Исследование процесса во влажном воздухе (Лабораторная работа № 6)

Министерство Образования Российской Федерации

Филиал ГОУВПО

«Московский энергетический институт

(технический университет)»

в г.Волжском

Кафедра Промышленной теплоэнергетики

Лабораторная работа №6

по курсу теплопередачи

Исследование процесса во влажном воздухе

Студент                                                                                       Винокурова ОА

Группа                                                                                         АТП-1

Преподаватель                                                                            Шевцова С.Б.

Волжский 2006

1. Цель работы

Определение эффективности процесса сушки.

2. Содержание работы

Изучение изменений состояния влажного воздуха в процессах, протекающих в сушильной установке.

3. Теоретические основы работы

          Влажным воздухом называют смесь сухого воздуха с водяным паром, а в наиболее общем случае – с водяным паром, капельками воды и кристаллами льда.

          Процессами, протекающими во влажном воздухе, рассматриваемыми в технической термодинамике, являются процессы сушки материалов, охлаждения газов в хвостовых поверхностях котлоагрегатов, сжатия воздуха в компрессорах и т.д. Во всех этих процессах количество сухого воздуха и его агрегатное состояние не изменяются, в то время как количество водяного пара, содержащегося в воздухе, может во время протекания процесса изменяться, пар может частично конденсироваться и, наоборот, вода испаряться.

          Парциальное давление – это давление в смеси одного отдельного газа.

          Для влажного воздуха справедлив закон Дальтона:

где      - давление влажного воздуха;

           - парциальное давление сухого воздуха в смеси;

           - парциальное давление водяного пара.

Относительной влажностью воздуха  называют отношение плотности водяного пара при его парциальном давлении и температуре смеси к плотности сухого насыщенного пара при той же температуре

          Величина  характеризует степень удалённости данного состояния влажного воздуха от состояния, в котором возможно выпадение капелек воды.

          При принятом допущении, что водяной пар обладает свойствами идеального газа, относительная влажность может быть выражена через парциальные давления пара:

где      - парциальное давление пара в смеси;

           - давление насыщенного пара при температуре влажного воздуха.

Влагосодержанием  влажного воздуха называют количество воды (в виде пара и жидкости) в граммах, содержащееся в одном килограмме сухого воздуха:

          Если влага содержится в воздухе только в виде пара (но не в виде жидкости), то влагосодержание воздуха

При исследовании процессов влажного воздуха широко применяются графические методы. Для определения энтальпии , относительной влажности , парциального давления пара в смеси , температуры  влажного воздуха по известным параметрам пользуются  диаграммами.

Наиболее часто состояние влажного воздуха задаётся двумя параметрами – его температурой и относительной влажностью. Для определения относительной влажности применяются специальные приборы – гигрометры и психрометры.

Психрометр состоит из двух ртутных термометров – сухого и мокрого, обдуваемого вентилятором. Чувствительная часть мокрого термометра обёрнута батистом, смачиваемым водой. При этом сухой термометр показывает действительную температуру воздуха, а мокрый – меньшую температуру вследствие испарения влаги, причем, чем меньше относительная влажность воздуха, тем большее различие будет наблюдаться в показаниях сухого и мокрого термометров.

Для определения состояния влажного воздуха по показаниям сухого и мокрого термометров пользуются психрометрической формулой:

где      - температура сухого термометра;

           - температура мокрого термометра;

           - парциальное давление водяного пара;

           - давление насыщения водяного пара при температуре

           - барометрическое давление;

           - психрометрический коэффициент.

Психрометрический коэффициент  зависит от скорости обтекания воздухом мокрого термометра: чем меньше скорость обтекания, тем коэффициент  больше. Значения его берутся из таблиц.

4. Схема установки

Рис. 1.

          1 – газодувка

          2 – калорифер

          3 – материал, подвергаемый сушке

          4 – теплоизолирующий слой сушильной камеры

          5 – бюретка с водой

          6 – U-образный манометр

           - термопары на входе в сушильную камеру

           - термопары на выходе из сушильной камеры

5. Экспериментальная установка и описание процесса сушки

          Экспериментальная установка, представленная на рисунке 1 состоит из газодувки, калорифера и сушильной камеры.

          Воздух, нагнетаемый газодувкой (1) проходит через калорифер (2), состоящий из трубки, продуваемой воздухом. Внутри трубки находится нить накала. К нити подводится ток от лабораторного автотрансформатора (ЛАТР), понижающего напряжение от сети переменного тока (220В). Напряжение на нити замеряется вольтметром V.

          Нагретый воздух из калорифера поступает в сушильную камеру. Внутри камера состоит из цилиндра с дырочками, который обмотан войлоком (3). Сверху из бюретки (5) в цилиндр поступает вода, смачивающая войлок. Снаружи камера покрыта теплоизолирующим материалом (4).

          Войлок обдувается воздухом и выходит наружу через отверстие вверху сушильной камеры. На входе и на выходе в сушильной камере установлены хромель-копелевые термопары.

          Вход: