Влажный воздух

В сушильной технике в качестве рабочего тела широко используют влажный воздух, представляющий собой смесь сухого воздуха и водяного пара.

Содержание водяного пара в атмосферном воздухе зависит от метеорологических условий, а также от наличия источников испарения воды и колеблется в широких пределах: от малых долей до 4 % (по массе).

Смесь сухого воздуха и насыщенного водяного пара называется насыщенным влажным воздухом. Смесь сухого воздуха и перегретого водяного пара называется ненасыщенным влажным воздухом. Температура, до которой необходимо охлаждать ненасыщенный влажный воздух, чтобы содержащийся в нем перегретый пар стал насыщенным, называется температурой точки росы. При дальнейшем охлаждении влажного воздуха (ниже температуры точки росы) происходит конденсация водяного пара. Поэтому температуру точки росы часто используют как меру содержания в воздухе воды в парообразном состоянии.

Обычно к влажному воздуху применяют уравнения для идеальных газовых смесей. Так как в процессах сушки количество водяного пара в воздухе может меняться, а количество сухого воздуха остается постоянным, то целесообразно относить все величины к 1 кг сухого воздуха (а не смеси).

Влагосодержание, абсолютная и относительная влажность. Масса пара в 1 м³ влажного воздуха, численно равная плотности пара ρ_п при парциальном давлении р_п, называется абсолютной влажностью. Отношение действительной абсолютной влажности воздуха ρ_n к максимально возможной абсолютной влажности ρ_s при той же температуре называют относительной влажностью и обозначают через φ: φ = ρ_n / ρ_s = р_n /р_s, где р_п — парциальное давление водяного пара во влажном воздухе; р₅ — максимально возможное парциальное давление водяного пара при данной температуре.

Величина ф выражается в процентах или относительных единицах. Поскольку 0 < р_n < р₅, то 0 < φ < 100%. Для сухого воздуха φ = 0, для насыщенного ф= 100 %.

Отношение массы водяного пара М _псодержащегося во влажном воздухе, к массе сухого воздуха М_в, называется влагосодержанием воздуха и измеряется в килограммах на килограмм: d = М _п / М_в.

Максимально возможное влагосодержание достигается при полном насыщении воздуха водяными парами (ф=1)

d_иакс =0,622 (р_s / p – р_s) Если давление насыщенного пара становится равным внешнему давлению, что достигается при температуре кипения, то d= ∞.

Теплоемкость и энтальпия влажного воздуха. Изобарную теплоемкость влажного воздуха Ср обычно относят к 1 кг сухого воздуха, т. е. к (1 + d) кг влажного воздуха. Она равна сумме теплоемкостей 1 кг сухого воздуха и d кг пара: с_р = с_рв + dс_рп. В приближенных термодинамических расчетах процессов с влажным воздухом в небольшом диапазоне температур можно применять удельную изобарную теплоемкость сухого воздуха с_рв= 1 кДж/(кг-К) = const, удельную изобарную теплоемкость водяного пара с_рв=2 кДж/(кг- К) = const. В этом случае, выражая теплоемкость в кДж/(кг-К), получаем с_р=1+2d.

Энтальпия влажного воздуха определяется как энтальпия газовой смеси, состоящей из 1 кг сухого воздуха и d кг водяного пара, т. е. h = h_В + dh_п. Энтальпия 1 кг сухого воздуха, кДж/кг h_в = с_рв t