Макрокинетика сушки

?с?t

, то полученная точка S и будет искомой, а прямая SМ будет линией адиабатического насыщения воздуха. Эту линию иногда называют также линией постоянной температуры мокрого термометра (t

= соnst) потому, что мокрый термометр, помещенный в воздух, насыщение которого происходит по линии адиабатического насыщения, будет показывать постоянную температуру t

. На h-d диаграммах для воздуха часто наносят пунктиром линии t

= соnst (см. на Рис. 2.4, а и приложение).

Приборы, состоящие из сухого и мокрого термометров (психрометры), широко используются в сушильной практике. Значение t

определяют с помощью термометра, нижний конец которого обернут влажной тканью («мокрый» термометр). Для получения надежных данных приток тепла излучением к нему должен быть минимален (экранирование при скорости воздуха около 5 м/с). По разности показаний «сухого» термометра (температура которого равна температуре воздуха t

) и мокрого термометра t

, пользуясь h-d диаграммой находят относительную влажность воздуха ? и другие его параметры (влагосодержание, энтальпия и парциальное давление водяного пара). Для этого по изотерме для температуры tм находят ее пересечение с линией ? = 100% (Рис.2.4, а). Далее двигаясь по линии постоянной температуры мокрого термометра (t

= соnst) доходят до пересечения с изотермой для температуры сухого термометра t

. В точке пересечения находят искомое значение ? и другие параметры.

Для более точного определения характеристик воздуха необходимо ввести поправку А на скорость движения воздуха u, м/с (обычно u>0,5 м/с) в месте установки психрометра [1] по уравнению:

С учетом этой поправки парциальное давление водяного пара в движущемся воздухе находится как

где р

’– давление насыщенного водяного пара при температуре мокрого термометра; В – барометрическое давление, атм.

На Рис. 2.4, б показаны варианты процесса сушки от температуры t

на входе до температуры t

на выходе из сушилки. Линия ВD соответствует процессу в теоретической сушилке (h = соnst). Линии действительной сушки проходят либо выше нее ВD’, с повышением энтальпии (при подводе дополнительного тепла в сушилку), либо ниже ВD” с понижением энтальпии (при наличии теплопотерь в окружающую среду, на нагрев материала, на нагрев транспортных устройств). По линии теоретической сушки (адиабатического насыщения воздуха влагой) на h-d диаграмме для воздуха происходит изменение его параметров (температуры, влагосодержания и относительной влажности) за счет адиабатического испарения свободной поверхностной влаги в начальный первый период сушки.

Разность между температурой воздуха (сухого термометра) t

и температурой мокрого термометра t

, характеризует способность воздуха поглощать влагу из материала и носит название потенциала (движущей силы) сушки ?:

Потенциал сушки характеризует скорость испарения влаги из материала, которая зависит от состояния воздуха и температуры процесса, т. е. определяется совместным влияниям тепло- и массообмена. Когда воздух полностью насыщается влагой (t

= t

), потенциал ? становится равным нулю, и сушка прекращается.

Более удобно определять потенциал сушки по ?-d диаграмме (Рис. 2.5), предложенной Г. К. Филоненко [2], дающей связь между ?, d и t

. Она построена в более простых, прямоугольных координатах.

Поскольку теплота испарения, теплоемкость влажного воздуха и диффузионный критерий Прандтля, в сущности, не зависят от давления, то линии адиабаты (h = соnst) и температуры мокрого термометра (t

= соnst) на h-d диаграмме для воздуха одни и те же для разных давлений. Это дает возможность ее использовать при давлениях, отличных от атмосферного, с корректировкой других параметров диаграммы.

Следует отметить, что рассмотренная в данном разделе h-d диаграмма для воздуха дает возможность определить лишь статические его параметры и не описывает кинетику происходящих процессов.

Рис. 2.5 Диаграмма ?-d Г. К. Филоненко [2] для определения потенциала сушки.

Ниже рассмотрены примеры применения h-d диаграммы для воздуха при нахождении потенциала сушки и относительной влажности воздуха в сушилке.

Пример 4. Найти потенциал сушки для теоретической сушилки на входе ?

, выходе ?

и среднее значение ?

по следующим данным:

На входе в калорифер температура воздуха t

= 22 °С, относительная влажность ?

= 0,75; на выходе из сушилки температура воздуха t

= 50

С, относительная влажность ?

= 0,5.

Решение. По известным параметрам t

и ?

находим на h-d диаграмме точку А (Рис 2.4, а) и влагосодержание d

= 0,0125 кг/кг. По известным параметрам t

и ?

находим на диаграмме точку D и энтальпию h

= 162 кДж/кг. Проводим через точку D линию, соответствующую процессу в теоретической сушилке (h = соnst) до пересечения с линией насыщения ? = 100% (точка М) и получаем t

= 38

С. Продолжая линию h = соnst вверх до пересечения с вертикальной линией d