Predavanje SUŠENJE.

Sušenje je proces uklanjanja vlage iz krutih tvari isparavanjem i uklanjanjem rezultirajućih isparenja.

Često termičkom sušenju prethodi mehanička metoda uklanjanja vlage (odvajanje, taloženje, filtriranje, centrifugiranje).

U svim slučajevima pri sušenju u obliku para isparava isparljiva komponenta (voda, organsko otapalo itd.).

Po svojoj fizičkoj prirodi sušenje je proces zajedničke topline, prijenosa mase i svodi se na kretanje vlage pod utjecajem topline iz dubine osušenog materijala na njegovu površinu i naknadnog isparavanja. Tijekom procesa sušenja vlažno tijelo ima tendenciju ravnoteže s okolinom, pa su njegova temperatura i sadržaj vlage uglavnom funkcija vremena i koordinata.

U praksi se taj koncept koristi vlaga  v, koja je definirana kao:

(5.2)

Ako onda

Prema načinu snabdijevanja toplinom razlikuju:

Konvektivno sušenje, izvedeno izravnim dodirom materijala i sredstva za sušenje;

Kontaktno (provodljivo) sušenje, toplina se prenosi na materijal kroz zid koji ih razdvaja;

Sušenje zračenjem - prijenosom topline infracrvenim zračenjem;

Sušenjem smrzavanjem, pri čemu se vlaga uklanja iz materijala u smrznutom stanju (obično u vakuumu);

Dielektrično sušenje, pri kojem se materijal suši u polju visokofrekventnih struja.

U bilo kojoj metodi sušenja materijal je u kontaktu s vlažnim zrakom. U većini slučajeva voda se uklanja iz materijala, pa se obično smatra sustav suvog zraka - vodena para.

Parametri vlažnog zraka.

Mješavina suvog zraka i vodene pare je vlažan zrak. Parametri vlažnog zraka:

Relativna i apsolutna vlaga;

Kapacitet topline i entalpija.

Vlažan vazduh, sa malim Str  i T  može se smatrati binarnom mješavinom idealnih plinova - suvog zraka i vodene pare. Tada prema Daltonovom zakonu možete napisati:

(5.3)

gde Str  - tlak smjese pare i plina , p c g- parcijalni pritisak suvog vazduha, - parcijalni pritisak vodene pare.

Slobodna ili pregrijana para - s podacima T i P  ne kondenzuje. Najveći mogući udio pare u plinu iznad kojeg se primjenjuje kondenzacija odgovara određenim uvjetima zasićenja Ti parcijalni pritisak .

Razlikovati između apsolutne, relativne vlažnosti i sadržaja vlage u zraku.

Apsolutna vlaga  Je masa vodene pare po jedinici volumena vlažnog zraka (kg / m 3). Koncept apsolutne vlage podudara se s konceptom gustoće pare pri temperaturi T i parcijalnom tlaku .

Relativna vlaga- ovo je omjer količine vodene pare u zraku do maksimalno mogućeg, pod danim uvjetima, ili omjera gustoće pare u tim uvjetima i gustoće zasićene pare pod istim uvjetima:

Prema jednačini stanja idealnog plina Mendeleev - Klaiperon za paru u slobodnom i zasićenom stanju, imamo:

  i (5.5)

Ovdje je M p masa jednog mola pare u kg, R je konstanta plina.

U pogledu (5.5) jednadžba (5.4) ima oblik:

Relativna vlaga određuje vlažnost kapaciteta sredstva za sušenje (zraka).

Evo G P  - masa (masni protok) pare, L - masa (protok mase) apsolutno suvog plina. Izražavamo količine G P i L jednadžbom stanja idealnog plina:

,

Tada se odnos (5.7) transformira u oblik:

(5.8)

Masa 1 mol suvog zraka po kg

Predstavljamo   i dato   dobijamo:

(5.9)

Za sistem zrak - vodena para ,   . Onda imamo:

(5.10)

Dakle, uspostavlja se odnos između sadržaja vlage x i relativne vlažnosti zraka zraka.

Specifična toplota  vlažni plin uzima se kao aditivni toplinski kapacitet suhog plina i pare.

Specifična toplina vlažnog plina cvezano za 1 kg suhog plina (zraka):

(5.11)

gdje je specifična toplina suvog plina, specifična toplina pare.

Specifična toplina navedena na 1 kg  mješavina plina i pare:

(5.12)

Kod izračuna obično koristite sa.

Specifična entalpija vlažnog zraka N  odnosi se na 1 kg apsolutno suvog zraka i određuje se pri određenoj temperaturi zraka T kao zbroj entalpija apsolutno suvog zraka i vodene pare:

(5.13)

Specifična entalpija pregrijane pare određena je sljedećim izrazom.

Atmosferski zrak je mješavina plinova (dušika, kisika, plemenitih plinova itd.) S određenom količinom vodene pare. Količina vodene pare koja se nalazi u zraku je ključna za procese koji se odvijaju u atmosferi.

Vlažan vazduh  - mješavina suvog zraka i vodene pare. Poznavanje njegovih svojstava potrebno je za razumijevanje i izračunavanje tehničkih uređaja poput sušara, sistema grijanja i ventilacije itd.

Naziva se vlažan zrak koji sadrži maksimalnu količinu vodene pare pri određenoj temperaturi zasićen. Zva se zrak, koji ne sadrži najveću moguću količinu vodene pare pri datoj temperaturi nezasićene. Nezasićeni vlažni zrak sastoji se od mješavine suvog zraka i pregrijane vodene pare, a zasićeni vlažni zrak sastoji se od suhog zraka i zasićene vodene pare. Vodena para obično se nalazi u zraku u malim količinama i u većini slučajeva u pregrijanom stanju, pa na nju važe zakoni idealnih gasova.

Pritisak vlažnog vazduha Inprema Daltonovom zakonu jednaka je zbroju parcijalnih pritisaka suvog zraka i vodene pare:

B \u003d p B + p P, (2.1)

gde In  - barometarski pritisak, Pa, p In, p p  - parcijalni pritisak suvog vazduha i vodene pare, Pa.

Tokom izobarnog hlađenja nezasićenog vlažnog zraka, može se postići stanje zasićenja. Kondenzacija vodene pare sadržane u zraku, stvaranje magle ukazuju na dostignuće tačke rose  ili temperatura rosišta. Tačka rose je temperatura do koje se vlažan zrak mora hladiti pod konstantnim pritiskom da bi postao zasićen.

Tačka rose ovisi o relativnoj vlažnosti. Pri visokoj relativnoj vlažnosti, točka rosišta je blizu stvarne temperature zraka.

Apsolutna vlaga ρ P  određuje masu vodene pare sadržane u 1 m 3 vlažnog zraka.

Relativna vlaga φ  određuje stupanj zasićenosti zraka vodenom parom:

tj. omjer stvarne apsolutne vlage ρ P  do najveće moguće apsolutne vlage u zasićenom zraku ρ N  na istoj temperaturi.

Za zasićen zrak φ \u003d 1 ili 100%, a za nezasićeni vlažni zrak φ < 1.

Sadržaj vlage izražen djelomičnim pritiscima:

(2.4)

Kao što se vidi iz jednadžbe (2.4) s povećanjem parcijalnog tlaka p p  sadržaj vlage dpovećavajući se.

Entalpija vlažnog zraka jedan je od njegovih glavnih parametara i široko se koristi u proračunima postrojenja za sušenje, ventilacije i klimatizacijskih uređaja. Entalpija vlažnog zraka naziva se jediničnom masom suvog zraka (1 kg) i određuje se kao zbroj entalpija suhog zraka ja unutra  i vodena para i PkJ / kg:

i \u003d i B + i P ∙ d(2.5)

id - mokri vazdušni grafikon

id  - 1918. godine predložen je dijagram vlažnog vazduha. prof. L.K. Ramzin. Na dijagramu (slika 2.1) vrijednosti sadržaja vlage prikazane su na osi apscese d, g / kg, a duž ordinacijske osi - entalpija i  vlažan zrak, kJ / kg, odnosi se na 1 kg suhog zraka. Da biste bolje iskoristili područje linijskog grafikona i\u003d const nacrtan pod uglom od 135 ° prema linijama d\u003d const i vrednosti d  položeni na vodoravnoj liniji. Izoterme ( t\u003d const) crtaju se kao ravne linije.

By id  - dijagram vlažnog zraka za svako stanje vlažnog zraka može odrediti temperaturu tačke rose. Da biste to učinili, iz tačke koja karakteriše stanje zraka potrebno je nacrtati vertikalu (liniju d\u003d const) prije prelaska linije φ \u003d 100%. Izoterma koja prolazi kroz dobivenu točku odredit će željenu točku rosišta vlažnog zraka.

Krivulja zasićenja φ \u003d Podeljeno 100% id  - dijagram za gornju regiju nezasićenog vlažnog zraka i donju regiju prenasičenog, u kojoj je vlaga u stanju ispuštanja (magla).

id  - dijagram se može koristiti za rješavanje problema vezanih uz sušenje materijala. Postupak sušenja sastoji se od dva postupka: zagrijavanja vlažnog zraka i njegovog vlaženja, zbog isparavanja vlage iz osušenog materijala.

Sl. 2.1. id  - karta vlažnog vazduha

Proces grijanja  nastavlja sa konstantnim udjelom vlage ( d\u003d const) i prikazan je na id  - grafikon s okomitom linijom 1-2   (Sl. 2.1). Razlika entalpije u dijagramu određuje količinu topline potrošene na zagrijavanje 1 kg suhog zraka:

Q \u003d M B∙(i 2 - i 1), (2.6)

Savršen proces zasićenja  vlaga u komori za sušenje javlja se pri stalnoj entalpiji ( i\u003d const), a linija je predstavljena 2-3 ′. Razlika u sadržaju vlage daje količinu vlage koja se oslobađa u komori za sušenje sa svakim kilogramom zraka:

M P \u003d M U∙(d 3 - d 2), (2.7)

Pravi postupak sušenja popraćen je smanjenjem entalpije, tj. i≠ const i predstavljen je pravom linijom 2-3 .

REAL GASES

1. Apsolutna vlaga.

Masna količina pare u 1 m 3 zraka -

2. Relativna vlaga.

Odnos masene količine pare u smjesi pare-zraka i maksimalne moguće količine pri istoj temperaturi

(143)

Jednadžba Mendeleev-Clapeyron:

Za par

Od:

Za određivanje relativne vlažnosti zraka koristi se uređaj "psihrometra" koji se sastoji od dva termometra: mokrog i suvog. Razlika u očitanjima termometra graduira se u vrijednosti.

3. Sadržaj vlage.

Količina pare u smjesi na 1 kg suhog zraka.

Pretpostavimo da imamo 1 m 3 zraka. Njegova masa je.

Ovaj kubni metar sadrži: - kg pare, - kg suvog zraka.

Očigledno: .

4. Enttalpija vazduha.

Sastoji se od dvije količine: entalpije suvog zraka i pare.

5. Tačka rose.

Temperatura na kojoj plin određenog stanja, kada se hladi sa konstantnim sadržajem vlage (d \u003d const), postaje zasićen (\u003d 1,0), naziva se tačkom rosišta.

6. Temperatura vlažnog termometra.

Temperatura na kojoj plin pri interakciji s tečnošću, hlađenjem konstantnom entalpijom (J \u003d const), postaje zasićen (\u003d 1,0), naziva se temperaturom vlažnog termometra t M.

Dijagram klimatizacije.

Dijagram je sačinio domaći naučnik Ramzin (1918), a predstavljen je na slici 169.

Dijagram je prikazan za prosječni atmosferski tlak P \u003d 745 mm Hg. Čl. a u stvari je izobar ravnoteže parnog sistema - suvog vazduha.

Koordinatne osi J-d dijagrama su zakretane pod kutom 135 0. Ispod je kosa linija za određivanje parcijalnog tlaka vodene pare P n. Parcijalni pritisak suvog zraka

Krivulja zasićenja (\u003d 100%) nacrtana je na gornjem dijagramu. Proces sušenja na dijagramu može biti predstavljen samo iznad ove krivulje. Za proizvoljnu točku "A" "na Ramzinovom dijagramu mogu se odrediti sljedeći zračni parametri:

Sl. 169.   J-d dijagram stanja vlažnog zraka.

Statično sušenje.

Na primjer, konvektivnim sušenjem, na primjer, sa zrakom, vlažni materijal djeluje, kontaktira sa smjesom isparenja-zraka, u kojoj je parcijalni tlak vodene pare. Vlaga može ostaviti materijal u obliku pare ako je parcijalni pritisak pare u tankom graničnom sloju iznad površine materijala ili, kako kažu, u materijalu R m veći.

Pokretačka snaga postupka sušenja (Dalton, 1803)

(146)

U ravnoteži \u003d 0. Sadržaj vlage u materijalu koji odgovara stanju ravnoteže naziva se ravnotežnim sadržajem vlage (U p).

Napravimo eksperiment. U komoru sušilice na određenoj temperaturi (t \u003d const) duže vrijeme stavljamo apsolutno suhu tvar. Na određenom zraku u kabinetu sadržaj vlage u materijalu dostići će U p. Promjenom možete dobiti krivulju (izotermu) sorpcije vlage prema materijalu. Sa smanjenjem, krivulja desorpcije.

  Sl. 170 prikazuje krivulju sorpcije - desorpcije vlažnog materijala (ravnotežna izoterma).

Sl. 170.   Izoterma ravnoteže vlažnog materijala sa zrakom.

1 oblast higroskopnog materijala, 2 higroskopska tačka, 3 oblast vlažnog materijala, 4 oblast sorpcije, 5 regija desorpcije, 6 oblast sušenja.

Razlikovati ravnotežne krivulje:

1. higroskopski

2. nehigroskopski materijal.

  Izoterme su prikazane na slici 171.

Sl. 171.   Izoterme ravnoteže.

a) higroskopski, b) nehigroskopski materijal.

Relativna vlaga u sušilici i u atmosferi.

Nakon sušara, kada je u kontaktu s atmosferskim zrakom, higroskopski materijal značajno povećava udio vlage u (Sl. 171 a) zbog adsorpcije vlage iz zraka. Stoga higroskopni materijal nakon sušenja treba skladištiti u uvjetima koji ne dopuštaju kontakt s atmosferskim zrakom (isušivanje, zamotavanje itd.).

Materijalna ravnoteža.

  Kao studenti obično uzimaju sušnicu za tunele, jer posjeduje vozila u obliku kolica (sušačke cigle, drva itd.). Dijagram instalacije prikazan je na slici 172.

Sl. 172.   Shema tunela za sušenje.

1-ventilator, 2-grijač zraka, 3 sušilica, 4-kolica, 5-linijsko recikliranje ispušnog zraka.

Oznake:

Protok zraka i parametri zraka prije grijača, nakon njega i nakon sušilice.

Sl. 1. Prikaz procesa obrade zraka na d-h dijagramu

Sl. 2. Slika na d-h dijagramu klima uređaja

Ključni pojmovi i definicije

Atmosferski zrak je ne-stratificirana mješavina plinova (N2, O2, Ar, CO2, itd.), Koja se naziva suh zrak i vodena para. Klima su karakterizirani: temperatura t [° C] ili T [K], tlak barometrijski rb [Pa], apsolutni podređeni \u003d rb + 1 [bar] ili djelomični rpar, gustoća ρ [kg / m3], specifična entalpija (sadržaj topline) h [kJ / kg]. Stanje vlage u atmosferskom zraku karakterizira apsolutna vlaga D [kg], relativna ϕ [%] ili sadržaj vlage d [g / kg]. Atmosferski tlak zraka rb zbroj parcijalnih tlaka suhog zraka pc i vodene pare rp (Daltonov zakon):

pb \u003d pc + pn. (1)

Ako se plinovi mogu pomiješati u bilo kojoj količini, tada zrak može sadržavati samo određenu količinu vodene pare, jer parcijalni tlak vodene pare u smjesi ne može prijeći parcijalni tlak zasićenja pH ovih para pri određenoj temperaturi. Postojanje ograničavajućeg djelomičnog tlaka zasićenja očituje se u tome što se sva kondenzirana viška vodene pare koja prelazi ovu količinu kondenzira.

U tom slučaju može doći do pada vlage u obliku kapi vode, ledenih kristala, magle ili ogrtača. Najmanji udio vlage u zraku može se dovesti na nulu (pri niskim temperaturama), a najveći - oko 3 masenih% ili 4 zapreminskih%. Apsolutna vlaga D je količina pare [kg] sadržana u jednom kubnom metru vlažnog zraka:

gdje je Mn masa pare, kg; L je zapremina vlažnog zraka, m3. U praktičnim proračunima sadržaj vlage uzima se kao jedinica mjere koja karakterizira sadržaj pare u vlažnom zraku. Sadržaj vlage zraka d je količina pare sadržana u količini vlažnog zraka, koja se sastoji od 1 kg suhog zraka i MW [g] pare:

d \u003d 1000 (Mp / Mek), (3)

gdje je MC masa suvog dijela vlažnog zraka, kg. Relativna vlaga ϕ ili stupanj vlažnosti, ili higrometar, odnosi se na omjer parcijalnog tlaka vodene pare i parcijalnog tlaka zasićene pare, izražen u postocima:

ϕ \u003d (rp / pn) 100% ≈ (d / dp) 100%. (4)

Relativna vlažnost zraka može se odrediti mjerenjem brzine isparavanja vode. Naravno, što je vlaga niža, to će aktivnije biti isparavanje vlage. Ako je termometar omotan vlažnom krpom, očitavanja termometra će se smanjiti u odnosu na suhi termometar. Razlika u očitanju temperature suvih i vlažnih termometra daje određenu vrijednost stupnja vlažnosti atmosferskog zraka.

Specifična toplina zraka c je količina topline potrebne za zagrijavanje 1 kg zraka po 1 K. Specifična toplina suhog zraka pri konstantnom tlaku ovisi o temperaturi, međutim za praktične proračune SCR sustava, specifična toplina suhog i vlažnog zraka je:

ssv \u003d 1 kJ / (kg⋅K) \u003d 0,24 kcal / (kg⋅K) \u003d 0,28 W / (kg⋅K), (5)

Specifična toplina vodene pare cp jednaka je:

cn \u003d 1,86 kJ / (kg⋅K) \u003d 0,44 kcal / (kg⋅K) \u003d 0,52 W / (kg⋅K), (6)

Suva ili prividna toplina - toplota koja se dodaje ili uklanja iz zraka bez promjene stanja nakupljanja pare (promjene temperature). Latentna toplina je toplina koja ide u promjenu stanja nakupljanja pare bez promjene temperature (na primjer, sušenjem). Enttalpija (sadržaj topline) vlažnog zraka hv.v je količina topline sadržana u volumenu vlažnog zraka, čiji suhi dio teži 1 kg.

Inače, ovo je količina topline koja je potrebna za zagrijavanje od nula do određene temperature tolika količina zraka, čiji je suhi dio 1 kg. Obično uzimaju specifičnu entalpiju zraka h \u003d 0 pri temperaturi zraka t \u003d 0 i udjelu vlage d \u003d 0. Entalpija suvog zraka hc.v jednaka je:

hc.v \u003d ct \u003d 1.006t [kJ / kg], (7)

gdje je c specifična toplina zraka, kJ / (kg⋅K). Entalpija 1 kg vodene pare jednaka je:

hv.p \u003d 2500 + 1,86t [kJ / kg], (8)

gdje je 2500 latentna toplina isparavanja 1 kg vode pri temperaturi nula stepeni, kJ / kg; 1,86 je toplinski kapacitet vodene pare, kJ / (kg⋅K). Pri temperaturi vlažnog zraka t i sadržaja vlage od d, entalpija vlažnog zraka je:

hvv \u003d 1.006t + (2500 + 1,86t) × (d / 1000) [kJ / kg], gdje je d \u003d (ϕ / 1000) dn [g / kg], (9)

Kapacitet topline i hlađenja klima uređaja može se odrediti formulom:

Q \u003d m (h2 - h1) [kJ / h], (10)

gdje je m protok zraka, kg; h1, h2 - početne i završne entalpije zraka. Ako se vlažni zrak hladi stalnim sadržajem vlage, entalpija i temperatura će se smanjiti, a relativna vlaga će porasti. Doći će trenutak kada zrak postane zasićen i njegova relativna vlaga bit će 100%. U ovom slučaju počinje isparavanje vlage iz zraka u obliku rose - kondenzacija pare.

Ova temperatura se naziva tačka rose. Temperatura tačke rose za različite temperature suvog vazduha i relativna vlažnost su date u tabeli. 1. Tačka rose je granica mogućeg hlađenja vlažnog zraka sa konstantnim udjelom vlage. Za određivanje točke rosišta potrebno je pronaći temperaturu pri kojoj će sadržaj vlage u zraku d biti jednak njegovoj vlažnosti dn.

Grafička konstrukcija procesa obrade zraka

Radi lakšeg izračunavanja, jednadžba za sadržaj topline vlažnog zraka predstavljena je u obliku grafikona zvanog d-dijagram (ponekad se u tehničkoj literaturi koristi izraz i-dijagram). 1918. godine profesor sa Univerziteta u Sankt Peterburgu L.K. Ramzin je predložio d-h dijagram, koji nedvosmisleno odražava odnos između parametara vlažnog zraka t, d, h, ϕ na određenom atmosferskom tlaku pb.

Koristeći d-h dijagram, grafička metoda jednostavno rješava probleme čije rješenje na analitički način zahtijeva iako jednostavne, ali mukotrpne proračune. U tehničkoj literaturi postoje različite interpretacije ovog dijagrama, koje imaju neznatne razlike od d-h dijagrama Ramzina.

Tu spadaju, na primjer, Mollier-ov dijagram, dijagram nosača koji je objavilo Američko društvo za grijanje, hlađenje i klimatizaciju (ASHRAE), dijagram Francuske asocijacije za umjetnu klimu, ventilaciju i hladne inženjere (AICVF). Poslednji dijagram je vrlo precizan, napravljen je u trobojnom štampanju.

Međutim, u našoj zemlji, po pravilu, Ramzin-ov dijagram je distribuiran i trenutno se koristi. Dostupan je u mnogim udžbenicima, koriste ga dizajnerske organizacije. Stoga smo je uzeli kao osnovu (Sl. 1). Ovaj d-h dijagram Ramzina konstruiran je u kosom koordinatnom sustavu. Vrijednosti entalpije h prikazane su duž ordinatne osi, a sadržaj vlage d prikazan je duž osi apscese pod kutom od 135 ° prema osi ordinate. Ishodište (točka 0) odgovara vrijednostima h \u003d d \u003d 0.

Ispod tačke 0 prikazane su negativne entalpijske vrijednosti, iznad - pozitivne. Na tako dobivenoj mreži grade se linije izotermi t \u003d const, linije konstantne relativne vlage ϕ \u003d const, parcijalni tlak vodene pare i sadržaj vlage. Donja krivulja ϕ \u003d 100% karakterizira zasićeno stanje zraka i naziva se granična krivulja. S porastom barometrijskog pritiska, linija zasićenja se pomiče prema gore, a sa padom pritiska - prema dolje.

Dakle, pri obavljanju izračuna za tvrdu valutu koja se nalazi u kijevskoj regiji potrebno je koristiti dijagram s barometrijskim tlakom pb \u003d 745 mm Hg. Čl. \u003d 99 kPa. U d-h dijagramu, područje iznad granične krivulje (ϕ \u003d 100%) je područje nezasićene pare, a područje ispod granične krivulje je područje zasićenog zraka.

U ovom području zasićeni zrak sadrži vlagu u tekućoj ili čvrstoj fazi. Ovaj je klima u pravilu nestabilan, stoga se procesi na njemu ne razmatraju na d-h dijagramu. Na d-h dijagramu svaka točka iznad granične krivulje odražava određeno stanje zraka (temperatura, sadržaj vlage, relativna vlažnost zraka, entalpija, parcijalni pritisak vodene pare).

Ako se zrak podvrgne termodinamičkom procesu, tada njegov prijelaz iz jednog stanja (točka A) u drugo (točka B) odgovara d-h-dijagramu linije AB. Općenito, ovo je zakrivljena linija. Međutim, samo nas zanimaju inicijalna i završna stanja zraka, a srednja nisu bitna, pa linija može biti predstavljena kao ravna linija koja povezuje početno i završno stanje zraka.

Za određivanje točke na d-h dijagramu koja odgovara određenom stanju zraka, dovoljno je znati dva parametra neovisna jedan o drugom. Željena točka nalazi se na sjecištu linija koje odgovaraju ovim parametrima. Nakon što povučemo okomice na linije na kojima su odloženi drugi parametri, utvrđuju se njihove vrijednosti. Temperatura tačke rose takođe se određuje na d-h dijagramu.

Budući da je temperatura tačke rose najniža temperatura na koju se zrak može hladiti s konstantnim sadržajem vlage, za pronalaženje tačke rose dovoljno je povući crtu d \u003d const sve dok se ne presijeca s krivuljom ϕ \u003d 100%. Točka preseka ovih linija je točka rosišta, a odgovarajuća temperatura je temperatura rosišta. Pomoću d-h dijagrama možete odrediti temperaturu zraka vlažnim termometrom.

Da bismo to učinili, od točke sa zadanim parametrima zraka izvodimo izoenthalp (h \u003d const) do sjecišta s linijom ϕ \u003d 100%. Temperatura koja odgovara tački preseka ovih linija je temperatura vlažnog termometra. Tehnička dokumentacija klima uređaja propisuje uvjete pod kojima su izvršena mjerenja nazivnog rashladnog kapaciteta. Obično je to temperatura suvih i vlažnih termometra koja odgovara relativnoj vlažnosti od 50%.

Proces grijanja zraka

Kad se zrak zagrijava, linija termodinamičkog procesa vodi duž ravne linije AB s konstantnim sadržajem vlage (d \u003d const). Temperatura zraka i entalpija se povećavaju, a relativna vlaga smanjuje. Potrošnja topline za zagrijavanje zraka jednaka je razlici između entalpija završnog i početnog stanja zraka.

Proces hlađenja vazduhom

Proces hlađenja zraka na d-h dijagramu reflektira se ravnalom usmjerenom okomito prema dolje (ravna A-C). Proračun je sličan postupku grijanja. Međutim, ako linija hlađenja ide ispod linije zasićenja, tada će proces hlađenja ići linijom A-C, a potom duž linije ϕ \u003d 100% od točke C1 do točke C2. Parametri točke C2: d \u003d 4,0 g / kg, t \u003d 0,5 ° C.

Postupak ispuštanja vlažnog zraka

Ispuštanje vlažnog zraka s apsorbentima bez promjene sadržaja topline (bez uklanjanja i opskrbe toplinom) događa se duž ravne linije h \u003d const, to jest, duž ravne linije A-D, usmjerene prema gore i ulijevo (ravna linija A-D1). U tom se slučaju smanjuje sadržaj vlage i relativna vlaga, a temperatura zraka raste, jer U procesu apsorpcije dolazi do kondenzacije isparenja na površini apsorpcije, a oslobođena latentna toplina pare pretvara se u eksplicitnu toplinu. Granica ovog procesa je točka sjecišta linije h \u003d const s ordinatom d \u003d 0 (točka D1). Zrak je u ovom trenutku potpuno bez vlage.

Adiabatsko vlaženje i hlađenje vazduhom

Adiabatsko vlaženje i hlađenje (bez izmjene topline s vanjskim okruženjem) na d-h dijagramu iz početnog stanja (točka N) odražava se ravnom linijom usmjerenom niz h \u003d const (točka K). Proces se dešava kada zrak dodiruje vodu, koja stalno cirkulira u obrnutom ciklusu. Temperatura zraka opada, povećava se sadržaj vlage i relativna vlaga.

Granica procesa je točka na krivulji ϕ \u003d 100%, što je temperatura mokrog termometra. Istovremeno recirkulirajuća voda treba dobiti istu temperaturu. Međutim, u stvarnom SLE-u tijekom adijabatskih procesa hlađenja i vlaženja zraka, točka ϕ \u003d 100% se ne postiže pomalo.

Mešanje vazduha sa različitim parametrima

Na d-h dijagramu, parametri miješanog zraka (s parametrima koji odgovaraju točkama (X i Y) mogu se dobiti na sljedeći način. Spojite točke X i Y linije. Parametri miješanog zraka leže na ovoj liniji, a točka Z dijeli ga na segmente obrnuto proporcionalne zračnoj masi Ako označimo omjer smjese n \u003d Gx / Gy, tada da bismo na liniji X-Y pronašli točku Z, potrebno je podijeliti liniju X-Y na broj dijelova n + 1 i odvojiti jednu točku od točke X.

Točka smjese uvijek će biti bliža parametrima zraka, čiji suvi dio ima veliku masu. Kada se miješaju dva volumena nezasićenog zraka sa stanjima koja odgovaraju točkama X1 i Y1, može se dogoditi da pravac X1-Y1 pređe krivulju zasićenja ϕ \u003d 100%, a točka Z1 je u području magli. Ovaj položaj točke smjese Z2 pokazuje da će kao rezultat miješanja vlaga pasti iz zraka.

U tom slučaju smjesa točke Z1 prelazi u stabilnije stanje na krivulji zasićenja ϕ \u003d 100% do točke Z2 prema izoenthalpeu. Istovremeno, na svaki kilogram smjese ispada dZ1 - dZ2 grama vlage.

Faktor ugla na d-h dijagramu

Stav:

ε \u003d (h2 - h1) / (d2 - d1) \u003d Δh / Δd (11)

jedinstveno određuje prirodu procesa promene vlažnog vazduha. Štoviše, vrijednosti Δh i Δd mogu imati znak "+" ili "-", ili mogu biti jednake nuli. Vrijednost ε naziva se omjer topline i vlage u procesu promjene vlažnog zraka, a kada je postupak predstavljen zrakom na d-h dijagramu, kutni koeficijent:

ε \u003d 1000 (Δh / Δd) \u003d ± (Qisb / Mv), kJ / kg,(12)

Stoga je ugaoni koeficijent jednak omjeru viška topline prema masi oslobođene vlage. Kutni koeficijent predstavljen je segmentima zraka na okviru polja d-h dijagrama (skala kutnih koeficijenata). Dakle, za određivanje kutnog koeficijenta procesa X-Z potrebno je od točke 0 (na temperaturnoj ljestvici) povući ravnu paralelnu liniju s postupkom X-Z do skale kutnih koeficijenata. U ovom slučaju, O-N linija pokazuje ugaoni koeficijent od 9000 kJ / kg.

SLE termodinamički model

Postupak pripreme zraka prije nego što ga se dovede u klimatiziranu sobu predstavlja skup tehnoloških operacija i naziva se tehnologija klimatizacije. Tehnologija toplinske vlažnosti obrade klimatiziranog zraka određena je početnim parametrima zraka koji se dovodi u klima uređaj i potrebnim (postavljenim) parametrima zraka u prostoriji.

Za odabir metoda obrade zraka izrađuje se d-h dijagram koji omogućava uz određene početne podatke pronalazak takve tehnologije koja će osigurati da se navedeni parametri zraka u prostoriji koja se servisira dobiju s minimalnom potrošnjom energije, vode, zraka itd. Grafički prikaz procesa obrade zraka na d-h dijagramu naziva se termodinamički model klimatizacijskog sustava (TDM).

Parametri vanjskog zraka koji se dovodi u klima uređaj za daljnju obradu razlikuju se tijekom godine i dana u širokom rasponu. Stoga možemo govoriti o vanjskom zraku kao o višedimenzionalnoj funkciji Xn \u003d hn (t). Prema tome, skup parametara dovodnog zraka je višedimenzionalna funkcija Xpr \u003d xpr (t), a u servisiranoj sobi Xpr \u003d xpom (t) (parametri u radnom području).

Tehnološki proces je analitički ili grafički opis procesa kretanja višedimenzionalne funkcije Xn do Xpr i dalje do Xpom. Imajte na umu da se varijabilno stanje sustava x (ϕ) odnosi na generalizirane pokazatelje sustava u različitim točkama u prostoru i u različitim vremenskim tačkama. Na d-h dijagramu se ugrađuje termodinamički model kretanja funkcije Xn prema Xnom, a zatim se određuju algoritam obrade zraka, potrebna oprema i metoda za automatsko upravljanje parametrima zraka.

Izgradnja TDM-a započinje primjenom na d-h-dijagramu stanja vanjskog zraka određene geografske točke. Izračunata površina mogućih vanjskih zraka usvojena je prema SNiP 2.04.05-91 (parametri B). Gornja granica je izoterma tl i izoenthalp hl (ograničavajući parametri za toplu sezonu). Donja granica je izoterma tzm i izoenthalpzm (ograničavajući parametri hladnog i prijelaznog razdoblja u godini).

Granične vrijednosti relativne vlažnosti vanjskog zraka uzimaju se prema rezultatima meteoroloških opažanja. U nedostatku podataka, oni prihvaćaju raspon od 20 do 100% .Tako je višedimenzionalna funkcija mogućih parametara vanjskog zraka zatvorena u poligonu abcdefg (Sl. 2). Tada se potrebna (izračunata) vrijednost stanja zraka u sobi ili u radnom području primjenjuje na d-h-dijagram.

To može biti točka (precizno kondicioniranje) ili radno područje R1R2R3R4 (udoban klima uređaj). Zatim odredite kutni koeficijent promjene parametara zraka u prostoriji ε i nacrtajte procesne linije kroz granične točke radnog područja. U nedostatku podataka o procesu toplotne vlage u prostoriji, može se otprilike uzeti u kJ / kg: poduzeća za trgovinu i ugostiteljstvo - 8500-10000; auditorijumi - 8500-10000; apartmani - 15000-17000; uredski prostor - 17000-20000.

Nakon toga se gradi zona parametara dovodnog zraka. Za to su na ε linijama nacrtane od graničnih točaka zone P1P2P3P4 odsječni dijelovi koji odgovaraju izračunatoj temperaturnoj razlici postavljeni na stranu

Δt \u003d tpom - tpr, (13)

gdje je tpr izračunata temperatura dovodnog zraka. Rješenje problema je pretvoriti parametre zraka iz višedimenzionalne funkcije Xn u funkciju Xnom. Vrijednost Δt uzima se prema standardima ili se izračunava na temelju parametara sustava za hladno napajanje. Na primjer, kada koristimo vodu kao rashladno sredstvo, konačna temperatura vode u navodnjavačkoj komori tw bit će:

tw \u003d t2 + Δt1 + Δt2 + Δt3, (14)

gdje je t1 temperatura vode na izlazu iz rashladne vode (5-7 ° C); Δt1 - porast temperature vode u cjevovodu od rashladnog uređaja do izmjenjivača topline vode klima uređaja (1 ° C); Δt2 - grijanje vode u navodnjavajućoj komori (2-3 ° C); Δt3 - zagrijavanje vode zbog koeficijenta obilaženja (1 ° C.) Dakle, temperatura vode u dodiru sa zrakom bit će dva \u003d 9-12 ° S. U praksi vlažnost vazduha dostiže vrednost ne veću od ϕ \u003d 95%, što povećava dva do 10–13 ° C. Temperatura dovodnog vazduha biće:

tw \u003d t2 + Δt2 + Δt3 + Δt4, (15)

gdje je Δt4 grijanje zraka u ventilatoru (1-2 ° C); Δt5 - zagrijavanje zraka u kanalu za dovodni zrak (1-2 ° C.) Stoga će temperatura zraka za dovod zraka biti 12-17 ° S. Dozvoljena temperaturna razlika uklonjenog i dovodnog zraka Δt za industrijske prostore iznosi 6–9 ° C, prodajna područja - 4–10 ° C, a visina prostorije veća od 3 m – 12–14 ° S.

Općenito, parametri zraka uklonjenog iz prostorije razlikuju se od parametara zraka u radnom području. Razlika između njih ovisi o načinu dovoda zraka u sobu, visini prostorije, brzini izmjene zraka i drugim faktorima. Zone U, P i P na d-h dijagramu imaju isti oblik i nalaze se duž linije ε na udaljenostima koje odgovaraju temperaturnim razlikama: Δt1 \u003d tpom - tpr i Δt2 \u003d tpd - tpom. Odnos između tpr, tpom i t procjenjuje se s koeficijentom:

m1 \u003d (tpom - tpr) / (tpd - tpr) \u003d (hpom - hpr) / (hsp - hpr),(16)

Dakle, proces klimatizacije svodi se na svođenje skupa parametara vanjskog zraka (poligon abcdef) na prihvatljiv skup parametara dovodnog zraka (poligon P1P2P3P4). Prilikom dizajniranja u pravilu se koriste elektronički d-h dijagrami, čije se verzije mogu naći na Internetu.

Jedan od uobičajenih dijagrama je dijagram koji je razvio Daichi (Moskva), www.daichi.ru. Pomoću ovog dijagrama možete pronaći parametre vlažnog zraka pri raznim barometrijskim pritiscima, izgraditi procesne linije, odrediti parametre smjese dva protoka zraka itd. Tehnička provedba ove transformacije može se predstaviti različitim strukturnim shemama SCR-a: direktni protok, s recirkulacijom zraka ili povratom topline, koji će pregledan u sljedećim brojevima našeg časopisa.

Sušenje  - Ovo je postupak uklanjanja vlage iz materijala.

Vlaga se može ukloniti. mehanički  (centrifugiranje, centrifugiranje) ili termičkitj. isparavanjem vlage i uklanjanjem nastalih para.

Po svojoj fizičkoj prirodi sušenje je kombinacija procesa prijenosa topline i mase koji su međusobno povezani. Odstranjivanje vlage tijekom sušenja svodi se na prijenos topline i vlage unutar materijala i njihov prijenos s površine materijala u okoliš.

Prema načinu dobave topline sušenom materijalu, razlikuju se sljedeće vrste sušenja:

– konvekcijsko sušenje  –– direktan kontakt materijala za sušenje sa sredstvom za sušenje, koje je obično grejan vazduh ili dimni gasovi (obično pomešani sa vazduhom);

– kontaktno sušenje- prijenos topline s nosača topline do materijala kroz zid koji ih razdvaja;

– sušenje zračenjem  - Prijenos topline infracrvenim zrakama;

– dielektrično sušenje  - grejanje u polju visokofrekventnih struja;

– sušenje smrzavanjem  - sušenje u smrznutom stanju pod visokim vakuumom.

Oblik vlage u materijalu

Mehanizam postupka sušenja u velikoj mjeri određuje oblik povezivanja vlage s proizvodom: što je jača ova veza, to je teži postupak sušenja. Proces uklanjanja vlage iz proizvoda prati kršenje njegove povezanosti s proizvodom, za što je potrebna određena količina energije.

Svi oblici veze vlage-proizvoda podeljeni su u tri velike grupe: hemijsko vezivanje, fizičko-hemijsko vezivanje, fizičko-mehaničko vezivanje. U procesu sušenja prehrambenih proizvoda u pravilu se uklanja fizički-hemijska i fizički-mehanički vezana vlaga.

Hemijski vezana voda   najjače se drži i kad se materijal zagreje na 120 ... 150 ° C ne uklanja se. Kemijski vezana vlaga najčvršće je vezana za proizvod i može se ukloniti samo zagrijavanjem materijala na visokim temperaturama ili kao rezultat kemijske reakcije. Ta se vlaga ne može ukloniti s proizvoda za vrijeme sušenja.

Fizikalno mehanička vlaga   - Ovo je tečnost u kapilarama i omotavajuća tečnost.

Vlaga u kapilarima dijeli se na vlagu makrokapilare  i mikrokapilare. Makro kapilare su ispunjene vlagom u direktnom dodiru sa materijalom. Vlaga ulazi u mikrokapilare i u direktnom kontaktu i kao rezultat apsorpcije iz okoline.

Fizikalno-hemijska veza   kombinira dvije vrste vlage: adsorpcija  i osmotski  vezana vlagom. Adsorpcijska vlaga čvrsto se drži na površini i u porama u tijelu. Osmotski vezana vlagom, koja se još naziva i vlažna oteklina, nalazi se unutar ćelija materijala i drži je osmotskim silama. Adsorpcija vlaga  Za njegovo uklanjanje potrebno je mnogo više energije nego vlaga koja se bubri.

Glavni parametri vlažnog zraka

Tijekom konvektivnog sušenja rashladno sredstvo (sredstvo za sušenje) prenosi toplinu na proizvod i odvodi vlagu koja isparava iz proizvoda. Dakle, sredstvo za sušenje igra ulogu nosača topline i vlage. Stanje vlažnog zraka karakteriziraju sljedeći parametri: barometarski tlak i parcijalni tlak para, apsolutna i relativna vlaga, sadržaj vlage, gustoća, specifični volumen, temperatura i entalpija. Znajući tri parametra vlažnog zraka, možete pronaći sve ostale.

Apsolutna važnost zraka   naziva se masa vodene pare u 1 m 3 vlažnog zraka (kg / m 3).

Relativna vlaga tj. stupanj zasićenosti zraka  , naziva se omjer apsolutne vlage i maksimalne mase vodene pare (
), koji se može nalaziti u 1 m 3 vlažnog zraka pod istim uvjetima (temperatura i barometarski pritisak),

tj.
100. (1)

Masa vodene pare, kg, sadržana u vlažnom zraku i po 1 kg apsolutno suvog zraka, naziva se sadržajem vlage u zraku:

, (2)

Enthalpija Ja  vlažan zrak odnosi se na 1 kg apsolutno suvog zraka i određuje se pri određenoj temperaturi zraka t  ° S kao zbroj entalpija apsolutno suvog zraka
i vodena para
(J / kg) suv zrak):

, (3)

gde sa sv  - prosječna specifična toplina apsolutno suvog zraka, J / (kgK); i n  - entalpija vodene pare, kJ / kg.

Ja  d dijagram vlažnog vazduha.  Osnovnim svojstvima vlažnog zraka mogu se utvrditi pomoću Ja xdijagrami koje je prvo razvio L.K. Ramzin 1918. Dijagram Ja–X  (Sl. 1) građen za konstantan pritisak Str\u003d 745mmHg Čl. (oko 99 kN / m 2).

Entalpija je prikazana na okomitoj osi Jaa na osi x je sadržaj vlage d. Osovina apscesje smještena je pod kutom od 135 ° prema ordiniranoj osi (kako bi se povećao radni dio polja dijagrama i pogodnost okretanja krivulja    \u003d const).

Dijagram prikazuje linije:

konstantan sadržaj vlage (d   \u003d const) - vertikalne linije paralelne sa osi ordinate;

stalna entalpija ( Ja   \u003d const) - ravne linije paralelne s osi apscese, tj. koje idu pod kutom od 135 ° prema horizontalnoj;

stalne temperature ili izoterme (t   \u003d const);

stalna relativna vlaga (     \u003d const);

parcijalni pritisak vodene pare str n   u vlažnom zraku, čija se vrijednost crta na skali na desnoj osi ordinata dijagrama.

Sl. 1. Ja–d-grafikon