Решение. Максимально возможное парциальное давление водяного пара равно давлению насыщения при данной температуре влажного воздуха

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 φ ₁ = 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 φ ₁ = 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.; φ ₃ = 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 φ ₁ = 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.