Практичне заняття № 1. Розрахунок параметрів вологого повітря

Мета: Вивчення властивостей та параметрів вологого повітря як сушильного агенту. Визначення параметрів сушильного агенту для оптимального протікання процесів сушіння та зволожування лубоволокнистих матеріалів.

Повітря, що містить перегріту водяну пару, називається ненасиченим і може бути використане як агент сушіння, а якщо воно містить суху насичену пару, то називається насиченим повітрям і використовується як агент зволоження.

Характерними параметрами для повітря є:

- температура t, ^оC; Т, К;

- абсолютна вологість ρ_в, кг/м³;

- вологоємкість ρ_н, кг/м³;

- відносна вологість φ, %;

- вологовміст d, г/кг сух. повітря;

- приведена ентальпія - тепловміст І, ккал/кг сух. повітря, кДж/кг сух. повітря;

- приведений об'єм V_пр м³/кг сух. повітря;

- барометричний тиск Р_б, мм рт. ст., мм вод. ст. - кгс/м², кгс/см² - атм, Н/м² - Па.

Основні рівняння для розрахунку параметрів агента сушіння та зволоження при конвективному способі:

1. Характеристичне рівняння Менделєєва - Клапейрона:

P_n=p_n·R_n·T - для водяної пари: (1.1)

P_nов=p_пов·R_noв·T - для абсолютно сухого повітря; (1.2)

де Р_п і Р_пов - парціальні тиски, Па;

R_n i R_nов - газові константи (постійні). Дж/кг·К. R_n = 461.6 Дж/кг·К; R_nов = 287Дж/кт·К.

2. Відносна вологість:

, при Т<373 К (1.3)

при Т≥373 К, Р_н =Р_б

3. Вологовміст:

, (1.4)

4. Приведена ентальпія:

I=l,0·t+0,001d(2500+l,97·t) (1.5)

5. Приведений об'єм:

, (1.6)

6. Барометричний тиск за законом Дальтона:

Р_б.= Р_п⁺Р_пов, (1.7)

7. Газова постійна суміші:

, (1.8)

Зв'язок одиниць вимірювання систем МКГС і СІ:

1 кгс = 9,81 Н. 1 Н/м² = 1 Паскаль (Па)

1 мм рт. ст. = 13.6 кгс/м² = 133 Н/м² (Па)

1 мм вод. ст. = 1 кгс/м² = 9.81 Н/м² (Па)

1 атм = 1 кгс/см² = 10⁴ кгс/м² = 10⁵ Н/м² (Па)

1 ккал/год. =4.19 кДж/год = 1,16 Вт

Для утворення кратних і дольних одиниць коригуються префіксами:

Назва префікса	Коефіцієнт множення	Назва префікса	Коефіцієнт множення
тера (Т)	1012:	деци (д)	10-1
гіга (Г)	109	санти (с)	10-2
мега (М)	106	мілі (м)	10-3
кіло (к)	103	мікро (мк)	10-6
гекто (г)	102	нано (н)	10-9
дека (да)	101	піко (п)	10-12

Графічним відображенням взаємозв'язку різних параметрів повітря є І - d діаграма, що дозволяє прискорити інженерно-технічні розрахунки і забезпечує повну наочність тепло- та масообмінних процесів, які розглядаються. Вона пов'язує такі основні параметри повітря, як температура, приведена ентальпія, вологовміст, відносна вологість, температура адіабатичного випаровування та парціальний тиск водяної пари.

Загальний вигляд діаграми при Р_б =745 мм рт. ст. (99,1 кПа) поданий на рис. 1.1.

З допомогою діаграми можна визначити деякі допоміжні параметри і характеристики процесів сушіння та зволоження: влагоємкість, перегрітість водяної пари, потенціал сушіння (рис. 1.2 - 1.4).

Рис. 1.2. Визначення Рис. 1.3. Визначення перегрітості

вологовмісту сухої пари

Рис. 1.4. Визначення потенціалу сушіння