Суыту және мұздату үрдістеріндегі массаалмасуы

Қ азіргі уақ ыттағ ы суыту немесе мұ здату ү рдісіндегі ө німнің салмағ ының азаюын, жалпы ү лкен тө рт топқ а бө луге болады [1-10, 14, 23]:

Бірінші топқ а ө німен оны қ оршағ ан орта арасындағ ы ылғ ал алмасу тепе – тең дік тең деуін шешу арқ ылы ө німнен бө лініп шығ атын ылғ алдың шамасын анық тау тә сілдері жатады. Осы топтағ ы негізгі тең деулердің бірі Тамм тең деуі

(3.24)

мұ ндағ ы: I_{ө н} - ө німнің энтальпиясы, Дж/кг; I_в - ауаның энтальпиясы, Дж/кг; С_р - ауаның жылу сиымдылығ ы, Дж/кг; F_{ө н} - ө німнің жылуалмасуғ а қ атысатын ауданы, м²; τ – суыту ұ зақ тығ ы, С; α - конвективті жылу беру коэффициенті, Вт/ (м² К)

Тамм тең деуіндегі конвективті жылу беру коэффициенті мен камерадағ ы суық ауа жылдамдығ ы арасындағ ы байланыс мына тең деумен анық талынады

α = 2, 32 + 1, 39∙ υ (3.25)

Там тең деуінің кемшіліктерінің бірі тең деуде ө німнің беткі қ абатындағ ы судың термодинамикалық кү йі ескерілмеген.

Осы топтағ ы ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын анық таудың тағ ы бір тә сілі бұ л Ф. Леви тең деуі

(3.26)

мұ ндағ ы: М _{ө н} – ө німнің массасы, кг; С_р - ауаның жылу сиымдылығ ы, Дж/кг; t_{vө н} , t_vc - ө нім кө лемінінің бастапқ ы жә не соң ғ ы температуралары, °С; Ө _{ө н} - ө німнің беткі қ абатының орташа температурасы, °С; Ө _э- ылғ ал ұ шып шық қ ан ө нім бетінің эквивалетті температурасы, °С.

Ө нім бетінің эквивалетті температурасын мына тең деумен анық тауғ а болады

Ө _э = 0, 622 (3.27)

мұ ндағ ы: – судың булануын ә сер ететін кедергі коэффициенті; – ө нім бетіндегі су буының парциалды қ ысымы, Па; - ауадағ ы су буының парциалды қ ысымы, Па; В - ауаның барометрлік қ ысымы, Па.

Бірақ бұ л топтағ ы тә сілдердің кемшілігі ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын анық тау барысында тең деуге кіретін параметрлердің орташа шамаларынан алынады.

Суыту немесе мұ здату ү рдісіндегі ө нім бетінен буланып шығ атын су буының судың белсенділік кө рсеткішімен ауаның салыстырмалы ылғ алдығ ының айырмасын қ озғ алыс кү ші ретінде ала отырып жә не ө німнің беткі қ абатындағ ы су кү йінің ө згеру заң дылығ ын термодинамикалық теория негізінде қ арасыра келе Ә. Ө. Шың ғ ысов жә не Ө. Ш. Шоманов вакуумда ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын анық таудың мына тең деуін ұ сынады

G = 0, 622 (3.28)

мұ ндағ ы - ө німнің массаалмасуғ а қ атынасатын ауданы, м².

Бұ л тең деудің басқ а тең деулерге қ арағ анда айырмашылығ ы ө німнің термодинамикалық параметрлері ауаның гигроскопиялық сипаттамаларымен байланыстырылғ ан.

Екінші топқ а ө німнен ұ шып шық қ ан ылғ ал ауа суытқ ыш аппараттарына толық шық танады деп ылғ алдық тың тепе-тең дік тең деуін қ ұ ру арқ ылы ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын анық тау тә сілдері жатады. Бұ л тә сілдің негізін қ алағ ан Д.Г.Рютов. Бұ л тә сілде ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын мына тең деумен анық талады

G = () (3.29)

ал суытқ ыш аппараты бетіне шық танатын судың шамасын мына тең деумен анық тайды

W_б = (3.30)

мұ ндағ ы: ө нім бетінің ауағ а масса беру коэффициенті (кг/м² Па·С); - ауаның суыту аппарат бетіне масса беру коэффициенті (кг/м² Па С); - ө німнің масса беру ү рдісіне қ атысатын ауданы, м²; - ауаны суыту аппаратының ауданы, м²; - ө нім бетіндегі су буының парциалдық қ ысымы, Па; - су буының аудағ ы парциалдық қ ысымы, Па; - су буының суыту аппарат бетіндегі парциалдық қ ысымы, Па.

Осы екі тең деуді бірге шешу арқ ыла ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын анық тауғ а болады.

Осы топтағ ы ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын анық таудың тағ ы бір тә сілі ол В. А. Верещагин жә не В. И. Филиппов ұ сынғ ан тең деуі тө мендегідей

G = (3.31)

мұ ндағ ы: - ауа суытқ ыш аппаратыда ауадан алынаты жылу мө лшері, Вт; А, Б – тұ рақ ты аппроксимациалық коэффициенттер; -ауадан суыту аппарат бетіне берілетін жылубергіш коэффициенті, Вт/(м² ∙ К).

Бұ л топтағ ы ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын анық тау тә сілдердің жалпы бір кемшілігі келтірілген тең деулер жү ргізілген тә жирібиелік ө німдер ү шін ғ ана қ олдануғ а болады.

Ү шінші топқ а жылумен ылғ ал арасындағ ы байланысты қ олдана отырып ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын анық тау тә сілдері жатады. Бұ л тә сілде жылу мен ылғ алдың қ атынасын ε _t - деп белгілей отырып ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын мынадай тең деумен есептеуге болады

= (3.32)

Бұ л топтағ ы тә сілдердің ішіндегі жиі қ олданатын тең деу В. З. Жадан тең деуі

(3.33)

мұ ндағ ы: М - ө німнің массасы, кг. – жылу мен ылғ ал қ атынасын сипаттайтын кө рсеткіш, Дж/кг.

Осы топтағ ы ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын анық таудың тағ ы бір тә сілі бұ л Роговая С Н жә не басқ ар ұ сынғ ан тең деу

G = / (3.34)

мұ ндағ ы: , – температура қ ысымдары: жә не = 0, 5 () ; - судың меншікті энтальпиясы, Дж/кг.

Тө ртінші топқ а ылғ алдың дифузиялық тең деуін «сандық ә діс» ә дісімен шешу негізінде ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын анық тау тә сілдері жатады. Ол ү шін мын ылғ алдың дифузиялық тең деуін «сандық ә діс» кө мегімен шешу керек

= D (3.35)

шекаралық шарт

= () (3.36)

мұ ндағ ы: D _{ө н}- ө німнің масса ө ткізгіштік коэффициенті м²/c; -ө німнің бетінен ауағ а масса бергіштік коэффициенті;

Ө німнің бетінен ауағ а берілетін массабергіштік коэффициентін Нуссельт критериясы қ олдана отырып табуғ а болады

Nu = (3.37)

Ылғ алдың дифузиялық тең деуін «сандық ә діс» ә дісімен шеше отырып мысалы, Герасимов Н. А. жә не басқ алар ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын мынадай тең деумен анық тауды ұ сынғ ан:

G = (3.38)

мұ ндағ ы: – аз уақ ыт аралығ ындағ ы есептік қ адам, с.

Ө нім бетінен ауағ а берілетін масса бергіштік коэффициентін табу ү шін авторлар мына Нуссельт критериясын қ олданғ ан

= 10 (3.39)

мұ ндағ ы: Re – Рейнольдс критериясы.

Ө нім бетінен бө лініп шығ атын ылғ ал шамасын бұ л тә сілмен анық таудың бір артық шылығ ы суыту немесе мұ здату ә дістеріне, қ ондырғ ы тү рлеріне жә не суытылатын немесе мұ здатын ө німнің пішініне байланысты емес.