Lecture PAGPAPATUYO.
Ang pagpapatuyo ay ang proseso ng pag-alis ng moisture mula sa mga solido sa pamamagitan ng pagsingaw nito at pag-alis ng mga nagresultang singaw.
Ang pagpapatayo ng init ay madalas na nauuna mekanikal na pamamaraan pag-alis ng moisture (pagipit, pag-aayos, pagsala, sentripugasyon).
Sa lahat ng mga kaso, ang pagpapatayo sa anyo ng mga singaw ay nag-aalis ng pabagu-bago ng isip na bahagi (tubig, organikong solvent, atbp.)
Ayon sa pisikal na kakanyahan, ang pagpapatayo ay isang proseso ng magkasanib na init, paglipat ng masa at nabawasan sa paggalaw ng kahalumigmigan sa ilalim ng impluwensya ng init mula sa lalim ng pinatuyong materyal hanggang sa ibabaw nito at sa kasunod na pagsingaw nito. Sa proseso ng pagpapatayo, ang isang basang katawan ay may posibilidad sa isang estado ng ekwilibriyo sa kapaligiran, kaya ang temperatura at moisture content nito ay karaniwang isang function ng oras at mga coordinate.
Sa pagsasagawa, ginagamit ang konsepto kahalumigmigan v, na tinukoy bilang:
(5.2)
Kung noon
Ayon sa paraan ng supply ng init, mayroong:
Convective drying, na isinasagawa sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnay sa materyal at ng drying agent;
Makipag-ugnay sa (conductive) pagpapatayo, ang init ay inililipat sa materyal sa pamamagitan ng pader na naghihiwalay sa kanila;
Radiation drying - sa pamamagitan ng paglilipat ng init sa pamamagitan ng infrared radiation;
I-freeze ang pagpapatayo, kung saan ang kahalumigmigan ay tinanggal mula sa materyal sa isang frozen na estado (karaniwan ay nasa isang vacuum);
Dielectric drying, kung saan ang materyal ay tuyo sa larangan ng mataas na dalas na alon.
Sa anumang paraan ng pagpapatayo, ang materyal ay nakikipag-ugnay sa basa-basa na hangin. Sa karamihan ng mga kaso, ang tubig ay inalis mula sa materyal, kaya ang isang sistema ng tuyong hangin - singaw ng tubig ay karaniwang isinasaalang-alang.
Mga pagpipilian mahalumigmig na hangin.
Ang pinaghalong tuyong hangin at singaw ng tubig ay mamasa-masa na hangin. Mga parameter ng humid air:
Relatibong at ganap na kahalumigmigan;
Kapasidad ng init at enthalpy.
Malamig na hangin, sa mababang P at T, ay maaaring ituring na isang binary mixture ng mga ideal na gas - tuyong hangin at singaw ng tubig. Pagkatapos, ayon sa batas ni Dalton, maaari nating isulat:
(5.3)
saan P– presyon ng pinaghalong singaw-gas , p c g ay ang bahagyang presyon ng tuyong hangin, ay ang bahagyang presyon ng singaw ng tubig.
Libre o sobrang init na singaw - ibinigay T at R hindi ito namumuo. Ang pinakamataas na posibleng nilalaman ng singaw sa gas, kung saan nangyayari ang condensation, ay tumutugma sa mga kondisyon ng saturation sa isang tiyak na T at bahagyang presyon .
Tukuyin ang absolute, relative humidity at moisture content ng hangin.
Ganap na kahalumigmigan ay ang masa ng singaw ng tubig bawat yunit ng dami ng basa-basa na hangin (kg / m 3). konsepto ganap na kahalumigmigan coincides sa konsepto ng vapor density sa temperatura T at bahagyang presyon .
Kamag-anak na Humidity ay ang ratio ng dami ng singaw ng tubig sa hangin hanggang sa pinakamataas na posible, sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon, o ang ratio ng density ng singaw sa ilalim ng mga partikular na kondisyon sa density ng saturated vapor sa ilalim ng parehong mga kondisyon:
Ayon sa equation ng estado ng isang perpektong gas Mendeleev - Klaiperon para sa singaw sa isang libre at puspos na estado, mayroon kaming:
at 
(5.5)
Dito ang M p ay ang masa ng isang mole ng singaw sa kg, ang R ay ang gas constant.
Isinasaalang-alang ang (5.5), ang equation (5.4) ay nasa anyo:
Tinutukoy ng kamag-anak na kahalumigmigan ang nilalaman ng kahalumigmigan ng ahente ng pagpapatayo (hangin).
Dito G P ay ang masa (mass flow rate) ng singaw, L ay ang masa (mass flow rate) ng ganap na tuyong gas. Ipinapahayag namin ang mga dami ng G P at L sa pamamagitan ng equation ng estado ng isang ideal na gas:
, 
Pagkatapos ang kaugnayan (5.7) ay binago sa anyo:
(5.8)
Mass ng 1 mole ng tuyong hangin sa kg.
Pagpapakilala 
at isinasaalang-alang 
makuha namin:
(5.9)
Para sa air-water vapor system 
, 
. Pagkatapos mayroon kaming:
(5.10)
Kaya, isang relasyon ang naitatag sa pagitan ng moisture content x at ng relatibong halumigmig φ ng hangin.
Tiyak na init wet gas ay kinuha bilang isang additive init kapasidad ng dry gas at singaw.
Tiyak na init ng basang gas c, tinutukoy sa 1 kg ng tuyong gas (hangin):
(5.11)
kung saan ay ang tiyak na init ng tuyong gas, ang tiyak na init ng singaw.
Tukoy na kapasidad ng init, tinutukoy sa 1 kg halo ng singaw-gas:
(5.12)
Karaniwang ginagamit sa mga kalkulasyon kasama.
Tiyak na enthalpy ng moist air H ay tumutukoy sa 1 kg ng ganap na tuyong hangin at tinutukoy sa isang ibinigay na temperatura ng hangin T bilang kabuuan ng mga enthalpi ng ganap na tuyong hangin at singaw ng tubig:
(5.13)
Ang tiyak na enthalpy ng superheated steam ay tinutukoy ng sumusunod na expression.
pagpapatuyo ay ang proseso ng pag-alis ng kahalumigmigan mula sa mga materyales.
Maaaring alisin ang kahalumigmigan mekanikal(pagpipiga, pagsasala, pagsentripuga) o thermal, ibig sabihin, sa pamamagitan ng pagsingaw ng kahalumigmigan at pag-alis ng mga nagresultang singaw.
Sa pisikal na kakanyahan nito, ang pagpapatayo ay isang kumbinasyon ng mga proseso ng init at mass transfer na nauugnay sa bawat isa. Ang pag-alis ng kahalumigmigan sa panahon ng pagpapatayo ay nabawasan sa paggalaw ng init at kahalumigmigan sa loob ng materyal at ang kanilang paglipat mula sa ibabaw ng materyal patungo sa kapaligiran.
Ayon sa paraan ng pagbibigay ng init sa pinatuyong materyal, ang mga sumusunod na uri ng pagpapatayo ay nakikilala:
– convective drying– direktang pakikipag-ugnay sa pinatuyong materyal na may isang ahente ng pagpapatayo, na kadalasang ginagamit bilang pinainit na hangin o mga gas ng tambutso (bilang panuntunan, halo-halong hangin);
– contact drying- paglipat ng init mula sa coolant sa materyal sa pamamagitan ng pader na naghihiwalay sa kanila;
– pagpapatuyo ng radiation- paglipat ng init sa pamamagitan ng infrared ray;
– pagpapatuyo ng dielectric– pag-init sa larangan ng mga high-frequency na alon;
– freeze drying– pagpapatuyo sa isang frozen na estado sa ilalim ng mataas na vacuum.
Bond form ng moisture sa materyal
Ang mekanismo ng proseso ng pagpapatayo ay higit na tinutukoy ng anyo ng moisture bond sa produkto: mas malakas ang bond na ito, mas mahirap ang proseso ng pagpapatayo. Ang proseso ng pag-alis ng kahalumigmigan mula sa produkto ay sinamahan ng isang paglabag sa koneksyon nito sa produkto, na nangangailangan ng isang tiyak na halaga ng enerhiya.
Ang lahat ng mga anyo ng komunikasyon ng kahalumigmigan sa produkto ay nahahati sa tatlo malalaking grupo Mga Keyword: kemikal na bono, pisikal-kemikal na bono, pisikal-mekanikal na bono. Sa proseso ng pagpapatayo ng mga produktong pagkain, bilang panuntunan, ang physicochemically at physicomechanically bound moisture ay inalis.
Tubig na nakagapos ng kemikal ay pinananatili nang mahigpit at hindi natatanggal kapag ang materyal ay pinainit sa 120 ... 150 ° C. Ang chemically bound moisture ay pinaka mahigpit na nakakabit sa produkto at maaalis lang kapag ang materyal ay pinainit sa mataas na temperatura o bilang resulta ng kemikal na reaksyon. Ang kahalumigmigan na ito ay hindi maaaring alisin sa produkto sa panahon ng pagpapatayo.
Pisikal-mekanikal na nakatali na kahalumigmigan ay ang likido sa mga capillary at ang basang likido.
Ang kahalumigmigan sa mga capillary ay nahahati sa kahalumigmigan macrocapillary at microcapillary. Ang mga macrocapillary ay puno ng kahalumigmigan sa direktang pakikipag-ugnay sa materyal. Ang kahalumigmigan ay pumapasok sa mga microcapillary kapwa sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnay at bilang isang resulta ng pagsipsip nito mula sa kapaligiran.
Physico-chemical bond pinagsasama ang dalawang uri ng kahalumigmigan: adsorption at osmotically nakagapos na kahalumigmigan. Ang kahalumigmigan ng adsorption ay mahigpit na hawak sa ibabaw at sa mga pores ng katawan. Osmotically nakagapos na kahalumigmigan, na tinatawag ding swelling moisture, ay matatagpuan sa loob ng mga cell ng materyal at hawak ng osmotic forces. Adsorption kahalumigmigan nangangailangan ng mas maraming enerhiya para sa pagtanggal nito kaysa sa pamamaga ng kahalumigmigan.
Mga pangunahing parameter ng mahalumigmig na hangin
Sa panahon ng convective drying, ang heat carrier (drying agent) ay naglilipat ng init sa produkto at nag-aalis ng moisture evaporating mula sa produkto. Kaya, ang drying agent ay gumaganap ng papel ng init at moisture carrier. Ang estado ng mahalumigmig na hangin ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na parameter: barometric pressure at partial vapor pressure, absolute at relative humidity, moisture content, density, specific volume, temperature at enthalpy. Alam ang tatlong mga parameter ng mahalumigmig na hangin, maaari mong mahanap ang lahat ng iba pa.
Ang ganap na kahalagahan ng hangin tinatawag na masa ng singaw ng tubig sa 1 m 3 ng basa-basa na hangin (kg / m 3).
Kamag-anak na kahalumigmigan
, ibig sabihin. antas ng saturation ng hangin
, ay ang ratio ng ganap na kahalumigmigan sa pinakamataas na posibleng masa ng singaw ng tubig ( 
), na maaaring mapaloob sa 1 m 3 ng basa-basa na hangin sa ilalim ng parehong mga kondisyon (temperatura at barometric pressure),
, ibig sabihin. 
100.
(1)
Ang masa ng singaw ng tubig, kg, na nilalaman sa basa-basa na hangin at bawat 1 kg ng ganap na tuyong hangin ay tinatawag na moisture content ng hangin:
,
(2)
Entalpy ako Ang humid air ay tumutukoy sa 1 kg ng ganap na tuyong hangin at tinutukoy sa isang ibinigay na temperatura ng hangin t°C bilang kabuuan ng mga entalpi ng ganap na tuyong hangin 
at singaw ng tubig 
(J/kg
tuyong hangin):
,
(3)
saan kasama r.v– average na tiyak na kapasidad ng init ng ganap na tuyong hangin, J/(kgK); i n ay ang enthalpy ng singaw ng tubig, kJ/kg.
ako d -diagram ng mahalumigmig na hangin. Ang mga pangunahing katangian ng basa-basa na hangin ay maaaring matukoy gamit ako x-diagram, unang binuo ni L.K. Ramzin noong 1918. Diagram ako-X(Larawan 1) na binuo para sa patuloy na presyon R= 745mm Hg Art. (mga 99 kN / m 2).
Sa vertical axis ng ordinates, ang enthalpy ay naka-plot sa isang tiyak na sukat ako, at sa abscissa axis - moisture content d. Ang abscissa axis ay matatagpuan sa isang anggulo na 135 sa ordinate axis (upang pataasin ang gumaganang bahagi ng patlang ng tsart at ang kaginhawaan ng pag-ikot ng mga kurba = const).
Ang mga linya sa diagram ay:
patuloy na nilalaman ng kahalumigmigan (d= const) ay mga patayong linya na parallel sa y-axis;
patuloy na enthalpy ( ako\u003d const) - mga tuwid na linya na kahanay sa abscissa axis, i.e., papunta sa isang anggulo ng 135 ° hanggang sa abot-tanaw;
pare-pareho ang temperatura, o isotherms (t= const);
pare-pareho ang relatibong halumigmig ( = const);
bahagyang presyon ng singaw ng tubig R P sa basa-basa na hangin, ang mga halaga nito ay naka-plot sa sukat sa kanang y-axis ng diagram.
kanin. isa. ako–d- dayagram
Ganap na kahalumigmigan ng hangin ρ n, kg / m, tinatawag nila ang masa ng singaw ng tubig na nilalaman sa 1 m 3 ng basa-basa na hangin, ibig sabihin, ang ganap na kahalumigmigan ng hangin ay ayon sa bilang na katumbas ng density ng singaw sa isang naibigay na bahagyang presyon P p at timpla ng temperatura t.
Ang nilalaman ng kahalumigmigan ay ang ratio ng masa ng singaw sa masa ng tuyong hangin na nasa parehong dami ng basa-basa na gas. Dahil sa maliit na halaga ng masa ng singaw sa mahalumigmig na hangin, ang nilalaman ng kahalumigmigan ay ipinahayag sa gramo bawat 1 kg ng tuyong hangin at tinutukoy ng d. Ang relatibong halumigmig φ ay ang antas ng saturation ng gas na may singaw at ipinahayag ng ratio ng absolute humidity ρ n sa pinakamataas na posible sa parehong mga presyon at temperatura ρ n.
Sa paggalang sa isang di-makatwirang dami ng basa-basa na hangin V, na naglalaman ng D p kg, singaw ng tubig at L kg, tuyong hangin sa barometric pressure P b at ganap na temperatura T, maaari nating isulat:
(5.2)
(5.3)
(5.4)
Kung ang mamasa-masa na hangin ay itinuturing na pinaghalong mga ideal na gas, kung saan ang batas ni Dalton ay wasto, P b = R c + P p, at ang Clapeyron equation, PV \u003d G ∙ R ∙ T, pagkatapos ay para sa unsaturated air:
(5.5)
para sa puspos na hangin:
(5.6)
kung saan D p, D n - masa ng singaw sa unsaturated at puspos na estado ng hangin;
R p - pare-parehong gas.
Saan ito nanggaling:
(5.7)
Mula sa mga equation ng estado na isinulat para sa hangin at singaw, nakukuha ng isa ang:
(5.9)
ratio ng gas palagiang hangin at ang pares ay 0.622, kung gayon:
Dahil ang masa ng tuyong bahagi nito ay nananatiling hindi nagbabago sa mga proseso ng pagpapalitan ng init na may partisipasyon ng basa-basa na hangin, maginhawang gamitin ang enthalpy ng moist air H, na tinutukoy sa masa ng tuyong hangin, para sa mga kalkulasyon ng thermal engineering:
kung saan ang C in ay ang average na tiyak na kapasidad ng init ng tuyong hangin sa hanay ng temperatura 0÷100 o C, (C in = 1.005 kJ/kg∙K); C p - average na tiyak na init ng singaw ng tubig (C p = 1.807 kJ / kg ∙ K).
Ang isang imahe ng pagbabago sa estado ng isang basang gas sa mga pang-industriyang instalasyon ay ipinapakita sa H-d diagram (Larawan 5.3).
Ang H-d-chart ay graphic na larawan sa napiling barometric pressure ng pangunahing mga parameter ng hangin (H, d, t, φ, R p). Para sa kaginhawaan ng praktikal na paggamit ng H-d-diagram, ginagamit ang isang pahilig na sistema ng coordinate, kung saan ang mga linya ng H \u003d const ay matatagpuan sa isang anggulo ng \u003d 135 ° sa patayo.
Figure 5.3 - Konstruksyon ng mga linya t \u003d const, P p at φ \u003d 100% sa H-d diagram
Ang punto a ay tumutugma sa H \u003d 0. Mula sa punto a, ang isang positibong halaga ng enthalpy ay inilatag sa tinatanggap na sukat, pababa - negatibo, na tumutugma sa mga negatibong temperatura. Upang buuin ang linyang t=const, gamitin ang equation na H=1.0t + 0.001d(2493+1.97t). Ang anggulo α sa pagitan ng isotherm t = 0 at ang isoenthalpe H = 0 ay tinutukoy mula sa equation:
Samakatuwid α≈45°, at ang isotherm t = 0 o C ay isang pahalang na linya.
Para sa t > 0, ang bawat isotherm ay binuo sa dalawang puntos (isotherm t 1 sa mga puntos b at sa). Sa pagtaas ng temperatura, ang bahagi ng enthalpy 
tumataas, na humahantong sa isang paglabag sa parallelism ng isotherms.
Upang mabuo ang linya φ = const, ang isang linya ng mga bahagyang presyon ng singaw ay naka-plot sa isang tiyak na sukat depende sa nilalaman ng kahalumigmigan. Ang P p ay nakasalalay sa barometric pressure, kaya ang diagram ay binuo para sa P b = const.
Ang bahagyang linya ng presyon ay itinayo ayon sa equation:
(5.11)
Dahil sa mga halaga d 1 , d 2 , at pagtukoy ng P p1 P p2 hanapin ang mga puntos g, d ..., pagkonekta kung alin, kumuha ng linya ng bahagyang presyon ng singaw ng tubig.
Ang pagbuo ng mga linya φ = const ay nagsisimula sa linyang φ =1 (P p = P s). Gamit ang mga thermodynamic table ng singaw ng tubig, hanapin ang ilang arbitrary na temperatura t 1 , t 2 ... ang mga katumbas na halaga ng P s 1 , P s 2 ... Mga intersection point ng isotherms t 1 , t 2 ... na may mga linya d = const na naaayon sa P s 1 , P s 2 ..., tukuyin ang saturation line φ = 1. Ang lugar ng diagram na nasa itaas ng curve φ = 1 ay nagpapakilala sa unsaturated air; ang lugar ng diagram sa ibaba φ = 1 ay nagpapakilala sa hangin sa isang puspos na estado. Ang mga isotherm sa lugar sa ibaba ng linya φ = 1 (sa fog area) ay sumasailalim sa pahinga at may direksyon na tumutugma sa H = const.
Dahil sa magkaibang kamag-anak na halumigmig at pagkalkula sa parehong oras P p =φP s , ang mga linya φ = const ay itinayo nang katulad ng pagbuo ng linya φ = 1.
Sa t = 99.4 o C, na tumutugma sa kumukulong punto ng tubig sa presyon ng atmospera, ang mga kurba φ \u003d const ay sumasailalim sa pahinga, dahil sa t≥99.4 о С P p max \u003d P b. Kung ang 
, pagkatapos ay lumihis ang mga isotherm sa kaliwa mula sa patayo, at kung 
, ang mga linya φ = const ay patayo.
Kapag ang basa-basa na hangin ay pinainit sa isang nakakapagpagaling na heat exchanger, ang temperatura at enthalpy nito ay tumataas, at bumababa ang relatibong halumigmig. Ang ratio ng mga masa ng kahalumigmigan at tuyong hangin ay nananatiling hindi nagbabago (d = const) - proseso 1-2 (Larawan 5.4 a).
Sa proseso ng paglamig ng hangin sa isang recuperative HE, ang temperatura at enthalpy ay bumababa, ang relatibong halumigmig ay tumataas, at ang moisture content d ay nananatiling hindi nagbabago (proseso 1-3). Sa karagdagang paglamig, maaabot ng hangin ang buong saturation, φ \u003d 1, punto 4. Ang temperatura t 4 ay tinatawag na temperatura ng dew point. Kapag bumaba ang temperatura mula t 4 hanggang t 5, ang singaw ng tubig (bahagyang) ay namumuo, nabubuo ang fog, at bumababa ang moisture content. Sa kasong ito, ang estado ng hangin ay tumutugma sa saturation sa isang naibigay na temperatura, ibig sabihin, ang proseso ay magpapatuloy sa linya φ \u003d 1. Ang droplet moisture d 1 - d 5 ay inalis mula sa hangin.
Figure 5.4 - Ang mga pangunahing proseso ng pagbabago ng estado ng hangin sa H-d-chart
Kapag ang paghahalo ng hangin ng dalawang estado, ang enthalpy ng pinaghalong ay N cm:
Ang ratio ng paghahalo k \u003d L 2 / L 1
at enthalpy 
(5.13)
Sa H-d-diagram, ang pinaghalong punto ay nasa isang tuwid na linya na nagkokonekta sa mga punto 1 at 2 para sa k → ~ H cm = H 2, para sa k → 0, H cm → H 1. Posible na ang estado ng pinaghalong ay nasa rehiyon ng supersaturated na hangin. Sa kasong ito, nabuo ang fog. Ang punto ng halo ay kinuha sa kahabaan ng linya H = const sa linya φ = 100%, ang bahagi ng drip moisture ∆d ay bumagsak (Larawan 5.4 b).
Ang hangin sa atmospera ay pinaghalong mga gas (nitrogen, oxygen, noble gas, atbp.) na may ilang singaw ng tubig. Ang dami ng singaw ng tubig na nasa hangin ay napakahalaga para sa mga prosesong nagaganap sa atmospera.
Basang hangin- isang pinaghalong tuyong hangin at singaw ng tubig. Ang kaalaman sa mga katangian nito ay kinakailangan para sa pag-unawa at pagkalkula ng mga teknikal na kagamitan tulad ng mga dryer, heating at ventilation system, atbp.
Ang mahalumigmig na hangin na naglalaman ng pinakamataas na dami ng singaw ng tubig sa isang partikular na temperatura ay tinatawag mayaman. Ang hangin na hindi naglalaman ng pinakamataas na dami ng singaw ng tubig na posible sa isang partikular na temperatura ay tinatawag hindi puspos. Ang unsaturated moist air ay binubuo ng pinaghalong dry air at superheated water vapor, habang ang saturated moist air ay binubuo ng dry air at saturated water vapor. Ang singaw ng tubig ay nakapaloob sa hangin, kadalasan sa maliliit na dami at sa karamihan ng mga kaso sa sobrang init na estado, kaya ang mga batas ng mga ideal na gas ay nalalapat dito.
Mahalumigmig na presyon ng hangin AT, ayon sa batas ni Dalton, ay katumbas ng kabuuan ng mga bahagyang presyon ng tuyong hangin at singaw ng tubig:
B = p B + p P, (2.1)
saan AT– barometric pressure, Pa, p B, r P ay ang mga bahagyang presyon ng tuyong hangin at singaw ng tubig, ayon sa pagkakabanggit, Pa.
Sa proseso ng isobaric cooling ng unsaturated moist air, maaaring maabot ang isang estado ng saturation. Ang paghalay ng singaw ng tubig na nakapaloob sa hangin, ang pagbuo ng fog ay nagpapahiwatig ng tagumpay mga punto ng hamog o temperatura ng hamog. Ang dew point ay ang temperatura kung saan ang mamasa-masa na hangin ay dapat palamigin sa pare-parehong presyon upang maging puspos.
Ang dew point ay depende sa relatibong halumigmig ng hangin. Sa mataas na relatibong halumigmig, ang dew point ay malapit sa aktwal na temperatura ng hangin.
Ganap na kahalumigmigan ρ P tinutukoy ang masa ng singaw ng tubig na nasa 1 m 3 ng basa-basa na hangin.
Relatibong halumigmig φ tinutukoy ang antas ng saturation ng hangin na may singaw ng tubig:
mga. aktwal na absolute humidity ratio ρ P sa pinakamataas na posibleng ganap na kahalumigmigan sa puspos na hangin ρ N sa parehong temperatura.
Para sa puspos na hangin φ = 1 o 100%, at para sa unsaturated moist air φ < 1.
Ang halaga ng moisture content, na ipinahayag sa mga tuntunin ng bahagyang presyon:
(2.4)
Tulad ng makikita mula sa equation (2.4), na may pagtaas ng bahagyang presyon r P nilalaman ng kahalumigmigan d nadadagdagan.
Ang enthalpy ng mahalumigmig na hangin ay isa sa mga pangunahing parameter nito at malawakang ginagamit sa mga kalkulasyon ng pagpapatuyo ng mga halaman, bentilasyon at air conditioning system. Ang enthalpy ng moist air ay nauugnay sa isang unit mass ng dry air (1 kg) at tinukoy bilang ang kabuuan ng mga enthalpy ng dry air ako B at singaw ng tubig ako P, kJ/kg:
i = i B + i P ∙d(2.5)
id - diagram ng mahalumigmig na hangin
id- ang diagram ng humid air ay iminungkahi noong 1918. ang prof. OK. Ramzin. Sa diagram (Larawan 2.1), ipinapakita ng abscissa ang mga halaga ng nilalaman ng kahalumigmigan d, g/kg, at kasama ang y-axis - enthalpy i basang hangin, kJ/kg, tinutukoy sa 1 kg ng tuyong hangin. Para sa pinakamahusay na paggamit parisukat na tsart ng linya i=const na iginuhit sa isang anggulo na 135° sa mga linya d=const at mga halaga d inilipat sa isang pahalang na linya. Isotherms ( t=const) ay naka-plot bilang mga tuwid na linya.
Sa pamamagitan ng id– Sa diagram ng humid air, para sa bawat estado ng humid air, ang temperatura ng dew point ay maaaring matukoy. Upang gawin ito, mula sa isang punto na nagpapakilala sa estado ng hangin, kinakailangan upang gumuhit ng isang patayo (linya d=const) bago tumawid sa linya φ =100%. Ang isotherm na dumadaan sa nakuhang punto ay tutukuyin ang nais na dew point ng basa-basa na hangin.
saturation curve φ =100% ibinahagi id- isang diagram para sa itaas na rehiyon ng unsaturated moist air at ang mas mababang rehiyon ng supersaturated na hangin, kung saan ang moisture ay nasa droplet state (fog region).
id- ang diagram ay maaaring gamitin upang malutas ang mga problema na may kaugnayan sa pagpapatuyo ng mga materyales. Ang proseso ng pagpapatayo ay binubuo ng dalawang proseso: pagpainit ng basa-basa na hangin at pagbasa nito, dahil sa pagsingaw ng kahalumigmigan mula sa pinatuyong materyal.
kanin. 2.1. id– diagram ng mahalumigmig na hangin
proseso ng pag-init nagpapatuloy sa patuloy na nilalaman ng kahalumigmigan ( d=const) at ipinapakita sa id- diagram na may patayong linya 1-2 (Larawan 2.1). Tinutukoy ng pagkakaiba ng enthalpy sa diagram ang dami ng init na natupok upang magpainit ng 1 kg ng tuyong hangin:
Q = M B∙(i 2 - i 1), (2.6)
Tamang proseso ng saturation ang air moisture sa drying chamber ay nangyayari sa isang pare-parehong enthalpy ( i=const) at ipinapakita bilang isang tuwid na linya 2-3′. Ang pagkakaiba sa moisture content ay nagbibigay ng dami ng moisture na inilabas sa drying chamber ng bawat kilo ng hangin:
M P \u003d M V∙(d 3 - d 2), (2.7)
Ang aktwal na proseso ng pagpapatayo ay sinamahan ng pagbawas sa enthalpy, i.e. i≠const at iginuhit nang tuwid 2-3 .
MGA TUNAY NA GASE
Ang hangin sa atmospera ay halos palaging mahalumigmig dahil sa pagsingaw ng tubig mula sa mga bukas na reservoir patungo sa atmospera, gayundin dahil sa pagkasunog ng mga organikong gatong na may pagbuo ng tubig, atbp. pinainit hangin sa atmospera napakadalas na ginagamit para sa pagpapatuyo ng iba't ibang mga materyales sa pagpapatayo ng mga silid at sa iba pang mga teknolohikal na proseso. Ang kamag-anak na nilalaman ng singaw ng tubig sa hangin ay isa rin sa pinakamahalagang bahagi ng klimatiko na kaginhawahan sa mga lugar ng tirahan at sa mga lugar para sa pangmatagalang imbakan. produktong pagkain at mga produktong pang-industriya. Tinutukoy ng mga pangyayaring ito ang kahalagahan ng pag-aaral ng mga katangian ng basa-basa na hangin at pagkalkula ng mga proseso ng pagpapatuyo.
Dito ay isasaalang-alang natin ang thermodynamic theory ng moist air, higit sa lahat na may layuning matutunan kung paano kalkulahin ang proseso ng pagpapatayo ng basang materyal, i.e. matutunan kung paano kalkulahin ang daloy ng hangin na magbibigay ng kinakailangang rate ng pagpapatuyo ng materyal para sa ibinigay na mga parameter ng planta ng pagpapatayo, pati na rin isaalang-alang ang pagsusuri at pagkalkula ng mga instalasyon ng air conditioning at air conditioning.
Ang singaw ng tubig na naroroon sa hangin ay maaaring maging sobrang init o puspos. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang singaw ng tubig sa hangin ay maaaring mag-condense; pagkatapos ay ang kahalumigmigan ay bumagsak sa anyo ng fog (ulap), o ang ibabaw ng fogs up - ang hamog ay bumaba. Gayunpaman, sa kabila ng mga phase transition, ang singaw ng tubig sa basa-basa na hangin ay maaaring ituring na may mahusay na katumpakan bilang isang perpektong gas hanggang sa isang tuyong saturated na estado. Sa katunayan, halimbawa, sa isang temperatura t\u003d 50 ° C ang saturated water vapor ay may presyon ps = 12300 Pa at tiyak na dami. Naaalala na ang gas constant para sa singaw ng tubig
mga. sa mga parameter na ito, kahit na ang saturated water vapor na may error na hindi hihigit sa 0.6% ay kumikilos bilang isang perpektong gas.
Kaya, isasaalang-alang namin ang basa-basa na hangin bilang isang halo ng mga perpektong gas na may tanging caveat na sa mga estado na malapit sa saturation, ang mga parameter ng singaw ng tubig ay matutukoy mula sa mga talahanayan o diagram.
Ipakilala natin ang ilang mga konsepto na nagpapakilala sa estado ng mahalumigmig na hangin. Hayaang sa dami ng espasyo na 1 m 3 ay may basa-basa na hangin sa isang estadong ekwilibriyo. Kung gayon ang dami ng tuyong hangin sa volume na ito ay, sa kahulugan, ay ang density ng tuyong hangin ρ sv (kg / m 3), at ang dami ng singaw ng tubig, ayon sa pagkakabanggit, ρ VP (kg / m 3). Ang halaga ng singaw ng tubig ay tinatawag ganap na kahalumigmigan mahalumigmig na hangin. Ang density ng basa-basa na hangin ay malinaw naman
Sa kasong ito, dapat tandaan na ang mga densidad ng tuyong hangin at singaw ng tubig ay dapat kalkulahin sa kaukulang mga bahagyang presyon, sa paraang
mga. itinuturing naming wasto ang batas ni Dalton para sa basa-basa na hangin.
Kung ang temperatura ng mahalagang hangin ay t, pagkatapos
Kadalasan sa halip na density ng singaw ng tubig, i.e. sa halip na ganap na kahalumigmigan, ang mahalumigmig na hangin ay nailalarawan sa pamamagitan ng tinatawag na nilalaman ng kahalumigmigan d, na tinukoy bilang ang dami ng singaw ng tubig sa bawat 1 kg ng tuyong hangin. Upang matukoy ang nilalaman ng kahalumigmigan d maglaan ng ilang volume sa basa-basa na hangin V 1, tulad na ang masa ng tuyong hangin sa loob nito ay 1 kg, i.e. sukat V 1 sa aming kaso mayroong m 3 / kg St. Kung gayon ang dami ng kahalumigmigan sa volume na ito ay magiging d kg VP / kg St. Ito ay malinaw na ang kahalumigmigan nilalaman d nauugnay sa ganap na kahalumigmigan ρ vp. Sa katunayan, ang masa ng basa-basa na hangin sa dami V 1 katumbas
Pero dahil ang dami V 1 pinili namin upang ito ay naglalaman ng 1 kg ng tuyong hangin, pagkatapos ay malinaw naman . Ang pangalawang termino ay, sa pamamagitan ng kahulugan, moisture content d, ibig sabihin.
Isinasaalang-alang ang tuyong hangin at singaw ng tubig bilang mga ideal na gas, nakukuha natin
Kung isasaalang-alang, nakita namin ang kaugnayan sa pagitan ng nilalaman ng kahalumigmigan at ang bahagyang presyon ng singaw ng tubig sa hangin
Ang pagpapalit dito ng mga numerical na halaga, sa wakas ay mayroon na tayo
Dahil ang singaw ng tubig ay hindi pa rin isang perpektong gas sa diwa na ang bahagyang presyon at temperatura nito ay mas mababa kaysa sa mga kritikal, ang mahalumigmig na hangin ay hindi maaaring maglaman ng di-makatwirang dami ng kahalumigmigan sa anyo ng singaw. Ilarawan natin ito sa pamamagitan ng isang diagram. p–v singaw ng tubig (tingnan ang Fig. 1).
Hayaang ang unang estado ng singaw ng tubig sa basa-basa na hangin ay kinakatawan ng punto C. Kung ngayon ay nasa pare-parehong temperatura t Sa pagdaragdag ng kahalumigmigan sa anyo ng singaw sa basa-basa na hangin, halimbawa, sa pamamagitan ng pagsingaw ng tubig mula sa isang bukas na ibabaw, ang punto na kumakatawan sa estado ng singaw ng tubig ay lilipat kasama ang isotherm t C = const sa kaliwa. Ang density ng singaw ng tubig sa basa-basa na hangin, i.e. tataas ang absolute humidity nito. Ang pagtaas na ito sa ganap na halumigmig ay magpapatuloy hanggang sa singaw ng tubig sa isang partikular na temperatura t Ang C ay hindi magiging tuyo na puspos (estado S). Ang isang karagdagang pagtaas sa ganap na kahalumigmigan sa isang naibigay na temperatura ay imposible, dahil ang singaw ng tubig ay magsisimulang mag-condense. Kaya, ang pinakamataas na halaga ng absolute humidity sa isang naibigay na temperatura ay ang density ng dry saturated steam sa temperatura na ito, i.e.
Ang ratio ng absolute humidity sa isang naibigay na temperatura at ang maximum na posibleng absolute humidity sa parehong temperatura ay tinatawag na relative humidity ng humid air, i.e. sa pamamagitan ng kahulugan mayroon tayo
Ang isa pang variant ng vapor condensation sa mahalumigmig na hangin ay posible rin, ibig sabihin, isobaric cooling ng mahalumigmig na hangin. Pagkatapos ang bahagyang presyon ng singaw ng tubig sa hangin ay nananatiling pare-pareho. Point C sa diagram p–v ay lilipat sa kaliwa sa kahabaan ng isobar hanggang sa puntong R. Karagdagan, ang kahalumigmigan ay magsisimulang mahulog. Ang sitwasyong ito ay madalas na nangyayari sa panahon ng tag-araw sa gabi kapag ang hangin ay lumalamig, kapag ang hamog ay bumabagsak sa malamig na mga ibabaw at ang fog ay nabubuo sa hangin. Para sa kadahilanang ito, ang temperatura sa puntong R kung saan nagsisimulang bumagsak ang hamog ay tinatawag na dew point at tinutukoy t R. Ito ay tinukoy bilang ang temperatura ng saturation na tumutugma sa isang naibigay na bahagyang presyon ng singaw
Ang enthalpy ng moist air sa bawat 1 kg ng dry air ay kinakalkula sa pamamagitan ng summing
isinasaalang-alang na ang mga enthalpi ng tuyong hangin at singaw ng tubig ay sinusukat mula sa temperatura na 0 o C (mas tiyak, mula sa temperatura ng triple point ng tubig, katumbas ng 0.01 o C).
