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          濕空氣的性質-【非標科研設備定制】

          2022-02-21 15:20:00

              在噴霧干燥操作中,從料液中除去的濕分通常是水分,所用的干燥介質通常是高溫低濕空氣,熱空氣即是載熱體也是載濕體。也有除去的濕分為有機溶劑,所用的干燥介質為氮氣等其它惰性氣體,并采取密閉循環等方式。但是,不管除去的是哪一種濕分,所用的是哪一種干燥介質,在噴霧干燥過程中,干燥介質性質的變化,基本原理是相同的,因此通過討論熱空氣去除濕分的過程可以說明噴霧干燥過程中濕空氣的濕度、水蒸汽含量和焓等性質的變化規律。

              在自然界中,水會蒸發,所以通常大氣中的空氣總含有一些水蒸氣,因其含量較少,所以含的量變化也不大,故通常不予特殊注意。但在噴霧干燥過程中,空氣中所含水蒸氣的量對干燥速率、空氣用量等都有較大影響。不含有水蒸氣的空氣稱為“干空氣”,含有水蒸氣的空氣稱為濕空氣。濕空氣就是自然界中的空氣,是干空氣和水蒸氣的二元混合體。干燥操作所要的熱空氣通常取自于自然界中的大氣,因此干燥介質實際上是濕空氣。通常大氣中水蒸氣的分壓總是很小的,一般只有200~300Pa,大都處于過熱狀態,所以它的比容很大,分子間的距離足夠遠,可以作為理想氣體處理,并服從理想氣體定律,按工程設計的要求仍然是足夠的。


          非標科研設備定制


              ①.水蒸氣分壓pw

              作為干燥介質的濕空氣是不飽和空氣,不飽和空氣中水蒸氣分壓低于同溫度下的水的飽和蒸汽壓,即水蒸氣呈過熱狀態。當總壓p一定時,空氣中的水蒸氣分壓pw越大。水蒸氣分壓pw與干空氣分壓pa的比值就是兩者的分子數的比值。而兩者分壓的總和就是總壓。

              ②.空氣的濕含量x

              濕含量表明濕空氣中水蒸汽含量的多少,又稱濕度,是指濕空氣中單位質量干空氣所含有的水蒸氣的質量,或者可以描述為水蒸氣質量與干空氣質量的比值。在干燥過程中,濕空氣中水蒸氣的質量不斷變化,而其中干空氣僅作為載熱體和載濕體,其質量始終不變(或質量流量不變)。因此不,為了便于進行物料衡算,空氣中的濕含量通常以每千克干空氣中含有若干千克水蒸氣,用x表示。

              ③.空氣的相對濕度φ

              用水蒸氣的分壓或濕度來表示濕空氣中水蒸氣的含量,只能表明濕空氣中含水蒸氣的量,但不能反映這樣的濕空氣是否還有納濕能力。對應一定的濕空氣溫度t,有一個飽和水蒸氣分壓Ps,它是在溫度t時水蒸氣在空氣中的分壓。顯然只有當pw<Ps時空氣才有納濕能力。兩者差值越大,其納濕能力越大。為了直觀了解濕空氣距離飽和水蒸氣的程度,常用相對濕度表示。在一定溫度下,濕空氣中水蒸氣分壓與同溫度下的飽和蒸氣壓之比稱為濕空氣的相對濕度。

          φ=pw/Ps

              ④.濕空氣的熱含量I

              用空氣做干燥介質干燥濕物料時,空氣與物料之間不僅有水分的轉移,而且還有熱量的交換。因此必須了解空氣的另一性質——熱含量(又稱焓)

              濕空氣的熱含量I等于干空氣的熱含量(cat)與水蒸氣的熱含量(ix),用下式表示:I= cat+ix=1.005t+ix

              其中:ca—干空氣的比熱容,1.005kj/kg.℃

                    i—t℃水蒸氣的熱含量,kj/kg

              ⑤.空氣的絕熱冷卻過程和絕熱飽和溫度

              在增濕塔中,不飽和空氣由塔底進入,水從塔頂淋下,氣液兩相在填料層中接觸,氣體從塔頂排出,水從塔底排出后又被送入塔頂使空氣增濕。如果增濕塔保溫良好,對周圍環境是絕熱的,則熱量傳遞只在氣液兩相之間進行。

              對于濕物料的干燥過程,如果物料表面始終被水所濕潤,則其情況與空氣-水接觸的情況相同。這時物料表面的溫度相當于空氣的絕熱飽和溫度。在物料的干燥過程中,到達穩定狀態之前的不穩定階段通常是很短暫的,一般不予考慮。

              ⑥.干球溫度和濕球溫度

              對于濕空氣,普通溫度多測的溫度屬于干球溫度,通常只叫溫度t。

              將普通溫度計的水銀球用紗布包裹起來,并將另一端浸入到水中,使得包裹的部分始終保持濕潤,這樣測得就是濕球溫度。

              由于濕球表面始終浸潤,表面的空氣濕度Xθ比空氣主流中的濕度X大,于是表面的水分不斷氣化并向周圍擴散,從而吸收熱量使得濕球溫度降低。進而由于溫度差空氣的熱量又傳導到濕球,溫度上升。當達到熱量交換平衡的時候,溫度不再變化,這是時候顯示的溫度就是濕球溫度tθ。

              對于絕熱操作的干燥器,只要濕物料表面保持濕潤,在穩態情況下,濕物料表面的溫度就是濕球溫度。

              ⑦.露點td

              空氣在其濕含量不變的情況下,冷卻至飽和狀態時的溫度,稱為露點(td)??諝饫鋮s到露點以下就會有水冷凝下來。

              ⑧.濕空氣的I-X圖

              在進行噴霧干燥計算裝置設計的時候,需要知道濕空氣的各種參數。這些參數雖然可以通過數學公式計算出來,但有時候比較麻煩。為了工程應用的方便,根據各參數之間的關系,繪制出濕空氣的性質圖。目前通常使用的是焓-濕圖(I-X),也有用溫-濕圖(t-X)


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