Drėgno oro parametrų nustatymas. Drėgno oro termodinaminiai parametrai Adiabatinis drėkinimas ir oro vėsinimas

Atmosferos ore visada yra tam tikras drėgmės kiekis vandens garų pavidalu. Šis sauso oro ir vandens garų mišinys vadinamas drėgnu oru. Be vandens garų, drėgname ore gali būti mažyčių vandens lašelių (rūko pavidalu) arba ledo kristalų (sniego, ledo rūko). Vandens garai drėgname ore gali būti prisotinti arba perkaitinti. Sauso oro ir sočiųjų vandens garų mišinys vadinamas turtingas drėgnas oras. Sauso oro ir perkaitinto vandens garų mišinys vadinamas nesočiųjų drėgnas oras. Esant žemam (arti atmosferos) slėgiui, pakankamai tiksliai atliekant techninius skaičiavimus, idealiomis dujomis galima laikyti ir sausą orą, ir vandens garus. Skaičiuojant procesus su drėgnu oru, dažniausiai atsižvelgiama į 1 kg sauso oro. Kintamasis yra mišinyje esančių garų kiekis. Todėl visos specifinės drėgną orą apibūdinančios vertės reiškia 1 kg sauso oro (o ne mišinio).

Termodinaminės savybės drėgnas oras pasižymi tokiais būsenos parametrais: sauso termometro temperatūra t s; drėgmės kiekis d, entalpija I, santykinė drėgmėφ. Be to, skaičiavimuose naudojami ir kiti parametrai: drėgno termometro temperatūra t m, rasos taško temperatūra t p, oro tankis ρ, absoliuti drėgmė e, dalinis vandens garų slėgis p p.

Temperatūra – termodinaminis dydis, lemiantis kūno įkaitimo laipsnį. Šiuo metu naudojamos įvairios temperatūros skalės: Celsijaus (t, ºС), Kelvino (T, K), Farenheito (f, ºF) ir kt. Šių skalių rodmenų santykiai nustatomi pagal šias lygtis:

T K \u003d t ºС +273,

t ºС \u003d 5/9 (f ºF – 32),

f ºF = 9/5 t ºС +32.

Slėgis atmosferos oro p b (Pa) yra lygus sauso oro dalinių slėgių p s.v ir vandens garų p p sumai (Daltono dėsnis):

r b = r s.v + r p. (1)

Dalinis vandens garų slėgis atmosferos ore nustatomas pagal formulę:

r p = φ r n, (2)

kur φ - santykinė oro drėgmė, %; r n - prisotinimo slėgis, nustatytas pagal sočiųjų vandens garų lenteles atitinkamoje temperatūroje, Pa.

Tankis atmosferos oras lygus sauso oro ir vandens garų tankių sumai:

ρ = ρ s.v + ρ p. (3)

Taikydami idealiųjų dujų būsenos lygtį: , gauname:

(4)

čia R d.w = 287 J/(kg K) – sauso oro specifinė dujų konstanta;

R p \u003d 463 J / (kg K) - specifinė vandens garų dujų konstanta.

Esant atmosferos slėgiui p b \u003d 101,325 kPa, sauso oro tankis yra:

. (5)

Esant t \u003d 0 ºС ir p b \u003d 101,325 kPa, sauso oro tankis ρ w.v \u003d 1,293 kg / m 3.

Atmosferos oro tankis yra:

. (6)

Iš (6) lygties matyti, kad atmosferos (drėgnas) oras yra lengvesnis už sausą orą esant vienodai temperatūrai ir slėgiui, o padidėjus vandens garų kiekiui ore sumažėja jo tankis. Kadangi ρ r.v ir ρ reikšmių skirtumas yra nereikšmingas, praktiniais skaičiavimais ρ ≈ ρ r.v.

Drėgmė. Atskirkite absoliučią drėgmę, drėgmės kiekį ir santykinę drėgmę.

Absoliuti drėgmė e – vandens garų masė (kg), esančių 1 m 3 drėgno oro. Absoliutinė drėgmė gali būti išreikšta garų tankiu mišinyje esant daliniam slėgiui ir mišinio temperatūrai ir nustatoma pagal formulę:

. (7)

Didžiausia galima absoliuti drėgmė atitinka prisotinimo būseną ir vadinama drėgmės talpa.

Naudodami idealių dujų būsenos lygtį, gauname:

Santykinė drėgmėφ yra lygus absoliučios oro drėgmės ρ p ir didžiausios galimos absoliučios drėgmės ρ n (drėgmės talpa) santykiui tam tikroje temperatūroje. Tai rodo oro prisotinimo vandens garais laipsnį, palyginti su visiško prisotinimo būsena. Idealioms dujoms tankio santykį galima pakeisti komponentų dalinių slėgių santykiu.

Santykinė oro drėgmė nustatoma pagal formulę:

. (10)

Ties φ< 100% воздух ненасыщенный, при φ = 100% воздух полностью насыщен водяными парами, и его называют насыщенным.

Oro prisotinimo laipsnisΨ yra neprisotinto ir prisotinto oro drėgmės santykis ir nustatomas pagal formulę:

. (11)

Šilumos talpa drėgnas oras paprastai reiškia (1 + d) kg drėgno oro ir apibrėžiamas taip:

s v = s s.v + d s p, (12)

čia s.v ir s p yra atitinkamai sauso oro ir vandens garų savitoji šiluma esant pastoviam slėgiui, kJ / (kg K).

Temperatūros diapazone nuo minus 50 °C iki 50 °C sauso oro ir garo savitosios šiluminės talpos gali būti laikomos pastoviomis: cdw = 1,006 kJ/(kg K), c p = 1,86 kJ/(kg K).

Entalpija drėgnas oras apibrėžiamas kaip dujų mišinio, susidedančio iš 1 kg sauso oro ir d kg vandens garų, entalpija ir nustatoma pagal formulę:

I = i r.v + d i p (13)

čia i s.v – savitoji sauso oro entalpija, kJ/kg; i p - drėgname ore esančių vandens garų savitoji entalpija kJ / kg.

Sauso oro ir vandens garų entalpijos nustatomos pagal formules:

i r.v = s.v t = 1,006 t, (14)

i p \u003d r + c p ·t. (15)

čia r yra latentinė garavimo šiluma esant daliniam vandens garų slėgiui mišinyje, kJ/kg.

Latentinė garavimo šiluma r esant t H reikšmėms nuo 0 °C iki 100 °C, gali būti išreikšta formule:

r \u003d 2500 - 2,3 t n.

Skaičiuojant mišinių entalpiją, visada labai svarbu, kad kiekvieno komponento entalpijų atskaitos taškas būtų vienodas. Atskaitos tašku laikykime entalpiją, kai t = 0 ºС ir d = 0. Atmosferos orui entalpija apibrėžia šilumos kiekį, kuris turi būti tiekiamas orui, kurio sausoji dalis sveria 1 kg. kad pakeistų savo būseną iš pradinės (I = 0 kJ / kg ) prieš tai. Entalpija gali būti teigiama arba neigiama.

Pakeitus gautus ryšius į (13) formulę, gaunama tokia forma:

Rasos taško temperatūra t p yra oro temperatūra, iki kurios neprisotintas drėgnas oras turi būti atvėsintas, kad jame esantys perkaitinti garai prisisotintų. Toliau aušinant drėgnam orui (žemiau rasos taško temperatūros), vandens garai kondensuojasi.

Šlapios lemputės temperatūra. Prietaisas, vadinamas psichrometru, dažnai naudojamas drėgmei matuoti. Jį sudaro du termometrai - sausas ir šlapias. Šlapiam termometrui būdinga tai, kad jutimo elementas yra suvyniotas į vandenyje suvilgytą audinį. Sausas termometras matuoja drėgno oro temperatūrą, jos rodmenys vadinami sausos lemputės temperatūra t s. Šlapias termometras rodo vandens, esančio šlapiame audinyje, temperatūrą. Kai šlapia lemputė pučiama oru, vanduo išgaruoja nuo drėgno audinio paviršiaus. Kadangi garavimo šiluma naudojama drėgmei išgarinti, drėgno audinio temperatūra sumažės, todėl toks termometras visada rodo žemesnę temperatūrą nei sausas termometras. Kai oro ir vandens temperatūrų skirtumas yra šilumos srautas iš oro į vandenį. Kai vandens gaunama šiluma iš oro tampa lygi šilumai, išeikvojamai garuojant, vandens temperatūros kilimas sustoja. Ši pusiausvyros temperatūra vadinama šlapios lemputės temperatūra t m . Jeigu vanduo patenka į tam tikrą t m temperatūros oro tūrį, tai dėl dalies šio vandens išgaravimo po kurio laiko oras pasisotina. Toks prisotinimo procesas vadinamas adiabatiniu. Esant tokioms sąlygoms, visa šiluma, tiekiama iš oro į vandenį, išleidžiama tik išgarinant, o paskui vėl grįžta su garais atgal į orą.

Drėgno oro I-d diagrama

Drėgno oro diagrama grafiškai atvaizduoja drėgno oro parametrų ryšį ir yra pagrindas nustatant oro būklės parametrus bei skaičiuojant terminio ir drėgmės apdorojimo procesus.

IN I-d diagrama(2 pav.) Drėgmės kiekis d g/kg sauso oro brėžiamas išilgai abscisių ašies, o drėgno oro entalpija I – išilgai ordinačių ašies. Diagramoje pavaizduotos vertikalios pastovaus drėgnumo linijos (d = const). Atskaitos taškas yra O, kur t = 0 °C, d = 0 g/kg, taigi, I = 0 kJ/kg. Kuriant diagramą, buvo naudojama įstrižinė koordinačių sistema, siekiant padidinti neprisotinto oro plotą. Kampas tarp ašių krypčių yra 135° arba 150°. Kad būtų lengviau naudoti, sąlyginė drėgmės kiekio ašis nubrėžta 90º kampu entalpijos ašies atžvilgiu. Diagrama sukurta pastoviam barometriniam slėgiui. Naudokite I-d diagramas, sukurtas Atmosferos slėgis p b = 99,3 kPa (745 mm Hg), o atmosferos slėgis p b = 101,3 kPa (760 mm Hg).

Diagramoje pavaizduotos izotermos (t c = const) ir santykinės drėgmės kreivės (φ = const). (16) lygtis rodo, kad I-d diagramos izotermos yra tiesės. Visas diagramos laukas tiese φ = 100% padalintas į dvi dalis. Virš šios linijos yra nesočiojo oro sritis. Tiesėje φ = 100% yra prisotinto oro parametrai. Po šia linija yra prisotinto oro, kuriame yra skendinčios lašelinės drėgmės (rūko), būsenos parametrai.

Darbo patogumui apatinėje diagramos dalyje brėžiama priklausomybė, vandens garų dalinio slėgio p p nuo drėgmės kiekio d linija. Slėgio skalė yra dešinėje diagramos pusėje. Kiekvienas I-d diagramos taškas atitinka tam tikrą drėgno oro būseną.

Drėgno oro parametrų nustatymas pagal I-d diagramą. Parametrų nustatymo metodas parodytas fig. 2. Taško A padėtis nustatoma pagal du parametrus, pavyzdžiui, temperatūrą t A ir santykinę oro drėgmę φ A. Grafiškai nustatome: sauso termometro temperatūrą tc, drėgmės kiekį d A, entalpiją I A. Rasos taško temperatūra tp yra apibrėžta. kaip tiesės d susikirtimo taško temperatūra A = const su tiese φ = 100% (taškas Р). Oro parametrai visiškai prisotinti drėgme nustatomi izotermos t A sankirtoje su linija φ \u003d 100% (taškas H).

Oro drėkinimo procesas be šilumos tiekimo ir pašalinimo vyks esant pastoviai entalpijai I А = const ( A-M procesas). Tiesės I A \u003d const sankirtoje su tiese φ \u003d 100% (taškas M) randame drėgno termometro temperatūrą t m (pastovios entalpijos linija praktiškai sutampa su izoterma
t m = const). Nesočiame drėgname ore drėgnos lemputės temperatūra yra mažesnė už sausos lemputės temperatūrą.

Dalinį vandens garų slėgį p P randame nubrėžę liniją d A \u003d const nuo taško A iki sankirtos su dalinio slėgio linija.

Temperatūros skirtumas t s - t m = Δt ps vadinamas psichrometriniu, o temperatūrų skirtumas t s - t p higrometriniu.

1. Absoliuti drėgmė.

Garų masės kiekis 1 m 3 oro -

2. Santykinė oro drėgmė.

Garų masės kiekio garų ir oro mišinyje santykis su didžiausiu galimu kiekiu toje pačioje temperatūroje

(143)

Mendelejevo-Clapeyrono lygtis:

Porai

Kur:

Santykinei oro drėgmei nustatyti naudojamas „psichrometro“ prietaisas, susidedantis iš dviejų termometrų: drėgno ir sauso. Termometro rodmenų skirtumas kalibruojamas iki .

3. Drėgmės kiekis.

Garų kiekis mišinyje 1 kg sauso oro.

Tegul turime 1 m 3 oro. Jo masė yra.

Šiame kubiniame metre yra: - kg garų, - kg sauso oro.

Akivaizdu: .

4. Oro entalpija.

Jį sudaro du dydžiai: sauso oro ir garų entalpija.

5. Rasos taškas.

Temperatūra, kurioje tam tikros būsenos dujos, atvėsusios esant pastoviam drėgmės kiekiui (d=const), pasisotina (=1,0), vadinama rasos tašku.

6. Šlapios lemputės temperatūra.

Temperatūra, kurioje dujos, sąveikaudamos su skysčiu, aušdamos esant pastoviai entalpijai (J=const), pasisotina (=1,0), vadinama šlapios lemputės temperatūra t M .

Oro kondicionavimo schema.

Diagramą sudarė vietinis mokslininkas Ramzinas (1918), ji pateikta 169 pav.

Diagrama pateikta vidutiniam atmosferos slėgiui Р=745 mm Hg. Art. ir iš tikrųjų yra garų sauso oro sistemos pusiausvyros izobaras.

J-d diagramos koordinačių ašys pasuktos 135 0 kampu. Žemiau yra pasvirusi linija, skirta vandens garų daliniam slėgiui P n nustatyti. Dalinis sauso oro slėgis

Viršuje diagramoje nubrėžta prisotinimo kreivė (= 100%). Diagramoje džiovinimo procesas gali būti pavaizduotas tik aukščiau šios kreivės. Savavališkam taškui "A" Ramzino diagramoje galima nustatyti šiuos oro parametrus:

169 pav. J-d diagrama drėgno oro sąlygos.

Džiovinimas statinis.

Konvekcinio džiovinimo procese, pavyzdžiui, su oru, drėgna medžiaga sąveikauja, kontaktuoja su garų-oro mišiniu, kurio dalinis vandens garų slėgis yra . Drėgmė gali palikti medžiagą garų pavidalu, jei dalinis garų slėgis ploname ribiniame sluoksnyje virš medžiagos paviršiaus arba, kaip sakoma, medžiagoje P m yra didesnis.

Džiovinimo proceso varomoji jėga (Dalton, 1803)

(146)

Pusiausvyros būsenoje =0. Pusiausvyros sąlygą atitinkantis medžiagos drėgnis vadinamas pusiausvyriniu drėgnumu (U p).

Padarykime eksperimentą. Į džiovinimo spintos kamerą tam tikroje temperatūroje (t = const) dedame visiškai sausą medžiagą. ilgas laikas. Esant tam tikram oro kiekiui spintelėje, medžiagos drėgmės kiekis pasieks U p . Keičiant , galima gauti medžiagos drėgmės sorbcijos kreivę (izotermą). Su sumažėjimu - desorbcijos kreivė.

170 paveiksle parodyta drėgnos medžiagos sorbcijos-desorbcijos kreivė (pusiausvyros izoterma).

170 pav. Drėgnos medžiagos ir oro pusiausvyros izoterma.

1 higroskopinės medžiagos sritis, 2 higroskopinis taškas, 3 drėgnos medžiagos sritis, 4 sorbcijos sritis, 5 desorbcijos sritis, 6 džiovinimo sritis.

Yra pusiausvyros kreivės:

1. higroskopinis

2. nehigroskopinė medžiaga.

Izotermos parodytos 171 pav.

171 pav. Pusiausvyros izotermos.

a) higroskopinė, b) nehigroskopinė medžiaga.

Santykinė oro drėgmė džiovykloje ir atmosferoje.

Po džiovyklos, susilietus su atmosferos oru, dėl drėgmės adsorbcijos iš oro higroskopinė medžiaga žymiai padidina drėgmės kiekį (171 pav. a). Todėl higroskopinė medžiaga po džiovinimo turi būti laikoma tokiomis sąlygomis, kurios neleidžia kontaktuoti su atmosferos oru (eksikacija, vyniojimas ir kt.).

medžiagų balansas.

Tunelinė džiovykla dažniausiai laikoma mokomoji, nes. ji turi transporto priemones vežimėlių pavidalu (džiovinamos plytos, mediena ir kt.). Montavimo schema parodyta 172 pav.

172 pav. Tunelinės džiovyklės diagrama.

1 ventiliatorius, 2 šildytuvai, 3 džiovintuvai, 4 vežimėliai, 5 išmetamo oro perdirbimo linija.

Pavadinimai:

Oro suvartojimas ir parametrai prieš šildytuvą, po jo ir po džiovyklės.

mus supančios atmosferos oras yra dujų mišinys. Beveik visada šlapia. Vandens garai, skirtingai nei kiti mišinio komponentai, gali būti ore tiek perkaitinti, tiek prisotinti. Vandens garų kiekis ore kinta tiek jį apdorojant drėgme tiek tiekimo vėdinimo sistemose ir oro kondicionieriuose, tiek patalpoje oru pasisavinant drėgmę. Sausoje drėgno oro dalyje dažniausiai yra (pagal tūrį): apie 75 % azoto, 21 % deguonies, 0,03 % anglies dioksido ir nedidelis kiekis inertinių dujų – argono, neono, helio, ksenono, kriptono), vandenilio, ozono ir kt. . Nurodytos oro dujų mišinio sudedamosios dalys sudaro sausą jo dalį, kitą dalį oro masės tai vandens garai.

Oras traktuojamas kaip idealių dujų mišinys, leidžiantis naudojant termodinamikos dėsnius gauti skaičiavimo formules.

Pagal Daltono dėsnį, kiekviena mišinio dujos, sudarančios orą, užima savo tūrį, turi savo dalinį slėgį.

Pi ,

ir turi tokią pačią temperatūrą kaip ir kitos šio mišinio dujos.

Dėmesio! Svarbus apibrėžimas:

Kiekvieno mišinio komponento dalinių slėgių suma yra lygi bendram oro barometriniam slėgiui.

B = Σ R i , Pa.

Apsvarstykite sampratą, kas yra dalinis slėgis ?

Dalinis slėgis- tai slėgis, kurį turėtų dujų, kurios yra šio mišinio dalis, jei jų būtų toks pat kiekis, tūris ir temperatūra kaip ir mišinyje.

Vėdinimo skaičiavimuose drėgną orą laikome dvejetainiu mišiniu, t.y. dviejų dujų mišinys, susidedantis iš vandens garų ir sauso oro. Sausą oro dalį sąlyginai priimame kaip vienalytes dujas.

Šiuo būdu, barometrinis slėgis lygi sauso oro dalinių slėgių sumai P r.v. ir vandens garai P p , t.y.,

B = P r.v. +P p

Įprastomis patalpų sąlygomis, kai vandens garų slėgis R p maždaug lygus 15 mm. rt. Art., antrojo nario dalis P r.v. barometrinio slėgio formulėje, atsižvelgiant į drėgno ir sauso oro tankio skirtumą, ceteris paribus yra tik 0,75% sauso oro tankio. ρ r.v. . Todėl mūsų inžineriniuose skaičiavimuose daroma prielaida, kad

ρ oro. = ρ r.v.

Vėdinimo procesuose keičiantis oro drėgmei, jo sausos dalies masė išlieka nepakitusi. Remiantis tuo, įprasta priskirti ore esančių vandens garų masę 1 kg. sausa oro dalis.

Eikime tiesiai prie tų fizikinių dydžių, kurie lemia drėgno oro parametrus. Būtent šių parametrų derinys lemia drėgno oro būklę:

yra vertybė, kuri apibūdina kūno šilumos laipsnis. Tai yra vidutinės molekulių transliacinio judėjimo kinetinės energijos matas. Šiuo metu naudojama Celsijaus temperatūros skalė ir Kelvino termodinaminė temperatūros skalė, kuri remiasi antruoju termodinamikos dėsniu. Tarp temperatūrų, išreikštų Kelvino laipsniais ir Celsijaus laipsniais, yra ryšys, būtent:

T, K = 273,15 + t °C

Svarbu pažymėti, kad būsenos parametras yra absoliuti temperatūra, išreikšta Kelvinais, tačiau absoliučios skalės laipsnis skaitine prasme lygus Celsijaus laipsniui, t.y.

dT = dt.

Oro drėgmę apibūdina joje esančių vandens garų masė. Vadinama vandens garų masė gramais 1 kg sausos drėgno oro dalies oro drėgnumas d, g/kg.

Vertė d yra lygus:

kur: B - barometrinis slėgis, lygus sauso oro dalinių slėgių sumai.
P r.v. ir vandens garai P p ;
P p yra dalinis vandens garų slėgis nesočiame drėgname ore.

Vertė φ lygus vandens garų dalinio slėgio santykiui nesočiame drėgname ore P p. iki dalinio vandens garų slėgio prisotintame drėgname ore P n.p. esant tokiai pačiai temperatūrai ir barometriniam slėgiui, t.y.

Esant 100% santykinei oro drėgmei, oras visiškai prisotinamas vandens garų, ir jis vadinamas prisotintas drėgno oro , o šiame ore esantys vandens garai yra prisotinti.

Jeigu φ < 100%, tada ore yra perkaitintų vandens garų ir jis vadinamas neprisotintas drėgnas oras .

Sočiųjų vandens garų slėgis priklauso tik nuo temperatūros. Jo vertė nustatoma eksperimentiniu būdu ir pateikiama specialiose lentelėse. Yra keletas formulių, aproksimuojančių priklausomybę Pn.p. in Pa arba viduje mm. rt. Šv. nuo temperatūros viduje t °C.

Pavyzdžiui, teigiamos temperatūros regionui nuo 0°C ir didesnis nei sočiųjų vandens garų slėgis Pa, apytiksliai išreikštas priklausomybe:

P n.p. \u003d 479 + (11,52 + 1,62 t) 2, Pa

Naudojant santykinės drėgmės sąvoką φ , drėgmės kiekį ore galima apibrėžti kaip

Vėdinimo procesams temperatūros diapazonas yra pastovi vertė ir yra lygus

Iš r.v. = 1,005 kJ/(kg ×°C).

Įprastuose vėdinimo procesuose temperatūros diapazone ši vertė gali būti laikoma pastovia ir lygi

C p = 1,8 kJ/(kg × °C).

J r.v. = C r.v. × t ,

kur: t yra oro temperatūra, °C.

Sauso oro entalpija J r.v. adresu t = 0°C imami lygūs 0.

už vandenį at t = 0°C yra lygus 2500 kJ/kg.

ore esant savavališkai temperatūrai t, yra

J p \u003d 2500 + 1,8 t.

susideda iš jo sausos dalies entalpijos ir vandens garų entalpijos.

Entalpija J drėgnas oras, nurodytas 1 kg sausa drėgno oro dalis kJ/kg, esant savavališkai temperatūrai t ir savavališkas drėgmės kiekis d, yra lygus:

kur: 1,005 – C r.v. sauso oro šiluminė talpa, _kJ/(kg×°C);
2500 – r specifinė garavimo šiluma, kJ/(kg×°С);
1,8 – C p vandens garų šiluminė talpa, kJ/(kg×°С).

Jei oras neša gryna šiluma, kaista, t.y. jo temperatūra pakyla. Kaitinant drėgną orą, pasikeičia entalpija, pasikeitus sausos oro dalies ir vandens garų temperatūrai. Kai tos pačios temperatūros vandens garai patenka į orą iš išorinių šaltinių (izoterminis garų drėkinimas), latentinis karštis garinimas. Didėja ir drėgno oro entalpija, nes prie sausos oro dalies entalpijos pridedama vandens garų entalpija. Tuo pačiu metu oro temperatūra beveik nekinta, todėl buvo įvestas šis terminas - latentinė šiluma.

Apskritai drėgno oro entalpiją sudaro jautri ir latentinė šiluma, todėl entalpija kartais vadinama bendra šiluma.

Norėdami atlikti tolesnius vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemų skaičiavimus, mums reikia šių pagrindinių drėgno oro parametrų:

temperatūros t in , °C ;
Drėgmės kiekis d in , g/kg ;
santykinė drėgmė φ in , % ;
šilumos kiekis J in , kJ/kg ;
kenksmingų priemaišų koncentracija NUO , mg/m3 ;
judėjimo greitis V in , m/sek.

Atmosferos oras beveik visada drėgnas dėl vandens išgaravimo iš atvirų rezervuarų į atmosferą, taip pat dėl organinio kuro degimo, susidarant vandeniui ir kt. Įkaitintas atmosferinis oras labai dažnai naudojamas įvairių medžiagų džiovinimui džiovinimo kamerose ir kt technologiniai procesai. Santykinis vandens garų kiekis ore taip pat yra vienas iš svarbiausių klimato komforto komponentų gyvenamosiose patalpose ir patalpose. ilgalaikis saugojimas maisto produktai ir pramonės gaminiai. Šios aplinkybės lemia drėgno oro savybių tyrimo ir džiovinimo procesų skaičiavimo svarbą.

Čia nagrinėsime drėgno oro termodinaminę teoriją, daugiausia siekdami išmokti apskaičiuoti drėgnos medžiagos džiūvimo procesą, t.y. išmokti apskaičiuoti oro srautą, kuris užtikrintų reikiamą medžiagos džiūvimo greitį esant nurodytiems džiovyklos parametrams, taip pat apsvarstyti oro kondicionavimo ir kondicionavimo įrenginių analizę ir skaičiavimą.

Vandens garai, esantys ore, gali būti perkaitinti arba prisotinti. Tam tikromis sąlygomis ore esantys vandens garai gali kondensuotis; tada drėgmė iškrenta rūko (debesų) pavidalu arba paviršius rasoja – iškrenta rasa. Nepaisant to, nepaisant fazių virsmų, vandens garai drėgname ore gali būti labai tiksliai laikomi idealiomis dujomis iki sausos prisotintos būsenos. Iš tiesų, pavyzdžiui, esant temperatūrai t\u003d 50 ° C sočiųjų vandens garų slėgis ps = 12300 Pa ir specifinis tūris. Turint omenyje, kad dujų konstanta vandens garams

tie. esant šiems parametrams, net prisotinti vandens garai, kurių paklaida ne didesnė kaip 0,6%, elgiasi kaip idealios dujos.

Taigi drėgną orą laikysime idealių dujų mišiniu su vieninteliu įspėjimu, kad būsenose, artimose soties, vandens garų parametrai bus nustatyti iš lentelių ar diagramų.

Leiskite pristatyti keletą sąvokų, apibūdinančių drėgno oro būklę. Įleiskite 1 m 3 erdvės pusiausvyros būsenos drėgno oro. Tada sauso oro kiekis šiame tūryje pagal apibrėžimą bus sauso oro tankis ρ sv (kg / m 3) ir atitinkamai vandens garų kiekis ρ VP (kg / m 3). Toks vandens garų kiekis vadinamas absoliuti drėgmė drėgnas oras. Drėgno oro tankis akivaizdžiai bus

Šiuo atveju reikia turėti omenyje, kad sauso oro ir vandens garų tankiai turi būti skaičiuojami esant atitinkamiems daliniams slėgiams taip, kad

tie. Daltono dėsnį laikome galiojančiu drėgnam orui.

Jei svarbaus oro temperatūra yra t, tada

Dažnai vietoj vandens garų tankio, t.y. vietoj absoliučios drėgmės drėgnam orui būdingas vadinamasis Drėgmės kiekis d, kuris apibrėžiamas kaip vandens garų kiekis 1 kg sauso oro. Drėgmės kiekiui nustatyti d paskirstykite šiek tiek tūrio drėgname ore V 1, tokia, kad sauso oro masė jame būtų 1 kg, t.y. matmuo V 1 mūsų atveju yra m 3 / kg Šv. Tada drėgmės kiekis šiame tūryje bus d kg VP / kg Šv. Akivaizdu, kad drėgmės kiekis d susijusi su absoliučia drėgme ρ vp. Tiesą sakant, drėgno oro masė pagal tūrį V 1 lygus

Bet kadangi tomas V 1 pasirinkome taip, kad jame būtų 1 kg sauso oro, tada akivaizdžiai . Antrasis terminas pagal apibrėžimą yra drėgmės kiekis d, t.y.

Sausą orą ir vandens garus laikant idealiomis dujomis, gauname

Atsižvelgdami į tai, nustatome ryšį tarp drėgmės kiekio ir dalinio vandens garų slėgio ore

Pakeisdami čia skaitines reikšmes, pagaliau turime

Kadangi vandens garai vis dar nėra idealios dujos ta prasme, kad jų dalinis slėgis ir temperatūra yra daug žemesni už kritinius, drėgname ore negali būti savavališko kiekio drėgmės garų pavidalu. Pavaizduokime tai diagrama. p–v vandens garai (žr. 1 pav.).

Tegul pradinė vandens garų būsena drėgname ore pavaizduota tašku C. Jei dabar esant pastoviai temperatūrai t Pridėjus drėgmės garų pavidalu į drėgną orą, pavyzdžiui, išgarinus vandenį nuo atviro paviršiaus, taškas, rodantis vandens garų būseną, judės išilgai izotermos. t C = const į kairę. Vandens garų tankis drėgname ore, t.y. padidės jo absoliuti drėgmė. Šis absoliučios drėgmės padidėjimas tęsis tol, kol vandens garai tam tikroje temperatūroje t C netaps sausai prisotintas (būsena S). Tolesnis absoliučios drėgmės padidėjimas tam tikroje temperatūroje yra neįmanomas, nes vandens garai pradės kondensuotis. Taigi didžiausia absoliučios drėgmės reikšmė tam tikroje temperatūroje yra sausų sočiųjų garų tankis šioje temperatūroje, t.y.

Absoliučios drėgmės tam tikroje temperatūroje ir didžiausios galimos absoliučios drėgmės toje pačioje temperatūroje santykis vadinamas drėgno oro santykine drėgme, t.y. pagal apibrėžimą mes turime

Galimas ir kitas garų kondensacijos drėgname ore variantas, būtent izobarinis drėgno oro aušinimas. Tada dalinis vandens garų slėgis ore išlieka pastovus. Diagramos taškas C p–v pasislinks į kairę išilgai izobaro iki taško R. Toliau pradės kristi drėgmė. Tokia situacija labai dažnai pasitaiko vasaros metu nakties metu, kai oras vėsta, kai ant šaltų paviršių krenta rasa ir ore susidaro rūkas. Dėl šios priežasties taško R temperatūra, kurioje pradeda kristi rasa, vadinama rasos tašku ir žymima t R. Ji apibrėžiama kaip soties temperatūra, atitinkanti tam tikrą dalinį garų slėgį

Drėgno oro entalpija 1 kg sauso oro apskaičiuojama sumuojant

atsižvelgiama į tai, kad sauso oro ir vandens garų entalpijos matuojamos nuo 0 o C temperatūros (tiksliau, nuo vandens trigubo taško temperatūros, lygios 0,01 o C).

Paskaita DŽIOVINIMAS.

Džiovinimas yra drėgmės pašalinimo iš kietosios medžiagos jį išgarinant ir pašalinant susidariusius garus.

Dažnai prieš terminį džiovinimą naudojami mechaniniai drėgmės pašalinimo metodai (išspaudimas, nusodinimas, filtravimas, centrifugavimas).

Visais atvejais džiovinant garų pavidalu, pašalinami lakieji komponentai (vanduo, organinis tirpiklis ir kt.)

Pagal fizinę esmę džiovinimas yra jungties šilumos, masės perdavimo procesas, kuris yra sumažintas iki drėgmės judėjimo veikiant šilumai nuo išdžiovintos medžiagos gylio iki jos paviršiaus ir vėlesnio išgaravimo. Džiūvimo procese šlapias kūnas linkęs į pusiausvyros būseną su aplinką, todėl jo temperatūra ir drėgmės kiekis paprastai priklauso nuo laiko ir koordinačių.

Praktikoje ši sąvoka naudojama drėgmės v, kuris apibrėžiamas taip:

(5.2)

Jei tada tada

Pagal šilumos tiekimo būdą yra:

Konvekcinis džiovinimas, atliekamas tiesiogiai kontaktuojant medžiagai ir džiovinimo priemonei;

Kontaktinis (laidus) džiovinimas, šiluma perduodama medžiagai per juos skiriančią sienelę;

Radiacinis džiovinimas – perduodant šilumą infraraudonaisiais spinduliais;

Džiovinimas šalčiu, kai drėgmė pašalinama iš užšaldytos medžiagos (dažniausiai vakuume);

Dielektrinis džiovinimas, kurio metu medžiaga džiovinama aukšto dažnio srovių srityje.

Naudojant bet kokį džiovinimo būdą, medžiaga liečiasi su drėgnu oru. Dažniausiai vanduo pašalinamas iš medžiagos, todėl dažniausiai galvojama apie sauso oro – vandens garų sistemą.

Drėgmės parametrai.

Sauso oro ir vandens garų mišinys yra drėgnas oras. Drėgno oro parametrai:

Santykinė ir absoliuti drėgmė;

Šilumos talpa ir entalpija.

Drėgnas oras, žemai P Ir T, gali būti laikomas dvejetainiu idealių dujų – sauso oro ir vandens garų mišiniu. Tada pagal Daltono dėsnį galime rašyti:

(5.3)

kur P– garų-dujų mišinio slėgis , p c g yra dalinis sauso oro slėgis, yra dalinis vandens garų slėgis.

Laisvas arba perkaitintas garas – duota T ir R jis nesikondensuoja. Didžiausias galimas garų kiekis dujose, virš kurio susidaro kondensacija, atitinka soties sąlygas tam tikroje T ir dalinis slėgis .

Atskirkite absoliučią, santykinę oro drėgmę ir drėgmės kiekį.

Absoliuti drėgmė yra vandens garų masė drėgno oro tūrio vienetui (kg / m 3). Absoliučios drėgmės sąvoka sutampa su garų tankio, esant temperatūrai T ir daliniam slėgiui, samprata .

Santykinė drėgmė yra vandens garų kiekio ore ir didžiausio galimo tam tikromis sąlygomis santykis arba garų tankio tam tikromis sąlygomis ir sočiųjų garų tankio santykis tomis pačiomis sąlygomis:

Pagal idealių dujų Mendelejevo-Klaiperono būsenos lygtį laisvos ir prisotintos būsenos garams, turime:

Ir (5.5)

Čia M p yra vieno molio garų masė kg, R yra dujų konstanta.

Atsižvelgiant į (5.5), (5.4) lygtis yra tokia:

Santykinė drėgmė lemia džiovinimo medžiagos (oro) drėgnumą.

čia G P yra garo masė (masės srautas), L yra absoliučiai sausų dujų masė (masės srautas). Dydžius G P ir L išreiškiame per idealių dujų būsenos lygtį:

Tada santykis (5.7) transformuojamas į formą:

(5.8)

1 molio sauso oro masė kilogramas.

Pristatome ir svarstydamas mes gauname:

(5.9)

Oras-vanduo garų sistemai , . Tada mes turime:

(5.10)

Taigi, buvo nustatytas ryšys tarp drėgmės kiekio x ir santykinės oro drėgmės φ.

Specifinė šiluma drėgnos dujos imamos kaip papildoma sausų dujų ir garo šiluminė talpa.

Savitoji šlapių dujų šiluma c 1 kg sausų dujų (oro):

(5.11)

kur yra sausų dujų savitoji šiluma, garų savitoji šiluma.

Savitoji šiluminė talpa, nurodyta 1 kilogramas garų ir dujų mišinys:

(5.12)

Paprastai naudojamas skaičiavimuose iš.

Savitoji drėgno oro entalpija H reiškia 1 kg absoliučiai sauso oro ir yra nustatoma esant tam tikrai oro temperatūrai T kaip absoliučiai sauso oro ir vandens garų entalpijų suma:

(5.13)

Specifinė perkaitinto garo entalpija nustatoma pagal šią išraišką.

Ankstesnis straipsnis: Sapnų aiškinimas pagal Koraną ir Suną Kitas straipsnis: Ašura – lemtinga diena žmonijos istorijoje