Основные понятия о физических свойствах влажного газа и воздуха

При сушке зерна в качестве сушильного агента применяют нагретый воздух или смесь его с топочными газами. Наибольшее распространение получил конвективный способ сушки, который в шахтных сушилках сочетается с кондуктивным подводом теплоты, когда зерно соприкасается с нагретыми поверхностями подводящих коробов.

Для того чтобы получить сушильный агент, его необходимо нагреть в теплообменнике: топке или калорифере. В теплообменник теплота вносится горячими топочными газами, водой, паром или электронагревателем. В некоторых случаях нагрев сушильного агента осуществляют с помощью солнечной энергии.

В современных зерносушилках в основном применяют агент сушки, представляющий собой смесь воздуха с топочными газами (теплоносителем), однако объемная доля их не превышает 5 % в шахтных сушилках и 1 - 2 % в камерных для сушки кукурузы в початках. Практически в зимний период это соотношение составляет 1:20, в летний - 1:30. Тем не менее, агент сушки по химическому составу отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа, окиси углерода, углеводородов и др. Учитывая такое весьма незначительное содержание теплоносителя в сушильном агенте, допускают, что влажный воздух или смесь его с топочными газами с допустимой для технических расчетов точностью подчиняются законам идеальных газов и газовых смесей Дальтона, Бойля - Мариотта и Гей - Люссака.

Влажный воздух (газ)

Атмосферный воздух представляет смесь сухого воздуха и водяного пара и поэтому называется влажным воздухом. По закону Дальтона полное давление влажного воздуха (Р, Па) слагается из парциального (частичного) давления сухого воздуха (Рс) и парциального давления водяных паров:

Р = Л + Л • (5)

С увеличением влажности воздуха парциальное давление водяных паров увеличивается. Влага из зерна удаляется в виде пара, который перемещается из области большего давления в область меньшего давления. Отсюда следует, что для успешного развития процесса сушки важно, чтобы парциальное давление паров, выделяющихся с поверхности материала (Рм), было больше парциального давления паров в воздухе (Рв), то есть Рм > Рв. Кроме этого, интенсивность сушки зависит также от влагопоглотительной способности воздуха, что определяется температурой, влажностью и давлением воздуха.

Абсолютная и относительная влажность воздуха (газа). Состояние воздуха по влажности характеризуют абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютная влажность - это масса водяного пара (в граммах), содержащегося в 1 м3 воздуха. Предельная величина абсолютной влажности зависит от температуры и давления воздуха.

Относительная влажность (ср, %) - это отношение массы водяного пара, находящегося в данном объеме воздуха, к массе водяного пара, который при той же температуре и давлении полностью насыщает воздух. С другой стороны, определяют как отношение парциального давления ненасыщенных водяных паров (Рп) к парциальному давлению водяных паров в насыщенном воздухе (Рн) при той температуре воздуха (не выше 100 °C):

69 = ^100 .

р н

При превышении температуры воздуха 100 °C пользуются формулой:

р = ^100 , Р

yrq Р - барометрическое давление воздуха, Па.

С увеличением относительной влажности воздуха при заданной температуре повышается плотность водяного пара, а значит, и его парциальное давление.

Нагревание влажного воздуха увеличивает его влагоем-кость. Снижение температуры влажного воздуха приводит к увеличению его относительной влажности, которая может достигнуть 100 %. Такой воздух называется насыщенным, то есть не может больше поглощать водяных паров, а температуру, при которой достигается это состояние, называют точкой росы.

Влагосодержание воздуха (газа). Сушильные процессы характеризуются постоянным изменением количества и объема пара, а также объема воздуха. По этой причине для расчетов характеристики абсолютной и относительной влажности не применяются. Рекомендуется прибегать к понятию влагосодержания - это отношение массы водяного пара (в граммах) в данном объеме влажного воздуха к 1 кг сухого воздуха в том же объеме (d, г/кг или %):

d = 1000^2- = 1000^=- , (6)

где Gn - масса водяного пара, г;

Gc- масса сухого воздуха, кг;

рп- плотность водяного пара, кг/м3 рс- плотность сухого воздуха, кг/м3.

Из уравнений идеального газа

А= — и (7)

R^T R^T

где рп и рп - молярные массы водяного пара (18,016) и сухого воздуха (28,96 г/моль);

- универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(мольК);

Т- абсолютная температура, К.

Подставив соотношения (7) в формулу (6), получим:

t7 = 1000^--^- .

рс

Зная численные значения /г, и заменив в формуле (5) Р на барометрическое давление В, найдем:

d = 622—51— .

в-р.

Энтальпия (теплосодержание) влажного воздуха (газа). Количество теплоты, необходимое для нагрева 1 кг материала от О °C до заданной температуры t °C при постоянном давлении, называется энтальпией.

Энтальпия (/, кДж/кг с.в.) воздуха равна сумме энтальпий 1 кг сухого воздуха (/с) и d!ООО кг водяного пара:

Теплосодержание сухого воздуха 7с=1,01 t кДж/кг с.в. Теплосодержание водяного пара смеси при данных температуре и давлении равна:

7п = 7н+(^ + ^н)-Сп, (8)

где 7П- теплосодержание насыщенного пара, кДж / кг с.в.;

/„-температуранасыщения. °C.

- средняя удельная изобарная теплоемкость водяного пара в интервале температур от 0 до t °C, равна 1,97 кДж/кг-°C.

Теплосодержание насыщенного пара находят по формуле Л. К. Рамзина

7П= 597 + 1,97-/н , (9)

где 597 - скрытая теплота парообразования при О °C. Подставляя соотношение (9) в формулу (8) находим, что 1П= 597 + 1,97 /, то есть теплосодержание ненасыщенного пара приближенно равно теплосодержанию насыщенного пара при той же температуре. В конечном итоге получаем:

/ = 1,01 t + —^—(507 +1,97•/) .

1000 ’

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >