Методика обработки результатов эксперимента. 4.1. Определение массового расхода сухого воздуха

4.1. Определение массового расхода сухого воздуха

через установку

Определение плотности влажного воздуха выполняется по уравнению (4.2) состояния идеального газа

(4.1)

(4.2)

где р₂ - давление воздуха перед диафрагмой принимается равным давлению атмосферного воздуха В, определенному по лабораторному барометру и выраженному в Па,

р_п2 – парциальное давление водяных паров в воздухе за калорифером (определяется по H,d – диаграмме).

Т₂ – температура воздуха перед диафрагмой в К,

R_ВВ – газовая постоянная влажного воздуха определяется при его молекулярной массе

Расчет перепада давления на диафрагме определяется по показаниям манометра при плотности воды в нем кг/м³

(4.3)

где Dh – разница уровней воды в U образном манометре в м,

g – ускорение свободного падения 9,81 м/c².

Определение массового расхода влажного воздуха через установку G_ВВ в кг/с выполняется по формуле 4 для расходомерной диафрагмы

, (4.4)

где j - коэффициент расхода диафрагмы, который определяется при ее тарировке,

f – площадь минимального сечения отверстия диафрагмы в м²,

r₂ - плотность воздуха на входе в диафрагму в кг/м³,

Dр – перепад давлений на диафрагме в Па.

Для упрощения расчетов выражение (4.4) будет использовано в виде (4.5), где произведение первых трех сомножителей для диафрагмы данной установки будет представлено числом

(4.5)

Расход сухого воздуха, проходящего через установку, определяется вычитанием из расхода влажного воздуха содержания водяного пара в нем, что соответствует выражению

(4.6)

где d₁ – влагосодержание водяных паров в воздухе за калорифером в г/(кг с. в.) определяется по H,d – диаграмме.

4.2. Построение процесса в H,d - диаграмме

Процесс нагрева воздуха в калорифере установки 1-2 (рис.4.3) строится по показаниям лабораторного психрометра t_o и t_oм и показаниям термопар на входе t₁ и выходе t₂ из калорифера.

По показаниям лабораторного психрометра t_o и t_oм по диаграмме H,d определяется влагосодержание воздуха на входе в установку d₁. По этому влагосодержанию и показаниям термопар на входе t₁ и выходе t₂ из калорифера строится процесс нагрева воздуха в калорифере, он идет при d₁=const, так как в калорифере воздух не контактирует с объектами содержащими воду.

По показаниям термопар сухой t₃ и мокрой t₄ определяется точка 3 на H,d – диаграмме, соответствующая состоянию воздуха на выходе из калорифера.

Для всех трех точек процесса 1-2-3 по H,d – диаграмме определяются следующие величины:

d – влагосодержание,

р_п – парциальное давление водяного пара в воздухе,

t_p – температура точки росы,

j - относительная влажность,

H – энтальпия влажного воздуха.

Величину абсолютной влажности воздуха r_вв в этих точках по диаграмме H,d определить нельзя, поэтому ее определяют по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара, как функцию от температуры и парциального давления водяного пара. Правильность определения абсолютной влажности воздуха проверяют, используя уравнение состояния идеального газа, применительно к водяному пару во влажном воздухе

. (4.7)

Результаты определения основных характеристик точек процесса 1-2-3 записывают в сводную таблицу 1.

Таблица 1

Точка	t, oC	d, г/(кг с в)	tр oC	pп мм рт ст	j	H кДж/(кг с в)	rвв кг/м3
							0,0174
	45,51						0,0163
							0,0231

4.3. Определение потерь теплоты в калорифере и

сушильной камере

Определение потерь теплоты в калорифере ведется сравнением теплоты, выделенной электрическим нагревателем калорифера, и теплоты воспринятой воздухом в калорифере.

Теплота, выделенная электрическим нагревателем калорифера, рассчитывается по формуле

(4.8)

где U_н – напряжение на электрическом нагревателе в В,

I – ток на электрическом нагревателе в А, который определяется по R_o=0,1 Ом - образцовому сопротивлению 20 рис.4.2, последовательно включенному в цепь с нагревателем, как I=U_o/R_o=0,026/0,1=0,26А

Теплота, воспринятая воздухом в калорифере, рассчитывается по выражению

(4.9)

где H₂ и H₁ – энтальпии влажного воздуха на выходе и входе в калорифере в кДж/(кг с в).

Потери теплоты в калорифере во внешнюю среду определяются как разность

(4.10)

Потери теплоты в сушильной камере определяются путем сопоставления реального процесса сушки 2-3 с идеальным процессом сушки без потерь теплоты во внешнюю среду, который идет по постоянной энтальпии H₂=const.

Расчетное выражение потерь теплоты в сушильной камере во внешнюю среду выполняется по формуле-

(4.11)

где H₂ и H₃ – энтальпии влажного воздуха на входе и выходе из сушильной камеры соответственно в кДж/(кг с в).

Общие потери теплоты в установке соответствуют сумме

(4.12)

4.4. Определение количества теплоты, необходимой

для испарения 1 кг воды в установке

Для определения количества теплоты необходимого для испарения 1 кг влаги в данной установке сперва рассчитывается количество сухого воздуха необходимого для испарения 1 кг воды по формуле

(4.13)

где (d₃-d₁) – количество водяного пара испаренное 1 кг сухого воздуха в г.

Количество теплоты, затраченной в калорифере на нагрев воздуха, для испарения 1 кг воды будет соответствовать выражению

(4.14)

Действительное количество теплоты, затраченное в установке, для испарения 1 кг воды будет соответствовать выражению

(4.15)

где Q_к в Вт, G в кг/c, d₃ и d₁ в г/(кг. с.в.).

Результаты расчета процессов в сушильной установки сводятся в таблицу 2.

Таблица 2

QК	QВ					Q	QД
кВт	кВт	кВт	кВт	кВт
11,88 10	11,0 9 10	0,79 10	3,33 10	4,12 10			5,356