(1 мм рт.ст. = 133,3 Па).
Каждая точка диаграммы определяется двумя параметрами по пересечению 2-х линий. Остальные параметры точки находят по диаграмме. Рассмотрим примеры определения параметров влажного воздуха с помощью h-d диаграммы.
Пример 2. Определить энтальпию, влагосодержание, точку росы влажного воздуха и парциальное давление водяного пара при t = 60 °С и ? = 40%.
Решение. По диаграмме h-d (Рис. 2.2) находим точку пересечения изотермы t = 60 °С с линией ? = 40%. Этой точке соответствуют: энтальпия h = 205 кДж/кг сухого воздуха, влагосодержание d = 0,055 кг/кг сухого воздуха, точка росы t
= 43 °С. Схема решения примера дана на Рис. 2.3, а. Влагосодержание для заданных условий по Таблице 2.2 составит d = 0,05448 кг/кг, а расчет энтальпии по уравнению (2.9) дает (кДж/кг):
По диаграмме h-d (Рис. 2.2) находим также точку пересечения влагосодержания d = 0,055 кг/кг с линией парциального давления водяного пара и по шкале справа находим парциальное давление пара р
= 60 мм рт.ст. Расчет парциального давления водяного пара по уравнению (2.15) для общего давления Р = 745 мм рт. ст. дает близкое значение
Пример 3. Определить относительную влажность воздуха, точку росы и парциальное давление водяного пара при t = 90°С и влагосодержании d = 0,07 кг/кг сухого воздуха.
Рис. 2.3. Схема решений примеров по диаграмме h-d для воздуха: а—к примеру 2, б—к примеру 3.
Решение. По диаграмме h-d (Рис. 2.2) находим точку пересечения изотермы t = 90 оС с линией постоянного влагосодержания d = 0,07 кг/кг сухого воздуха. Этой точке соответствует относительная влажность воздуха ? = 15% и точка росы t
= 47 оС. Схема решения дана на Рис. 2.3, б. Затем по диаграмме h-d (Рис. 2.2) находим точку пересечения влагосодержания d = 0,07 кг/кг с линией парциального давления водяного пара и по шкале справа находим парциальное давление пара р
= 75 мм рт.ст. Расчет парциального давления водяного пара по уравнению (2.15) при общем давлении Р = 745 мм рт. ст. дает близкий результат:
2.3 Изменение состояний воздуха при сушке на h-d диаграмме
При конвективной сушке сушильный агент – воздух предварительно нагревается в калорифере от температуры t
до температуры t
, необходимой для сушки (Рис. 2.4, а). Соответствующие значения энтальпии составят h
и h
. При этом влагосодержание воздуха d остается постоянным, а относительная влажность ? – уменьшается. На диаграмме h-d этот процесс изображается вертикальным отрезком АВ (от точки А к точке В). Расход тепла в калорифере:
где L – расход сухого воздуха.
Процесс охлаждения воздуха на диаграмме также изображается вертикально, но в противоположном направлении. Если охлаждение воздуха идет до температуры насыщения t
, линия идет вниз до пересечения с линией ? =100% (отрезок ВС). Точка пересечения линий d = const и ? == 100% (точка С на Рис. 2.4, а) характеризует состояние воздуха в результате его охлаждения при d = const (точка росы). Изотерма, проходящая через эту точку, определяет температуру точки росы t
. Дальнейшее охлаждение воздуха ниже температуры точки росы (например, до температуры tп) приводит к конденсации из него части влаги и соответственно – к уменьшению его влагосодержания от d
до d
. На диаграмме процесс охлаждения насыщенного воздуха совпадает с линией ? = 100% (кривая СЕ).
После нагрева воздуха в калорифере (линия АВ, Рис. 2.4, а) он поступает в сушилку. Если влага из материала будет испаряться только за счет тепла, передаваемого материалу воздухом, и отсутствуют теплопотери или дополнительный нагрев в сушилке (политропная сушка), то энтальпия воздуха после сушки h
будет равна его энтальпии перед сушкой h
, так как все тепло, отданное воздухом на испарение влаги, возвращается обратно в воздух с удаляющимися из материала парами (адиабатическая сушка). Одновременно в сушилке понижается температура, увеличиваются влагосодержание и относительная влажность воздуха. Такой процесс носит название теоретического процесса сушки (h
= h
= h = const, линия ВD на Рис. 2.4, а).
Рис. 2.4 Изменение состояний воздуха на h-d диаграмме:
а – при нагреве (АВ) охлажденнии (ВАСЕ) и сушке (ВD)
б – линии сушки: адиабатическая (ВD), с теплопотерями (ВD??) и с подводом тепла в сушилке (ВD?).
Для сушильной практики большое значение имеет понятие о теоретическом процессе адиабатического испарения в системе поверхность испарения – воздух. В этом процессе воздух только испаряет, но не нагревает влагу. Непосредственно над поверхностью испарения воды (а в равной степени и над поверхностью влажного материала в начальный период сушки) образуется слой насыщенного пара (? = 100%), находящегося в равновесии с водой. Температура влаги при этом имеет постоянное значение, равное температуре мокрого термометра t
. Данная температура в процессе испарения не меняется, в то время как температура воздуха по мере его насыщения все время понижается, приближаясь в пределе к температуре мокрого термометра t
(при ? = 100%). Эту температуру, которую примет воздух в конце процесса насыщения, называют также температурой адиабатического насыщения. Поступающая в воздух испаренная влага W вносит в него некоторое количество тепла W?c?t
, поэтому адиабатический процесс охлаждения воздуха в этом случае происходит с повышением его энтальпии (h
>h
). С учетом расхода сухого воздуха L на испарение получим:
или
где с – теплоемкость воды.
Величина W/L – отражает увеличение влагосодержания воздуха в процессе его адиабатического охлаждения, оно равно (d
-d
), где d
—влагосодержание воздуха при его полном насыщении влагой при температуре мокрого термометра t
. Тогда при d
= 0 (уравнение оси ординат) получим
Уравнение (2.19) служит для нанесения на h-d диаграмму линий адиабатического насыщения воздуха.
Если, например, из точки М (см. Рис. 2.4, а) провести линию h
= h
= соnst до пересечения с осью ординат и отложить от точки пересечения R в масштабе, выбранном для энтальпий, отрезок RS, равный d