Максимально возможное парциальное давление водяного пара равно давлению насыщения при данной температуре влажного воздуха. По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара в состоянии насыщения (табл. П. 2.1) найдем давление насыщения пара при температуре t = 50 оС:
.
Парциальное давление водяного пара можно найти из определения относительной влажности воздуха (7.5):
.
Абсолютную влажность воздуха можно найти с использованием таблиц термодинамических свойств перегретого пара (табл. П.2.2) или по уравнению состояния идеального газа (см. задачу 7.3):
,
или
.
Максимально возможную абсолютную влажность воздух имеет в состоянии насыщения, при этом парциальное давление пара равно давлению насыщения при данной температуре. Тогда:
или
.
Максимально возможную абсолютную влажность воздуха можно также найти из определения относительной влажности воздуха (7.4):
.
Молекулярная масса влажного воздуха найдется согласно (7.7):
,
тогда газовая постоянная влажного воздуха
|
|
Плотности влажного и сухого воздуха найдутся по уравнению состояния идеального газа:
;
.
Влагосодержание находится с использованием выражения (7.2):
Энтальпия влажного воздуха согласно (7.6):
Температура точки росы – это температура насыщения при данном парциальном давлении пара, находится по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара (табл. П. 2.1 или П. 2.2):
.
7.5. Влажный воздух имеет температуру t = 4 оС и давление 740 мм рт. ст. Определить его влагосодержание и энтальпию.
Ответ: ;
7.6. Для сушки макарон используют воздух с температурой t 1 = 25 оС и относительной влажностью φ1 = 50 %, предварительно нагревая его в воздухоподогревателе до температуры t 2 = 90 оС. Из сушилки воздух выходит с температурой t 3 = 35 оС. Определить параметры воздуха в каждой точке, расход теплоты и воздуха на 1 кг испаряемой влаги. Изобразить процессы в диаграмме h–d.
Решение:
Начальное состояние влажного воздуха определяем в h–d диаграмме (прил. 4) путем пересечения изотермы t 1 = 25 оС с линией φ1 = 50 % (рис. 7.3, точка 1). Находим:
d 1= 10 г/кг с.в.; h 1.= 50 кДж/кг с.в.
Процесс нагрева воздуха происходит при постоянном влагосодержании, поэтому из точки 1 проводим вертикальную линию d = const до пересечения с изотермой t 2 = 90 оС, находим точку 2, характеризующую состояние воздуха на выходе из воздухоподогревателя. Получаем:
h 2. = 117,5 кДж/кг с.в.; φ < 5 %.
Далее из точки 2 проводим линию h = const (так как процесс сушки идет при постоянной энтальпии) до пересечения с изотермой t 3 = 35 оС, где находим точку 3, характеризующую состояние воздуха на выходе из сушилки. Для точки 3 имеем:
|
|
h 2 = h 3.= 117,5кДж/кг с.в.; d 3= 32 г/кг с.в.; φ3 = 90 %.
Изменение влагосодержания в сушилке в расчете на 1 кг сухого воздуха составляет
Тогда для испарения 1 кг влаги потребуется сухого воздуха
.
Влажный воздух состоит из сухого воздуха и водяного пара, поэтому
.
Тогда расход влажного воздуха с влагосодержанием d 1 в расчете на 1 кг испаренной влаги составит
.
Расход теплоты в воздухоподогревателе в расчете на 1 кг сухого воздуха составляет
h 2 – h 1= 117,5 – 50 = 67,5 кДж/кг.
Тогда расход теплоты на 1 кг испаренной влаги (или на 45,5 кг сухого воздуха) составит
Рис. 7.3. К задаче 7.6
7.7. Для сушки древесины используется влажный воздух с температурой 90 оС и относительной влажностью 5 %. Определить расход влажного воздуха, если относительная влажность воздуха на выходе из сушильной камеры 80 %, а количество испаренной влаги составляет 10 кг/ч. Изобразить процесс на диаграмме h–d.
Ответ: .
7.8. Для сушки материала используют влажный воздух с t 1 = 20 оС и относительной влажностью φ1 = 60 %, предварительно нагревая его в калорифере до t 2 = 95 оС. Температура воздуха после сушильной камеры t 3 = 35 оС. Вычислить конечное влагосодержание, расход воздуха и количество необходимой теплоты на 1 кг испаряемой влаги.
Ответ: d 3=33 г/кг с.в; ;
.
7.9. В воздухоохладитель поступает 100 кг/ч воздуха с температурой 80 оС и относительной влажностью 20 %. Определить часовое количество сконденсировавшейся влаги, если температура на выходе из охладителя 30 оС. Изобразить процесс на диаграмме h–d.