История развития науки о процессах и аппаратах

5.5. СУШКА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Влажным воздухом называют смесь сухого воздуха с водяным паром, каплями влаги и кристаллами льда. Он может быть ненасыщенным, насыщенным и пересыщенным в зависимости от того, в какой области относительно границы насыщения находятся его параметры.

Влагосодержание воздуха характеризуется массой влаги в 1 кг сухого воздуха и выражается через х (кг/кг) или d (г/кг). Соотношение между х и d следующее:

В соответствии с законом Дальтона общее давление воздуха р равно сумме давлений сухого воздуха рв и водяного пара рп:

Используя уравнение состояния для 1 кг сухого воздуха, запишем

р_вV = 1R_вТ

Напишем подробное уравнение и для 0,001 кг водяного пара, находящегося в том же объеме
V = 0,001dR_пТ
получим связь влагосодержания и парциальных давлений в виде с

В состоянии насыщения, характеризуемом предельно возможным содержанием паров в воздухе, справедливо равенство р_п = р_н, где р_н — парциальное давление пара, соответствующее состоянию насыщения. Отношение р_п/р_н = φ называется относительной влажностью. Парциальное давление паров в состоянии насыщения р_н увеличивается с ростом температуры.

Для определения парциального давления паров р_п в газе служит психрометр. Он состоит из двух одинаковых термометров. Один из них (сухой) измеряет температуру воздуха t_c, а второй (мокрый, так как обернут постоянно увлажняемой тканью) — температуру испаряющейся влаги t_M, связанную с влагосодержанием газа. По психрометрической таблице, прилагаемой к прибору, определяют относительную влажность при заданном (атмосферном) давлении и двух измеренных температурах (t_c и t_M). Известны и другие принципы действия психрометров.
В системе воздух - вода вещества могут находиться в двух фазах (газообразной и жидкой), число компонентов в ней также равно двум (воздух и вода), следовательно, число ее степеней свободы (по правилу фаз Гиббса) равно 2. Это значит, что независимо в ней могут изменяться только два параметра. Ими обычно являются температура t и относительная влажность с_р воздуха. Все остальные параметры системы зависимы: удельная теплоемкость с, удельная энтальпия /, влагосодержание d, парциальное давление пара р_п и др. Для определения удельной теплоемкости влажного воздуха [кДж/(кг • К)] используется зависимость

где с_с.в — удельная теплоемкость сухого воздуха, кДжДкг • К); с_с.в = 1,00 кДжДкг • К); с_п— удельная теплоемкость водяного пара, кДжДкг ■ К); с_п = 1,93 кДж/(кг • К).