Процесс адиабатического увлажнения воздуха и процесс теоретической сушки

Температура мокрого термометра – это температура, которую показывает термометр, находящийся во влажной тряпочке. Теплота от воздуха передается влажной тряпочке, за счет этой теплоты из нее испаряется вода. Вследствие этого температура мокрого термометра ниже, чем температура воздуха (сухого термометра) < .

Процесс, в котором называется процессом адиабатического насыщения воздуха (без потерь тепла и подвода его извне).

Если в адиабатических условиях воздух, имеющий начальные параметры: температуру , влагосодержание и энтальпию , будет двигаться над водой, имеющей температуру мокрого термометра , то воздух, соприкасаясь с водой, начнет увлажняться за счет испарения влаги (рисунок 3.6). Влагосодержание и относительная влажность воздуха будут увеличиваться, а температура будет уменьшаться. Воздух отдает свою теплоту воде, за счет этого происходит испарение воды и полученная водой теплота возвращается в воздух с парами, но кроме этого, в воздух приходит теплота, которую имела вода при температуре .

Если > 0, то энтальпия воздуха будет увеличиваться, так как поступающая в воздух испаренная влага вносит в него дополнительное количество тепла , где W – количество испаренной влаги, – удельная теплоемкость влаги. Через некоторое время между воздухом и водой наступит равновесие. Воздух станет насыщенным, его относительная влажность станет равной 100 %, температура – , влагосодержание – , а энтальпия – (рисунок 3.6). Процесс испарения влаги с поверхности воды в воздух прекратится. Установившуюся температуру мокрого термометра, которую примет воздух в конце процесса насыщения, называют также температурой адиабатического насыщения.

Рисунок 3.6 – Процесс адиабатического увлажнения воздуха.

Если > 0, то , так как поступающая в воздух испаренная влага вносит в него некоторое количество тепла. Обозначим за расход абсолютно сухого воздуха во влажном воздухе. не зависит от количества влаги во влажном воздухе. Дополнительное количество тепла, поступившее с испаренной влагой в воздух, выразим через расход а.с.в. и разность энтальпий:

, (3.21)

или

. (3.22)

Из уравнения материального баланса по влаге в воздухе выразим количество испаренной в процессе сушки влаги :

. (3.23)

Подставим выражение (3.23) в (3.22):

, (3.24)

. (3.25)

Если исходный воздух является абсолютно сухим (), то выражение (3.25) приобретает вид:

. (3.26)

Уравнение (3.26) является уравнение прямой. С его помощью на I-d – диаграмме строят линии постоянства температуры адиабатического насыщения (т.е. линии постоянства температуры мокрого термометра ) следующим образом.

		d

Рисунок 3.7 – Построение линий на – диаграмме.

1. Построим на – диаграмме линию постоянства энтальпии насыщенного воздуха и обозначим за «1» точку ее пересечения с осью ординат, а за «2» точку ее пересечения с линией .

2. Используя уравнение (3.26) построим точку «3», соответствующую энтальпии исходного воздуха . Для этого от точки «1» отложим вниз в масштабе диаграммы отрезок, равный .

3. Соединив точки «3» и «2» прямой, получим искомую линию .

На – диаграмме температура мокрого термометра определяется по шкале температур следующим образом. Находится точка пересечения линии с линией (точка «2»). Затем из точки «2» проводится изотерма сухого термометра до пересечения с осью ординат и определяется температура сухого термометра, которая равна температуре мокрого термометра (при ).

Вывод: изменение состояния воздуха (температуры, влагосодержания и относительной влажности) при адиабатическом процессе испарения влаги со свободной поверхности жидкости происходит по линии (рисунок 3.7).

По существу процесс адиабатического насыщения – это процесс удаления свободной влаги (рассмотрен ниже) с поверхности материала в процессе его сушки. Если температура высушиваемого материала, а следовательно, и содержащейся в нем влаги, не изменяется и равна 0 ⁰С ( ⁰С), то энтальпия воздуха после сушки равна его энтальпии перед сушкой, что следует из уравнения (3.26). Так как энтальпия воды при 0 ⁰С равна нулю, то при испарении она не привносит в воздух дополнительное количество теплоты, поэтому энтальпия воздуха в таком процессе сушки не изменяется (). Такой процесс адиабатического насыщения воздуха, при котором ⁰С, называется процессом теоретической сушки.

Теоретической сушкой называется процесс, при котором отсутствуют все виды тепловых потерь, нет подвода и отвода теплоты, а температура материала равна 0 ⁰С. Такой процесс изображается по линии постоянной энтальпии (рисунок 3.8).

Рисунок 3.8 – Изображение на – диаграмме процесса теоретической сушки 1-2.