1. 3.1 Краткие теоретические введения

Смесь сухого воздуха с водным паром называется влажным воздухом. Пар во влажном воздухе может находиться главным образом в двух состояниях: 1) в перегретом, когда при данной температуре парциаль­ное давление пара ниже давления насыщения , соответствую­щего этой температуре, в этом случае воздух не насыщен влагой и его называют ненасыщенным; 2) в состоянии сухого насыщения, когда при дан­ной температуре влажного воздуха парциальное давление пара равно дав­лению насыщения, соответствующему этой температуре. В этом случае воздух насыщен влагой и его называют насыщенным.

Если ненасыщенный воздух охлаждать при постоянном давлении, наступит такая температура, при которой пар в воздухе окажется в на­сыщенном состоянии. Эта температура влажного воздуха называется точ­кой росы.

При охлаждении воздуха ниже точки росы пар в нем начинает кон­денсироваться (появляется туман) и воздух становится перенасыщенным.

Основные характеристики влажного воздуха: абсолютная и относи­тельная влажность, плотность, средняя молекулярная масса, газовая постоянная, влагосодержание, энтальпия.

Абсолютная влажность - это масса пара в 1м³ влажного воздуха при температуре воздуха (а значит и пара).

Относительная влажность воздуха представляет собой отношение абсолютной влажности ненасыщенного воздуха к абсолютной влажности насыщенного воздуха при той же температуре. Так как пар распростра­няется по всему объёму воздуха и имеет определенное парциальное давление при данной температуре, то абсолютная влажность равна плот­ности пара при его парциальном давлении и температуре воздуха. Абсолютная влажность насыщенного воздуха равна плотности насыщенного пара при температуре воздуха и есть или . Тогда относительную влажность можно определить по выражению:

.

Среднюю молекулярную массу влажного воздуха можно определить как для смеси идеальных газов

,

где - давление насыщения при данной температуре; - давление

влажного воздуха.

Газовая постоянная влажного воздуха:

.

В сушильных процессах количество сухого воздуха во влажном остается постоянным. Изменяется лишь количество пара вследствие ис­парения влаги высушиваемого материала. Поэтому удобно относить рас­четы к 1 кг сухого воздуха,

Влагосодержание представляет собой количество влаги (пара), приходящейся на I кг сухого воздуха:

,

где - масса соответственно пара и сухого воздуха во влаж­ном воздухе.

Энтальпия влажного воздуха , отнесенная к 1 кг сухого воз­духа, т.е. к (1+ ) кг влажного воздуха, определяется как сумма энталь­пий сухого воздуха и пара:

,

где - энтальпия воздуха, которая при отсчете от 0°С определя­ется по формуле: . Здесь - средняя массовая изобарная теплоемкость воздуха в интервале температур от 0°С до данной тем­пературы ; - энтальпия пара, определяемая по таблицам пара.

3.2 Экспериментальная установка

Схема сушильной установки изображена на рис. 3-1. Воздух, яв­ляющийся сушильным агентом, нагнетается из помещения лаборатории с помощью вентилятора I и последовательно проходит калорифер 2 и сушильную камеру 3, а затем удаляется в атмосферу.

Калорифер 2 состоит из металлического кожуха, внутри которого помещен электрический нагреватель, представляющий собой фарфоровые трубки с намотанной на них нихромовой проволокой. Нагретый воздух по­ступает в сушильную камеру 3, состоящую из корпуса, внутри которого помещен держатель 4 с закрепленной на нем хлопчатобумажной тканью, подвергаемой сушке. Перед началом опыта ткань смачивается водой, на­литой в поддон, затем держатель поднимается с помощью тяги 5, Дози­ровка подачи воды на ткань во время опыта осуществляется капельницей через трубочку 6, ведущую внутрь сушильной камеры. Увлажнение ткани во время опыта обеспечивает стационарность процесса сушки материала.

Расход воздуха через установку обеспечивается нестандартной диафрагмой, соединенной отводами с дифференциальным манометром 8, , Температура воздуха перед диафрагмой, на входе и выходе сушильной ка­меры, температура "мокрого" термометра измеряется термопарами ТХК, соответственно 9 - 12. Сигналы от термопар подаются через переключа­тель 13 на милливольтметр 14.

Питание на нагреватель подается выключателем 15. Мощность на­гревателя увеличивается выключателем 16.

Влажность воздуха на входе в калорифер определяется с помощью переносного психрометра.