Изображение процессов изменения параметров воздуха на диаграмме

В ходе сушки практический интерес представляет изменение состояния влажного воздуха в следующих процессах:

• · нагревание и охлаждение;
• · взаимодействие с влажным материалом в условиях постоянной энтальпии воздуха;
• · смешение двух потоков воздуха, имеющих различные параметры;
• · конденсация воды из паровоздушной смеси.

При нагревании влажного воздуха в специальных теплообменниках (калориферах) его относительная влажность ц уменьшится, а влагосодержание х останется постоянным. Поэтому на i-x — диаграмме процесс нагрева воздуха изображают отрезком АВ (рис. 3, а). Из точки, соответствующей начальному состоянию воздуха A (t₀, x₀), проводят вертикальную линию х = const вверх до точки В, соответствующей температуре нагрева воздуха f.

Рис. 3. Основные процессы изменения состояния воздуха на диаграмме

Процесс охлаждения воздуха (имеющего начальную температуру t₁ при постоянном влагосодержании до температуры t₀ изобразится линией ВА (рис. 3, а). При дальнейшем охлаждении воздуха при х = const до пересечения с ц = 100% (отрезок АС) в точке С получают так называемую точку росы. Изотерма, проходящая через эту точку, определяет температуру точки росы t_р. Дальнейшее охлаждение воздуха ниже температуры точки росы (например, до температуры t_n) приведет к конденсации из него части влаги и соответственно — к уменьшению его влагосодержания от х₀ до х_n. На диаграмме процесс охлаждения насыщенного влагой воздуха совпадает с линией ц = 100% (кривая СЕ).

При адиабатической сушке (рис. 3, б) влага из материала будет испаряться только за счет тепла, передаваемого материалу воздухом. В этом случае энтальпия воздуха перед сушкой i_l (точка А) будет равна энтальпии воздуха i₂ (точка В) после сушки. Такой процесс называется теоретическим процессом сушки и изображается на диаграмме линией АВ, лежащей на прямой i = const.

После достижения равновесия между влажным воздухом и испаряющейся влагой температура последней примет постоянное значение, равное температуре мокрого термометра t_м. На диаграмме это соответствует линии ВС и температура в точке С на пересечении ц = 100% будет соответствовать t_м (температуре мокрого термометра).

Разность между температурой воздуха t_l (в точке А) и температурой мокрого термометра t_м характеризует способность воздуха поглощать влагу из материала и носит название потенциала сушки.

Потенциал сушки характеризует скорость испарения влаги из материала, которая зависит от состояния воздуха и температуры процесса, т. е. определяется совместным влиянием теплои массообмена. Когда воздух полностью насыщается влагой величина е становится равной нулю. Величину t_м определяют с помощью психрометра, который состоит из двух термометров. Шарик одного термометра обернут влажной тканью (рис. 4), он называется мокрым. Второй термометр — сухой.

Рис. 4. Психрометр

Помещенные в исследуемом воздухе термометры показывают разную температуру. Их разность (_Дt) называется психрометрической разностью температур. Чем меньше относительная влажность, тем интенсивнее происходит испарение воды на поверхности шарика мокрого термометра и тем сильнее он охлаждается. Поэтому с уменьшением относительной влажности воздуха повышается психрометрическая разность температур. По наблюдаемой _Дt, пользуясь психрометрическими таблицами, определяют относительную влажность воздуха.

По разности показаний термометров сухого и мокрого можно приближенно определить ц по диаграмме i — х Рамзина (рис. 3, в).

Для этого находим на диаграмме точку пересечения изотермы t с линией ц = 100% (точка А). Из этой точки, двигаясь по линии постоянной температуры мокрого термометра (t_м = const), доходим до пересечения с изотермой t_c (точка В). В точке пересечения В находим искомое значение ц. Если на диаграмме Рамзина не нанесены линии t_м = const, то искомую относительную влажность воздуха можно приближенно определить, двигаясь от точки, А по линии i = const до пересечения с изотермой t. Линии t и i = const близки и при небольших значениях разности (t_c — t_м) погрешность при таком приближенном определении невелика.

Определение температуры материала, выходящего из сушилки, если его влажность выше критической, проводят по диаграмме Рамзина (рис. 5, а). По заданным параметрам воздуха, выходящего из сушилки, t₂ и его влагосодержанию х₂ определяют точку А. Поскольку в первом периоде сушки температура влажного материала равна температуре мокрого термометра t_м, то, двигаясь от точки, А по линии i = const до пересечения с линией ц = 100%, получают точку В. Через эту точку проходит изотерма t_м.

Рис. 5. Определения с помощью диаграммы Рамзина

Для определения парциального давления водяного пара (рис. 5, б) от точки А, соответствующей параметрам воздуха, по линии х = const вниз находят пересечение с линией парциальных давлений (точка В). Для точки В справа находим значение p₁.