Описание лабораторной установки

 

Установка представляет собой электрический сушильный шкаф с вмонтированной чашей весов и термометром.

Порядок выполнения работы

 

1.Включают сушильный шкаф, доводят температуру в нем                до 100…105 ^оС.

2. Взвешивают и записсывают массу сухого образца.

3. Увлажняют образец.

4. Увлажненный образец помещают на чашу весов в шкафу и взвешивают.

5. Записывают начальную массу образца.

6. Взвешивают материал через каждые 3…5 мин. до постоянного веса Результаты измерений записывают в табл. 3.1.

       

                                                                                                 Таблица 3.1

№ п/п

Интервал времени Δτ, с

G с, кг

Gτ, кг

W ‘ , кг

, кг/кг

ν, с ^-1

 

Обработка опытных данных

 

1. По формулам (3.3), (3.4) для каждого замера рассчитывают влагосодержание  и скоростьсушки ν.

 2. По расчетным данным строят графики зависимостей              и ν= f (τ).

3. По кривым  и   ν = f (τ) находят значение критического влагосодержания .

Контрольные вопросы

1. Какой технологический процесс называется сушкой?

2. К каким процессам относится сушка?

3. Виды сушки.

4. Что такое относительная влажность материала и воздуха?

5. Дать определение влагосодержания материала и воздуха.

6. Что такое критическое и равновесное влагосодержание?

7. Что называют скоростью сушки?

 8. При каких условиях скорость сушки в первом периоде постоянна и от каких факторов она зависит?

9. Чем определяется скорость сушки во втором периоде?

10. Как изменяется температура материала в процессе конвективной сушки?

11. Как влияет скорость воздуха на скорость сушки в I и II периоде?

12. Практическое применение изотермы сорбции сушки.

 

 

Лабораторная работа № 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА.

Цель работы: изучение способов определения параметров воздуха с использованием приборов для определения относительной влажности.

Основные понятия

 

Влажный воздух является смесью сухого воздуха и водяных паров. В насыщенном воздухе влага находится в состоянии перегретого пара, поэтому свойства влажного воздуха с некоторым приближением характеризуются законами идеальных газов.

Массу водяных паров, содержащихся в 1 м³ влажного воздуха, называют абсолютной влажностью воздуха. Водяной пар занимает весь объем смеси, поэтому абсолютная влажность воздуха равна массе 1 м³ водяного пара, т. е. плотности пара ρ _п,  взятой при его парциальном давлении Р _п. Отношение абсолютной влажности к максимально возможному количеству пара в 1 м³ воздуха при той же температуре и таком же барометрическом давлении характеризует степень насыщения воздуха влагой и называется относительной влажностью воздуха:

                                            .

Массу водяного пара, содержащегося в 1 м³ влажного воздуха и приходящегося на 1 кг абсолютно сухого воздуха, называют влагосодержанием воздуха X:

                                                

где ρ_с.в – плотность сухого воздуха при его парциальном давлении Р _с.в, равном разности между барометрическим давлением влажного воздуха и парциальным давлением пара в нем: .

Используя закон Клапейрона–Менделеева для определения плотности пара и сухого воздуха, можно получить формулу для расчета влагосодержания воздуха:

 

                        (4.1)

Энтальпия влажного воздуха считается равной сумме энтальпий сухого воздуха i _сви пара i _n во влажном воздухе, приходящихся на 1 кг сухого воздуха:

                        (4.2)

Значения удельных теплоемкостей сухого воздуха с _св, пара с_п при температуре t и удельной теплоте парообразования r ₀ при 0 ⁰С принимают следующими:

         

Подставляя эти величины в формулу (4.2), получим энтальпии влажного воздуха I, кДж/кг сухого воздуха:

                            (4.3)

Параметры воздуха можно определить графически с помощью диаграммы состояния влажного воздуха Рамзина (рис. 4.1). Эта диаграмма построена по вышеприведенным уравнениям для давления 745 мм рт. ст., которое можно считать среднегодовым для центральных районов России.

На осях координат отложены два основных параметра – влагосодержание х и энтальпия I. Угол между осями координат принят 135 ^оС, при этом влагосодержание откладывается в некотором масштабе на вспомогательной горизонтальной оси, на которую снесены значения х. В соответствии с таким построением, линии постоянного влагосодержания изображаются на диаграмме вертикальными прямыми, параллельными оси ординат.

Кроме указанных линий на диаграмме нанесены линии постоянных температур t, линии постоянной относительной влажности φ, линии парциального давления водяного пара.Линия φ = 100 % делит диаграмму на область ненасыщенного воздуха и пересыщенного, в котором влага находится в виде капелек.

Шкала парциального давления Р _п помещена на второй ординате диаграммы. Парциальное давление пара Р _п зависит только от влагосодержания х и определяется точкой пересечения линии х = const с кривой парциального давления, расположенной в области насыщенного воздуха       I -х диаграммы.

Для определения состояния воздуха должны быть заданы обычно любые два параметра.

Охлаждение воздуха с относительной влажностью, меньшей 100 %, т.е. ненасыщенного в данных условиях по влаге, происходит с понижением температуры, и повышение его относительной влажности увеличивается вплоть до φ = 100 %. Этот процесс изображается на диаграмме Рамзина прямой линией, направленной вниз в общем случае под произвольным углом. В теории сушки различают два предельных режима охлаждения: при постоянном влагосодержании и постоянной энтальпии.

 

 

 

Рис. 4.1. I - X – диаграмма Л. К. Рамзина.

 

 Температура, при которой воздух насыщается влагой, охлаждаясь при постоянном влагосодержании, называется температурой точки росы t _p. Для нахождения температуры точки росы от данной точки опускают вертикально вниз (по линии х=const) прямую до пресечения с линией φ = 100 %, затем находят температуру, соответствующую этой точке насыщения, проведя прямую влево по изотерме до пересечения с осью ординат.

Температура, при которой воздух насыщается влагой, охлаждаясь при постоянной энтальпии, называется температурой мокрого термометра t _м. Таким образом, температура мокрого термометра достигается, если охлаждение влажного воздуха вести в адиабатном режиме, т.е. без теплообмена с окружающей средой.

Для нахождения температуры мокрого термометра t _м из заданной точки проводится прямая линия по изоэнтальпе, т.е. под углом 135 ^о к оси ординат вправо вниз до пересечения с линией насыщения (φ = 100 %). Затем, проведя прямую влево по изотерме до пересечения с осью температур (ординат), находят температуру t _м.

Реальные процессы охлаждения влажного воздуха происходят по промежуточному режиму, т.е. с изменением как влагосодержания, так и энтальпии.

Для экспериментального определения параметров влажного воздуха часто применяют психрометры.