濕空氣的應(yīng)用

濕空氣在工程上應(yīng)用很廣,其過(guò)程不外加熱或冷卻加濕去濕以及混合.這些過(guò)程普遍地都是穩(wěn)定流動(dòng),在分析時(shí)需要應(yīng)用:

1.能量守恒方程;

2.質(zhì)量平衡方程;

3.濕空氣的特性參數(shù);

此外,研究這些過(guò)程和裝置的不可逆性時(shí)還要用:

4.熵方程.

現(xiàn)以烘干和冷卻塔為例,說(shuō)明其應(yīng)用及計(jì)算方法.

一、烘干

烘干裝置是利用未飽和濕空氣吹過(guò)被烘干的物料,吸收其中水分的設(shè)備.為提升濕空氣的吸濕能力,一般都先將濕空氣加熱.。

相對(duì)溫度為Φ1溫度為1的濕空氣定壓下透過(guò)加熱器時(shí),外界加熱濕空氣,濕空氣溫度升高到2.但并未增加濕空氣的水蒸氣含量,也無(wú)蒸汽凝結(jié)析出,因而相對(duì)濕度下降為Φ2,所以提升了吸濕能力.可見在加熱器中的加熱過(guò)程是個(gè)升溫增焓的定比濕度(ω1=ω2)過(guò)程.在-ω圖上是一條向上的垂線,對(duì)每千克干空氣的加熱量=1-2/(干空氣)

當(dāng)加熱后的濕空氣進(jìn)入干燥器干燥物料時(shí),主要由濕空氣放熱(減少濕空氣的焓)使?jié)裎锪现械乃制M(jìn)入空氣,增加空氣中所含水蒸氣的焓.由此,干燥過(guò)程可近似看成空氣溫度逐漸降低而濕度逐漸增加的定焓過(guò)程,即2-3,顯然,每千克干空氣從濕物料中帶走的水分為Δω=ω3-ω2(水蒸氣)/(干空氣)

二、冷卻塔?

在缺水地區(qū),工業(yè)中的冷卻用水,常用空氣使之冷后再循環(huán)使用.冷卻方法之一是透過(guò)間壁(式或表面)式換熱器中的壁面將空氣和被冷卻的水分隔開,而使之進(jìn)行熱量交換.這種換熱方法,被冷卻的水溫最低只能被冷卻至接近空氣溫度.若使空氣和被冷卻的水在冷卻塔中直接接觸(這種換熱器叫混合式換熱器),蒸發(fā)冷卻,則被冷卻的水溫在理論上可冷至空氣的濕球溫度(<空氣的溫度),所以冷卻塔比間壁式換熱器能將更多熱量傳給空氣.>

因此,在給定的傳熱量下,冷卻塔的體績(jī)要比間壁式換熱器小.但冷卻塔的缺點(diǎn)是有水的蒸發(fā)損失,需要補(bǔ)充水.由凝汽器排出的熱水(溫度為13焓為13流率為13)在接近冷卻塔頂處送入塔內(nèi)向下噴淋,為提形成細(xì)滴有利于蒸發(fā).

大氣中的未飽和顯空氣在塔內(nèi)逆行而上與水滴接觸,水蒸發(fā)而被冷卻,溫度降至14焓為14.從塔底冷卻池流出的冷卻水流率為14,與補(bǔ)充水一起水幫浦送入凝汽器循環(huán)使用.單位時(shí)間內(nèi)流入與流出冷卻塔的濕空氣由【(干空氣)/】和ω【(水蒸氣)/】?jī)刹糠纸M成.其入口處的狀態(tài)1為11Φ1ω1,退場(chǎng)門處的狀態(tài)2為22Φ2ω2.濕空氣在冷卻塔中經(jīng)歷的過(guò)程是升溫增焓增濕過(guò)程.

水流及濕空氣流在冷卻塔中是穩(wěn)定流動(dòng).若與外界熱量的交換可略去不計(jì),又無(wú)外功交換,且巨視動(dòng)能與巨視位能也可忽略不計(jì),則根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)能量方程可知Δ=0.即流體進(jìn)入冷卻塔的焓等于流體離開冷卻塔的焓。

根據(jù)水的質(zhì)量平衡,則

3+ω1=4+ω2

或3-4=(ω2-ω1)式中求得計(jì)算出所需的濕空氣量和所需補(bǔ)充的冷水量.