 1.
Примеры. 1. Воздух температурой /=50° С и :тепенью
насыщения ср=0,7 нагревают в теплообменнике до температуры 90° С. Найти
теплосодержание / и степень насыщения ср нагретого воздуха. Находим на Id-
или fp-диаграммах точку пересечения л^нии £=50° С и ср=0,7. Из этой
точки проводим прямую, параллельную линии d=const (вертикально вверх) до
пересечения с линией температуры f=90° С. Полученная точка характеризует
состояние нагретого воздуха. Далее находим искомое: 1=250 кДж/кг, ср—0,13.
2. Воздух, имеющий f=90°C и <р = 0,2, проходит через
слой сырого материала и выходит из него при t2~70° С. Определить степень
насыщения ср2 воздуха, прошедшего через материал.
Из точки, характеризующей исходное состояние воздуха
(i=90° С и ср=0,2), проводим линйю, параллельную линиям /=const до пересечения
с линией tt— =70° С. По положению полученной точки находим, что степень
насыщения воздуха искомого состояния равна 0,5.
3. Найти температуру росы tv и температуру предела
охлаждения tn.Q воздуха, имеющего t=94° С и ф=0,3.
Выполнив на Id- или fp-диаграммах построения, аналогичные
показанным на 3, определяем, что fp=65°C и in.o=66°C.
4. По показаниям психрометра tc=75° С и iM=60°C
определить с помощью Id- или /р-диаграмм следующие параметры: степень
насыщения ф, влагосодер- жание d и теплосодержание I.
Находим точку пересечения линии fM = 60° С и ф=1; через
полученную точку проводим прямую, параллельную /=const, до пересечения с
линией /с =75° С„ Точка пересечения характеризует параметры воздуха. Далее
находим: ф = 0,5, d= 153 г/кг, /=480 кДж/кг.
5. Смешивают 50 кг воздуха при ^ = 60° С, ф1=0,7 и 25 кг воздуха при 4=92° С, ф2=0,5. Определить температуру t3 и степень насыщения
фз полученной смеси.
50(1—0,1) 25(1 — 0,4)
На /d-диаграмме выполняем следующие построения: находим
точки 1 к 2, характеризующие состояние воздуха, проводим отрезок прямой,
соединяющий эти точки; рассчитываем коэффициент пропорции смеси п,
предварительно определив влагосодержание воздуха состояний 1 и 2: di=100
г/кг, d2=400 г/кг,
= 3; делим отрезок 1—2 на п+1 частей, т. е. на 4; откладыва-
ем одну часть от точки 1 (точка 1 характеризует состояние
преобладающего компонента) ; получаем точку 3, которая определяет состояние
смеси. Таким образом, 4=70° С, ф3=0,68.
|