Диаграмма состояния влажного воздуха.

Диаграмма энтальпия Н -  влагосодержание воздуха х представлена нарис.5.1. Эту диаграмму впервые разработал Л.К. Рамзин.

Диаграмма построена для постоянного давления Р=101.28 кПа, но можно использовать без большой ошибки при характерным для конвективных сушилок.

Для определения, параметров влажного воздуха, изменяющихся в процессе сушки, может быть использована диаграмма Рамзина, на которой в координатах энтальпия Н – влагосодержание х нанесены линии постоянной относительной влажности , изотермы  и линии зависимости парциального давления водяного пара от влагосодержания воздуха.

Диаграмма имеет угол между осями координат, по оси ординат отложены Н, о оси абсцисс – влагосодержание х, которые для удобства пользования диаграммой, спроектированы на вспомогательную ось, перпендикулярную оси ординат.

На диаграмме нанесены:

- линии х=const (вертикальные прямые, параллельные оси ординат);

- линии H=const (прямые, параллельные оси абсцисс, то есть идущие под углом к горизонту) ;

- линии постоянных Т или изотермы; по уравнению (5.16);

- линии ; начало при Т=-273⁰С;

- линии парциальных давлений водяного пара  во влажном воздухе, значения которых отложены на правой оси ординат диаграммы.

Линия  соответствует насыщению воздуха водяным паром при данной температуре. Площадь над ней – рабочая часть диаграмы, отвечает ненасышенному влажному воздуху; под ней – область пересыщения воздуха влажным воздухом.

Линия парциального давления водяного пара строится по (5.10) при

                                                                   (5.20)

На диаграмме Н-х по любым двум известным параметрам влажного воздуха, можно найти точку, которая характеризует состояние воздуха и определить его основные параметры.

5.3 Равновесие при сушке.

Рассмотрим влажное твердое тело, находящиеся в контакте с газовым потоком.

При постоянном давлении и определенной температуре влажный газ (воздух) характеризуется величиной относительной влажности:

                                        (5.21)

Если давление пара жидкости в материале  отличается от парциального давления пара в газовом потоке , то между двумя фазами будет иметь место массообмен вплоть до состояние равновесия, т.е. до . При этом наступает состояние динамического равновесия, которому соответствует предельная влажность материала, называемая равновесной влажностью  .

Направление массопереноса определяется соотношением  и .

Если  - перенос влаги к твердому телу (сорбция), если  - перенос влаги из твердой фазы в газовую (десорбция), т.е. идет процесс сушки.

При Т=const и Р=const каждому значению  соответствует определенная . Имея совокупность величин  (в материале), можно построить изотерму для влажного тела.

Пусть  соответствует равновесная относительной влажности .

Если - последует десорбция – сушка материала, так как  .

Если - будет сорбция – увлажнение материала, так как .

:

Рис.5.2. Диаграмма состояния влажного материала

(равновесная кривая сушки).

  Пусть влагосодержание материала, соответствующее равновесному состоянию с газом, относительная влажность которого .

Если тело влагосодержанием  находится в контакте с газом, относительной влажности , процесс сушки будет происходить до тех пор, пока влагосодержание не дойдет до которая соответствует данной влажности. Разность представляет собой относительное количество влаги, которое может быть удалено при относительной влажности газовой фазы .

Когда влагосодержание твердого тела ниже , давление паров жидкости в материале меньше парциального давления пара чистой жидкости. Влага, соответствующая такому влагосодержанию, называется связанной.

Если влагосодержание материала превышает , тогда давление паров жидкости в материале такое же как и парциальное давление пара чистой жидкости. Поэтому влагу, соответствующую разности влагосодержаний , называют свободной, несвязанной.  максимальное гигроскопическое влагосодержание.

При влажности больше влага заполняет все макропоры и капилляры твердого тела и содержится на его поверхности. Испарение идет с поверхности жидкости.

Таким, образом, можно выделить две зоны:

- зона влажного состояния , когда давление паров жидкости в материале не зависит от влажности материала и равно давлению насыщения свободной жидкости при температуре материала;

- зона связанной влаги (гигроскопического состояния) , когда давление пара жидкости над поверхностью материала отличается от давления насыщенного пара свободной жидкости и зависит от его влажности и температуры. Первая зона соответствует первому периоду сушки,  вторая зона – второму периоду сушки.

Следует отметить, что для кривых сорбция – десорбция характерно явление гистерезиса.