Файл: Морозов, С. В. Сушка лубоволокнистых материалов учебник.pdf

ального газа между его параметрами (давлением, удельным объ­ емом и абсолютной температурой) существует однозначная зави­ симость. Если произвольно изменить значения двух параметров

в джоулях, совершаемую единицей массы идеального газа при постоянном давлении и повышении его температуры на ГС. Для водяного пара /?п = 461,7 Дж/кг-град, для сухого воздуха Rr=

= 283,1 Дж/кг-град.

Зависимость (1) называется уравнением состояния идеального газа или его характеристическим уравнением; его называют урав­ нением Клайперона—Менделеева. Для реальных газов характе­ ристические уравнения сложнее.

Перегретый пар, находящийся во влажном воздухе, при обыч­ ных условиях сушки имеет небольшое давление и значительный объем. Поэтому для него без значительной погрешности можно ис­

Это уравнение позволяет при известном объеме для заданных параметров рТ определять G, и наоборот.

2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

Для сушки лубоволокнистых материалов используется влажная газообразная среда, представляющая собой смесь сухого воздуха (или газа) и водяного пара. Эта среда называется а г е н т о м с у ш ­ ки. Воздух в смеси с водяным паром называют влажным. В расче­ тах сушилок влажный воздух характеризуют следующими парамет­ рами: температурой t(T), атмосферным давлением В, парциаль­ ными давлениями водяного пара рп и сухого воздуха рБ, абсолют­ ной влажностью (плотностью) рп, относительной влажностью ср, влагосодержанием d, температурой точки росы /р, удельным и при­ веденным объемами пв и vnp, теплосодержанием i и приведенным теплосодержанием I. Ряд параметров влажного воздуха (d, пПр, /) относят к массе сухого воздуха. Это упрощает расчеты, создает удобства при сравнении воздуха различных состояний. Объяс­ няется это тем, что количество сухого воздуха при отсутствии в сушильной машине утечек и подсосов остается неизменным. Ко­ личество водяного пара, а значит и влажного воздуха, меняется в процессе сушки за счет влаги, испаряемой из высушиваемого материала.

При установлении связи между отдельными параметрами влаж­ ного воздуха, представляющего собой смесь сухого воздуха и во­ дяного пара незначительного давления, будем пользоваться обыч­ ными характеристическими уравнениями (1) и (2).

9

Температура

В сушильной технике принята международная температурная стоградусная шкала, практически совпадающая со шкалой Цель­ сия. Используется также термодинамическая температурная шка­ ла, нуль которой лежит на 273° ниже температуры точки таяния льда. Температура, измеряемая по этой шкале, называется абсо­ лютной, или температурой в градусах Кельвина. В обеих шкалах единица измерения (градус) одинакова. Температуру по стогра­ дусной шкале обозначают через t° С, абсолютную — через Т° К. Связь между ними выражается уравнением

Т° = t°C + 273,15°^ t° С+ 273°.

Давление

Давление определяется как сила, действующая на единицу пло­ щади. Атмосферное или барометрическое давление влажного воз­ духа, согласно закону Дальтона, можно представить суммой пар­ циальных давлений:

В = рв + рп-

Одна физическая атмосфера соответствует высоте ртутного столба в 760 мм при температуре ртути 0°С или водяного в 10332 мм (кгс/м2) при температуре воды 4° С (101235 Н/м2).

Для упрощения расчетов в технике часто пользуются техниче­ ской атмосферой, которая соответствует столбу ртути 735,6 мм,

воды 10000 мм (кгс/м2) или 98066,5 Н/м2.

В вентиляционных каналах сушильных машин имеют дело с не­ большими величинами давления (или разрежения) влажного воз­ духа, порядка нескольких десятков, сотен мм вод. ст. или несколь­ ких тысяч Н/м2.

Влажность. Температура точки росы. Связь между парциальным давлением пара и влагосодержанием воздуха

При расчетах сушильных машин используют несколько поня­

в 1 м3 влажного воздуха при данных давлении и температуре. Значения абсолютной влажности определяются из характеристи­ ческого уравнения водяного пара

Максимально возможное количество водяного пара, которое может содержаться в единице объема влажного воздуха при дан­ ной температуре и барометрическом давлении, называется его

10

влагоемкостью и обозначается рн. При температуре до 100° С вла-

Состояние воздуха при полном его насыщении влагой назы­

Относительная влажность воздуха ф показывает отношение аб­ солютной влажности рп к его влагоемкости рц при данном давле­

Относительная влажность воздуха показывает степень насыщен­ ности его влагой и изменяется от 0 до 1 (от 0 до 100%).

Влагбсодержание воздуха показывает массу водяного пара в граммах, которая содержится во влажном воздухе, сухая часть которого весит 1 кг. Согласно определению,

м в юоо.

Установим связь между влагосодержанием и парциальным дав­ лением водяного пара. Напишем характеристические уравнения для водяного пара и сухого воздуха (объемы сухого воздуха и водяного пара, а также их температурыприняты одинаковыми):

11

Из уравнения (7) видно, что влагосодержание d при постоян­ ном барометрическом давлении зависит только от величины пар­ циального давления водяного пара рп, и наоборот.

Приведенный объем. Удельный объем. Плотность

Предположим, что имеется объем влажного воздуха V массой L = Gn+ LB. Разделив каждый член этого равенства на LB и пола­ гая, что LB= 1 кг, получим общую массу 1 кг влажного воздуха:

L — Н — — = 1 + 0,00Id.

1000

Это и будет масса приведенного объема уПрЧтобы найти зна­ чение этого объема, разделим обе части характеристического урав­ нения сухого воздуха на рвЬв, в результате чего будем иметь

Объем упр является объемом сухого воздуха при парциальном давлении рв и вместе с тем объемом, занимаемым влажным воз­ духом при барометрическом давлении В, отнесенным к 1 кг сухого воздуха. Величиной упр удобно пользоваться при расчетах. Напри­

упр. Тогда объем влажного воздуха, перемещаемого вентилятором,

V= LBvПр.

У д е л ь н ы м о б ъ е м о м в л а ж н о г о в о з д у х а называется объем 1 кг влажного воздуха. В общем случае

_ у _

~L

Учитывая значение L по формуле на стр. 12, можем записать уравнение для определения удельного объема в следующем виде:

1+ 0,001 d Р==_Х^упр------- •

Как видно из этого выражения, плотность воздуха зависит от его влажности. При постоянном давлении и температуре влажный воздух обладает меньшей плотностью, чем сухой.

12