Главная страница Случайная лекция Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика Мы поможем в написании ваших работ! |
Параметры влажного воздухаСУШКА. Лекция 14
Сушкой называется процесс удаления влаги из твердых тел путем ее испарения и отвода образующихся паров. Часто тепловой сушке предшествуют механические способы удаления влаги (отжим, отстаивание, фильтрование, центрифугирование). Во всех случаях при сушке в виде паров удаляется легколетучий компонент (вода, органический растворитель, и.т.д.) По физической сущности сушка является процессом совместного тепло, массопереноса и сводится к перемещению влаги под воздействием теплоты из глубины высушиваемого материала к его поверхности и последующему ее испарению. В процессе сушки влажное тело стремится к состоянию равновесия с окружающей средой, поэтому его температура и влагосодержание в общем случае является функцией времени и координат.
Влагосодержание - это есть отношение массы влаги W, содержащейся в теле, к массе абсолютно сухого тела :
(5.1)
В практике используется понятие влажность v, которая определяется как:
(5.2)
или
Если то тогда По способу подвода теплоты различают: - конвективную сушку, проводимую путем непосредственного контакта материала и сушильного агента; - контактную (кондуктивную) сушку, тепло передается к материалу через разделяющую их стенку; - радиационную сушку – путем передачи теплоты инфракрасным излучением; - сублимационную сушку, при которой влага удаляется из материала в замороженном состоянии (обычно в вакууме); - диэлектрическую сушку, при которой материал высушивается в поле токов высокой частоты. При любом способе сушки материал находится в контакте с влажным воздухом. В большинстве случаев из материала удаляется вода, поэтому обычно рассматривают систему сухой воздух – пары воды.
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 можно записать:
(5.3)
где P – давление парогазовой смеси, pcг – парциальное давление сухого воздуха, – 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 давлении . 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 при температуре Т и парциальном давлении . 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:
(5.4)
По уравнению состояния идеального газа Менделеева – Клайперона для пара в свободном и насыщенном состоянии имеем:
и (5.5)
Здесь Мп – масса одного моля пара в кг, R – газовая постоянная. С учетом (5.5) уравнение (5.4) принимает вид:
(5.6)
Относительная влажность определяет влагоемкость сушильного агента (воздуха). Влагосодержание х – это количество пара (жидкости) (в кг), приходящегося на 1кг абсолютно сухого газа:
(5.7)
Здесь GП – масса (массовый расход) пара, L – масса (массовый расход) абсолютно сухого газа. Выразим величины GП и L через уравнение состояния идеального газа:
,
Тогда соотношение (5.7) преобразуется к виду:
(5.8)
масса 1 моля сухого воздуха в кг.
Вводя и учитывая получим:
(5.9)
Для системы воздух – водяной пар , . Тогда имеем:
(5.10)
Итак, установлена связь между влагосодержанием х и относительной влажностью φ воздуха. Удельная теплоемкость влажного газа принимается аддитивной величиной теплоемкостей сухого газа и пара. Удельная теплоемкость влажного газа c, отнесенная к 1 кг сухого газа (воздуха):
(5.11)
где удельная теплоемкость сухого газа, удельная теплоемкость пара. Удельная теплоемкость , отнесенная к 1 кг парогазовой смеси:
(5.12)
При расчетах обычно используют с. Удельная энтальпия влажного воздуха Н относится к 1 кг абсолютно сухого воздуха и определяется при данной температуре воздуха Т как сумма энтальпий абсолютно сухого воздуха и водяного пара :
(5.13)
Удельную энтальпию перегретого пара определяют по следующему выражению:
(5.14)
Здесь энтальпия водяного пара при , - удельная теплоемкость перегретого пара. Подставляя в (5.13) значения НП из (5.14) имеем:
(5.15)
Для системы воздух-водяной пар:
(5.16)
Плотность парогазовой смеси можно представить как сумму плотностей сухого газа и пара жидкости:
(5.17)
С учетом уравнения состояния идеального газа имеем:
(5.18)
С учетом значений и имеем: (5.19)
Здесь - плотность влажного воздуха, P – общее давление влажного воздуха, парциальное давление водяного пара. В процессе сушки воздух увлажняется и возрастает и охлаждается (снижается Т). Влияние Т оказывается больше и поэтому увеличивается.
Дата добавления: 2014-03-22; просмотров: 507; Нарушение авторских прав Мы поможем в написании ваших работ! |