Материал: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник

Состояния насыщения можно достичь и иным путем — при данной температуре в воздух вводят водяной пар. Когда будет достигнута абсолютная влажность рн, начинается конденсация

пара.

Очевидно, что рн— это масса 1 м3 сухого насыщенного пара при данной температуре; рн можно найти по таблицам сухого насыщенного водяного пара или по формуле

где рн— абсолютная влажность насыщенного воздуха, г/м3; t„ — температура воздуха, °С.

б) Относительная влажность, или степень насыщения

Отношение абсолютной влажности воздуха к абсолютной

Р

влажности его в состоянии насыщения — =q> характеризует

Рн

степень насыщения воздуха влагой. Это отношение называется относительной влажностью/ Она выражается в долях единицы или в процентах.

Применяя к влажному воздуху законы идеальных газов, мо­ жно написать:

Относительная влажность является важной характеристикой воздуха в процессе сушки. Чем меньше насыщен воздух, тем эффективнее он может быть использован в процессе сушки. Воздух, насыщенный влагой, не может быть сушильным агентом.

Для определения относитель­ ной влажности воздуха пользуют­ ся прибором психрометром. Психрометр состоит из двух тер­ мометров. Шарик одного термо­ метра смачивается (рис. 154), и этот термометр называется мок­ рым; второй термометр сухой. Помещенные в изучаемом возду­ хе термометры показывают раз­ личную температуру.

Разность Дt = t c—tu называет­ ся психрометрической разностью температур. Чем меньше относи­ тельная влажность, тем интенсив­ нее происходит испарение воды на поверхности шарика мокрого

267

термометра и тем сильнее он охлаждается. Поэтому с умень­ шением относительной влажности воздуха повышается психрометрическая разность температур. По наблюдаемой At, пользуясь психрометрическими таблицами, определяют от­ носительную влажность воздуха. Для определения относитель­ ной влажности воздуха можно также воспользоваться психро­ метрической формулой

термометра; рн— давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, т. е.

где w— скорость воздуха, м/с;

6— барометрическое давление, Па.

Другой, менее распространенный способ определения отно­ сительной влажности — гигрометрический. 0.н основан на свой­ стве некоторых материалов (например, обезжиренный человече­ ский волос) изменять длину при изменении влажности окружа­ ющего его воздуха.

П р и м е р . Определить относительную влажность воздуха, если барометрическое давление 6=99,1 кПа. Температура су­ хого термометра /о = 30°С, а мокрого /М= 2 0 °С . Скорость про­ текания воздуха около психрометра го = 0,5 м/с.

Р е ш е н и е . По таблицам насыщенного водяного пара на­

По формуле (327) находим относительную влажность воздуха:

в) Влагосодержание

Влагосодержанием воздуха называется количество водяных паров (в кг), приходящееся на 1 кг абсолютно сухого воздуха. Эта величина обозначается через х, ее размерность кг/кг. Иног­ да применяют также размерность г/кг, и тогда влагосодержа­ ние обозначают через d.

Влагосодержание воздуха не меняется с изменением его тем­ пературы, так как масса пара и воздуха при изменении темпе­

268

ратуры не меняется. Поэтому эта величина очень удобна при проведении расчетов. Если в определенном объеме влажного воздуха содержится Gn (в кг) воды и Сс.в (в кг) абсолютно су­ хого воздуха, то х (в кг/кг)

Используя уравнение состояния идеального газа, можно по­ лучить приближенное уравнение, которое связывает влагосодержание х (в кг/кг) и парциальное давление водяных паров,

Р — Ря

где р — полное давление влажного воздуха.

г) Теплосодержание (энтальпия) влажного воздуха

Энтальпия влажного воздуха складывается из энтальпии су­ хого воздуха и энтальпии водяного пара. Энтальпию влажного воздуха I (в Дж/кг сухого воздуха) относят к 1 кг сухого воз­ духа, содержащегося во влажном воздухе;

Для определения in (в Дж/кг) в термодинамике применяет­ ся формула

где г0— энтальпия пара при 0° С; она равна 2493-103 Дж/кг; сп — удельная теплоемкость пара;

сп = 1,97-10® Дж/(кг-К).

Если удельную теплоемкость сухого воздуха принять равной 1000 Д ж дкг-К ), то уравнение (330) может быть записано так;

Если количество тепла выразить в килокалориях, то уравне­ ние (330) будет записано так:

4. ДИАГРАММА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

а) Описание I —х-диаграммы

Свойства влажного воздуха и процессы, происходящие в нем, особенно наглядно представляются графически при помощи ди­ аграммы влажного воздуха.

269

Диаграмма, изображенная на рис. 155, построена для баро­ метрического давления 745 мм рт. ст. (среднее давление в цент­ ральном промышленном районе) в косоугольной системе коор­ динат, образующих между собой угол 135°.

На этих осях координат отложены основные параметрыгтеплосодержание / в килокалориях или джоулях, влагосодержа-

линии лежит область возду­ ха, не насыщенного водяными парами. Ниже этой линии нахо­ дится область тумана.

Линия парциального давления, проведенная в нижней части диаграммы, позволяет определить парциальное давление, если известно положение точки на диаграмме, соответствующей со­ стоянию воздуха.

Чтобы уяснить способ пользования диаграммой, рассмотрим несколько примеров.

П р и м е р . Определить параметры воздуха, соответствую­ щие на I—х-диаграмме точке А.

Р е ш е н и е . Опуская перпендикуляр (см. рис. 155) на ось абсцисс, находим влагосодержание х . Проводя через точку А

270