Параметры состояния влажного воздуха
Атмосферный воздух состоит из смеси сухого воздуха и водяных, паров. Для сушки зерна можно применять нагретый атмосферный воздух или смесь его с топочными газами — продуктами сгорания топлива.
В практике для сушки зерна применяют преимущественно смесь воздуха с топочными газами, физические свойства которой почти не отличаются от воздуха.
Смесь воздуха с топочными газами или нагретый воздух, соприкасаясь непосредственно с зерном, передает ему тепло и поглощает испарившуюся из него влагу, являясь таким образом теплоносителем и влагопоглотителем (агентом сушки).
Давление и объем влажного воздуха. Общее давление влажного воздуха (кН/м2) равно сумме парциальных (частных) давлений сухого воздуха «рсв» и водяных паров «рп», т. е.
Р =Рс.в~\~Рп
Объемы агента сушки и воздуха для зерносушилок принято определять при барометрическом давлении воздуха В=99,3 кН/м2 (745 мм рт. ст.), которое является среднегодовым для центральной зоны европейской части СССР. Давление или разрежение, создаваемое в сушилке вентиляторами, составляет обычно 1 кН/м2, или около 1% барометрического давления. Поэтому при определении объемов агента сушки и воздуха для зерносушилок давление, создаваемое вентиляторами, не учитывают. Так, при барометрическом давлении 5=101,3 кН/м2 (760 мм рт. ст.) и температуре 0°С плотность сухого воздуха р = 1,293 кг/м3, а удельный объем о0=0,773 м3/кг; при барометрическом давлении В—99,3 кН/м3 и температуре 0°С величины р и. Ц соответственно равны 1,267 кг/м3 и.0,789 м3/кг (разность составляет около2%). Таким образом, изменение барометрического давления мало влияет на изменение объема воздуха.
Наибольшее влияние на изменение объема воздуха оказывает температура. Объем воздуха увеличивается прямо пропорционально его абсолютной температуре, т. е.
Абсолютная и относительная влажность воздуха (газа). Абсолютной влажностью воздуха называют количество содержащихся в нем водяных паров в граммах на 1 м3 влажного воздуха (г/м3). Относительную влажность воздуха (газа) определяют как отношение (%) плотности водяного пара ||, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха, к плотности водяного пара рн> которое может содержаться в том же объеме при полном насыщении (при тех же условиях), или приблизительно как отношение (%) парциальных давлений пара во влажном воздухе при неполном Щ и полном ри насыщениях (при тех же условиях), т. е.
ф=Ва- юо» Ц 100. (10)
Зная две из указанных величин, можно определить третью.
Относительную влажность воздуха определяют при помощи прибора, называемого психрометром (см. главу VIII).
При нагревании влажного воздуха его относительная влажность уменьшается и увеличивается способность поглощать водяные пары. Снижение температуры влажного воздуха приводит к увеличению его относительной влажности, которая при определенной температуре может достигнуть 100%', такой воздух называют насыщенным. Температуру воздуха, при которой он достигает полного насыщения, называют точкой росы.
При дальнейшем снижении температуры влажного воздуха часть водяных паров конденсируется, т. е. осаждается в виде мельчайших водяных капель. Туман или белый пар, иногда образующийся при выходе из сушилки отработавшего агента сушки, свидетельствует о его полном насыщении при данной температуре воздуха.
Влагосодержание воздуха^— количество водяных паров в граммах, содержащееся во влажном воздухе, отнесенное к 1 кг сухого воздуха (г/кг сух. возд.). Влагосодержание воздуха увеличивается с повышением его относительной влажности и достигает наибольшего значения при = 100%'. Влагосодержание насыщенного воздуха «dn» увеличивается с повышением его температуры.
Разность между влагосодержанием насыщенного и ненасыщенного воздуха dH — d (г/кг сух. возд.) при одинаковой температуре и давлении показывает влагоем-кость воздуха, т. е. какое количество влаги может поглотить этот воздух на 1 кг содержащегося в нем сухого воздуха.
Для удобства расчета зерносушилок введено понятие объем влажного воздуха ла 1 кг сухого воздуха — Vo (м3/кг сух. возд.). Эта величина не удельный объем влажного воздуха, так как на каждый килограмм сухого воздуха приходится d (г) водяных паров. Поэтому масса (кг) объема
Уо=(1-Н),ООЫ).
Следовательно, удельный объем этого влажного воздуха будет (м3/кг)
Значения величин V0 в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха при барометрическом давлении 6=99,3 кН/м2 (745 мм рт. ст.) приведены в приложении 1 *.
Плотность влажного воздуха р (кг/м3) определяют как величину, обратную удельному объему V, т. е.
Пример. Определить удельный объем V и плотность р воздуха, имеющего температуру /=25°С и относительную влажность <р=50% при барометрическом давлении 99,3 кН/м2 (745 мм рт. ст.) и влагосодержании rf=I0 г/кг.
Этим приложением с достаточной точностью можно пользоваться и при отклонениях от указанного давления, встречающихся в практике сушки зерна.
Удельный объем V находим по уравнению (И). Пользуясь приложением 1, для заданной температуры и влажности воздуха находим Vo*0,876 м8/кг.
Если известно количество сухого агента сушки, то его объем (м3/ч) находят как произведение количества сухого агента сушки на величину V0 при заданной температуре и относительной влажности,
Т‘ е* V=LV0. (13)
Пример. В сушильную камеру поступает агент сушки в количестве Vi=30 000 м3/ч с температурой 120°С и относительной влажностью около 0%. Определить объем Уг отработавшего агента сушки при выходе из сушильной камеры, если при этом его температура 60°С и относительная влажность 50%. В сушильной камере не происходит утечки агента сушки, а также нет притока в нее нагретого воздуха.
Определяем количество сухого агента сушки L, поступающего в сушильную камеру. По приложению 1 находим, что при *=120°С и ф=0% Ко» 1,136 м3/кг сух. возд. Тогда количество поступающего сухого агента сушки
При отсутствии утечки и притока воздуха такое же количество сухого агента должно выйти из сушильной камеры. По приложению 1 находим, что при t=60°С и ср=50% V0= 1,070 м3/кг сух. возд. Объем отработавшего агента сушки при выходе из сушильной камеры
V2=26 400 • 1,070 = 28 200 м3/ч.
Теплоемкость и энтальпия воздуха. Удельной теплоемкостью сухого воздуха Сс.в называют количество тепла, необходимого для повышения температуры 1 кг воздуха на 1 град. В системе СИ Сс.в=1 кДж/(кг-град).
Для зерносушилок теплоемкость водяного пара может быть принята постоянной tn=l,84 кДж/(кг-град).
В качестве теплофизической характеристики состояния воздуха и пара в сушильной технике пользуются термином «энтальпия». Под энтальпией понимают количество тепла, необходимого для нагревания единицы.
Термин, «энтальпия» введен взамен термина «теплосодержа ние» согласно терминологии АН СССР.
Массы Тела (кг) от 0°С до заданной температуры. Для процессов, происходящих при постоянном давлении, приращение энтальпии равно количеству тепла, сообщенному системе.
Энтальпия Iс.в на 1 кг сухого воздуха при температуре | (°С) составляет (кДж/кг)
С.В = Cc.bt == 1 (14)
Таким образом, в системе СИ численные значения энтальпии и температуры сухого воздуха (°С) практически совпадают. Энтальпия водяного пара при температуре (°С) составляет (кДж/кг)
in=2500+1,84/, (15)
где 2500 — скрытая теплота парообразования, кДж/кг.
Энтальпия I влажного воздуха, отнесенная к 1 кг сухого воздуха, равна сумме энтальпий сухого воздуха и водяного пара, т. е. (кДж/кг сух. возд.).
/=/+0,00Ы (2500+1,84/). (16)
.......................................................................................................................... |