Параметры влажного воздуха обычно определяют графическим путем с помощью Hd- диаграммы (рис. 2). Особенностью этой диаграммы является расположение оси абсцисс под углом 135° к оси ординат. Точки с оси абсцисс спроецированы на горизонтальную (условную) ось.
Кривая 
является пограничной, соответствующей состояниям насыщенного влажного воздуха. Область над этой кривой соответствует состояниям ненасыщенного влажного воз-
 | |||||
 | |||||
 | |||||
 |
духа, область под кривой является областью насыщенного влажного воздуха, появления росы, «тумана».
По Hd- диаграмме можно определить температуру точки росы, если т. 1 вертикально (охлаждение) спроецировать на кривую . Изотерма, которая пройдет через эту точку пересечения, соответствует температуре tросы.
Для определения парциального давления водяного пара рп по заданному влагосодержанию под кривой построена линия 
. Значения рп указаны на правой ординате диаграммы в мм рт.ст.
Процесс нагревания влажного воздуха. Пусть влажный воздух в состоянии т. 1 с начальной температурой t1 и относительной влажностью 
нагревается в калорифере (электронагревателе) до t2. На Hd -диаграмме этот процесс изображается прямой 1-2 (см. рис. 2), через точки 1 и 2 которой проходят изотермы соответственно t1 и t2. Процесс нагревания влажного воздуха осуществляется при 
, т.к. в процессе нагревания содержание влаги во влажном воздухе не меняется.
По изменению энтальпии нагреваемого воздуха Н2 - Н1 можно по уравнению Первого закона термодинамики определить количество подведенной теплоты (при 
):
, кДж/час. (10)
Процесс сушки. Если пренебречь тепловыми потерями, то можно считать, что процесс сушки материалов нагретым воздухом в сушильной камер происходит при 
. На Hd- диаграмме такой процесс изображается прямой 2-3΄ (см. рис. 2). Постоянство энтальпии влажного воздуха объясняется тем, что тепло, необходимое для испарения влаги, берется из потока воздуха и возвращается в него вместе с испарившейся влагой.
В сушилке, работающей с потерями тепла в окружающую среду, процесс сушки будет происходить не по кривой 2-3΄ (при ), а по кривой 2-3. Положение точки 3 определяется по измеренным в опыте t3 и 
. По изменению влагосодержания воздуха до и после сушильной камеры d1 и d3 можно рассчитать массу влаги, отведенной от высушиваемого материала нагретым воздухом:
, г влаги/час. (11)
Проведение опытов
1. Включить установку (рис. 3).
 |
Рис. 3. Схема экспериментальной установки
1 – вентилятор, 2 – ротаметр, 3 - электронагреватель, 4 – сушильная камера, 5, 6 –психрометры.
В учебной лабораторной установке роль высушиваемого материала играют фарфоровые бусинки и смоченные стенки сушильной камеры. Для повышения интенсивности сушки воздух, подаваемый в сушильную камеру, предварительно нагревается. Испарение влаги в сушильной камере осуществляется за счет теплоты, отдаваемой нагретым воздухом.
2. Замерить и занести в таблицу 1 показания психрометра 5, установленного на входе в установку.
3. По показаниям ротаметра 2 с помощью градуировочного графика по значению П определить расход воздуха 
, м3/ч.
4. По достижении температуры воздуха t2» 40-50°С на выходе из электронагревателя 3 записать показания психрометра 6, установленного на выходе воздуха из сушильной камеры 4.
Таблица 1
| П | , м3/ч
| t1, °C | t1м, °С | t2, °С | t3, °С | t3м, °С | В, мм рт.ст. |
Обработка опытных данных
1. На основе показаний психрометров 5 и 6 по психрометрической таблице (Приложение) определить относительную влажность входящего и выходящего из установки влажного воздуха .
2. По Hd- диаграмме для точек 1, 2, 3 определить энтальпию Н1 и влагосодержание d1 входящего воздуха, парциальное давление водяного пара р1п в этом воздухе (на основе t1 и ); энтальпию Н2 воздуха после нагревания (на основе d2 = d1 и t2); влагосодержание d3 воздуха, уходящего из установки (на основе t3 и ).
3. По уравнению (2) рассчитать парциальное давление р1в. Полученное значение перевести в Па (750 мм рт.ст. = 105 Па). Заполнить таблицу 2.
Таблица 2
| , %
|  Н1, кДж кг сух. возд.
| d1, г влаги кг сух. возд.
| р1п, мм рт.ст. | р1в, Па |  Н2, кДж кг сух. возд.
| , %
| d3, г влаги кг сух. возд.
|
4. Рассчитать массовый расход сухого воздуха по уравнению Клапейрона-Менделеева:
, кг/ч,
где Rв = 287 Дж/(кг×К) – газовая постоянная сухого воздуха; – объемный расход воздуха, определяемый по градуировочному графику, м3/ч.
5. Рассчитать количество теплоты, полученного нагретым воздухом в электронагревателе, по уравнению (10).
6. Определить массу влаги Мп, полученную нагретым воздухом от высушивания материала, по уравнению (11).
7. Построить кривые процессов нагревания воздуха (1-2) и сушки нагретым воздухом (2-3) на Hd -диаграмме (без соблюдения масштаба).
8. Определить температуру точки росы tросы при охлаждении (d=const) из состояний т.т.1 и 3.
9. Определить систематическую погрешность измерения температуры воздуха t1 на входе в установку и t3 на выходе из неё:
,
где 
- абсолютная погрешность измерения температуры, принимаемая равной половине цены деления шкалы прибора.
Подробно материал к этому пункту изложен в разделе «Оценка погрешности эксперимента».
Контрольные вопросы
1. Понятие «влажный воздух». Особенности изменения состояния влажного воздуха в отличие от идеальной газовой смеси.
2. Состояние водяных паров во влажном воздухе.
3. Понятие о температуре точки росы. Методика определения tросы по Hd -диаграмме.
4. Основные характеристики влажного воздуха. Определение d, 
, H, pn и pв.
5. Устройство, принцип действия и назначение психрометра.
6. Hd -диаграмма влажного воздуха. Графическое представление процессов нагревания и сушки влажным воздухом.
7. Методика расчета количества теплоты, затраченной на нагревание воздуха. Цель нагревания.
8. Методика расчета массы вещества, отводимой от высушиваемого материала в процессе сушки.
9. Понятие о погрешностях измерения, источники погрешностей. Методика расчета систематических погрешностей измерения температур воздуха на входе в установку и на входе из неё.
| Приложение | ||||
| Психрометрическая таблица влажного воздуха |
|
Лабораторная работа № 22
