СУШКА ДРЕВЕСИНЫ

ДИАГРАММА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

Все рассмотренные выше показатели свойств влажного возду­ха или его параметры могут быть определены с помощью диаграмм мы, носящей название /е?-диаграммы влажного воздуха (рис. 2). Диаграмма эта была разработана в 1918 г. проф. Л. К Рамзиным и является универсальным средством для быстрого графического расчета процесса, связанного с сушкой любых материалов, в том числе и древесины.

Диаграмма позволяет решать задачи по определению всех, па­раметров влажного воздуха, если известны два из них, производить расчеты процессов нагревания или охлаждения влажного воздуха, процессов испарения влаги и смешения воздуха двух или несколь­ких состояний.

Не останавливаясь на принципах построения диаграммы, объяс­ним способ пользования ею. Диаграмма построена в координатах I — d, где / — теплосодержание влажного воздуха, d — его влаго - содержание.

На диаграмме нанесены линии одинаковых температур воздуха t, влагосодержаний d, теплосодержаний I, относительной влажно­сти ф и парциальных давлений Рп водяного пара в воздухе.

Определение на Id-диаграмме параметров воздуха

Пример 1. Влажный воздух имеет температуру +70° С и относительную влажность 0,5 (50%). Определить по Id-диаграмме остальные параметры этого воздуха: влагосодержание d, теплосодержание I и парциальное давление пара

Находящегося в этом воздухе.

Находим на диаграмме линию температуры, соответствующую 70° С. Эта ли­ния, идя вправо, пересекает веер расходящихся кривых линий относительной влажности ф. На пересечении с линией ф=0,5 будет лежать искомая точка^А (точка состояния воздуха), которая удовлетворяет заданным условиям (?=70°С

Влагосодертание Л

Рис. 2. /J-диаграмма влажного воздуха

И <р=0,5). Точка А находится также на вертикальной линии, идущей вниз до пересечения со шкалой влагосодержаний. В нашем случае эта линия соответствует влагосодержанию <2=120 г/кг сухого воздуха.

Точка А лежит примерно посередине между двумя наклонными линиями, идущими вниз и вправо до пересечения с нижней кривой линией <Р=1,0. Это линии постоянных теплосодержаний. По шкале и масштабу делений находим, что наше точка А соответствует теплосодержанию 7=92 ккал/кг.

Наконец, определяем величину парциального давления пара в воздухе за­данного нам состояния в точке пересечения вертикальной линии влагосодержания rf= 120 г/кг с крайней линией шкалы парциальных давлений. Давление равно 1650 мм вод. ст.

Изображение на /^-диаграмме процессов нагрева, охлаждения, испарения влаги и смешения воздуха различного состояния

Когда влажный воздух нагревают в каком-либо закрытом по­мещении, то его температура возрастает, а влагосодержание остается без изменения, так как нет притока дополнительной влаги или ее утечки. Такой процесс может быть изображен на Id - Диаграмме движением точки состояния воздуха вверх по одной из

Линий влагосодержания до пересечения ее с линией заданной тем­пературы нагрева. Теплосодержание воздуха при этом будет уве­личиваться. И, наоборот, процесс охлаждения соответствует на диаграмме перемещению той же точки вертикально вниз до линии заданной температуры. Теплосодержание воздуха при этом будет уменьшаться.

При испарении же влаги тепло, содержащееся в воздухе, рас­ходуется на превращение воды в пар и передается пару, но общее количество тепла в воздухе остается без изменения (если, конечно, воздух можно предохранить от остывания). Таким образом, тепло­содержание воздуха в процессе испарения останется постоянным, а влагосодержание увеличится. Поэтому процесс испарения на Id - диаграмме будет характеризоваться движением точки состояния воздуха параллельно линиям теплосодержания вниз вправо до пе­ресечения с линией влагосодержания.

Пример 2. Пусть состояние воздуха соответствует точке А на диаграмме (см. рис. 2 и пример 1). Требуется определить, как оио изменится, если воздух подогреть до температуры 93° С. Потерями тепла для простоты расчета можно пренебречь.

Определяем точку нового состояния воздуха, она будет находиться на пере­сечении линии d= 120 г/кг, идущей от точки А вверх, с линией температуры 93° С. Обозначим ее буквой Б. Относительная влажность воздуха, состояние которого характеризуется точкой Б, будет соответствовать линии Ф=0,2, т. е. относительная влажность воздуха стала ниже (воздух стал суше), хотя абсолютное весовое количество влаги в ней осталось прежним. Теплосодержание воздуха увеличилось и достигло 98 ккал/кг. Такой воздух более «работоспособен» в отношении про-, цесса сушки.

Пример 3. Охлаждение воздуха. Пусть воздух, состояние которого соответ­ствует точке А (см. рис. 2 и пример 1), охлажден до температуры 56° С. Находим на диаграмме точку нового состояния воздуха: от точки А вертикально вниз до линии температуры 56° С точку В. Мы видим, что относительная влажность воз­духа увеличилась, почти достигла линии ф=1,0, т. е состояния полного насыще­ния. Такой воздух не может уже поглощать влагу. Если охлаждение пойдет даль­ше, относительная влажность будет за линией Ф=1,0 и тогда пар в воздухе скон­денсируется и выпадет в виде капельно-жидкой влаги.

Пример 4. Испарение влаги. Пусть состояние воздуха соответствует точ­ке Б из примера 2. В этом воздухе находится влажная древесина, нагретая до 93° С. Влага из нее испаряется в воздух, т. е. древесина сохнет. Для упрощения расчета предположим, что потери от охлаждения воздуха отсутствуют л тепло расходуется только на испарение влаги, т. е. на сушку. Процесс пойдет при по­стоянном теплосодержании агента сушки — воздуха.

Двигаясь вниз по пунктирной линии параллельно линии /=100 ккал/кг, пере­секаем одну за другой линии температур. Значит, воздух, совершая работу испа­рения, понижает свою температуру, хотя количество тепла в ней остается неиз­менным. Предположим, что мы достигли температуры 74е С — точки Д. Относи­тельная влажность воздуха будет при этом равна 0,47 (47%), влагосодержание воздуха достигнет 129 г/кг против прежних 120 г/кг. Значит, агент сушки испарил 129—120=9 г влаги на каждый килограмм веса сухой части воздуха

Пример 5. Смешивание воздуха различных состояний. В сушильных камерах воздух, прошедший через штабель материала и насыщенный влагой, смешивается со свежим воздухом, имеющим малое влагосодержание. Это делается для того, чтобы снизить общее влагосодержание смеси и чтобы воздух стал вновь работо­способным.

Пусть состояние воздуха, прошедшего через штабель, соответствует точке Д на диаграмме, т. е. характеризуется температурой 74° С, относительной влажностью 0,47 (47%) и влагосодержанием 129 г/кг. Свежий воздух, поступающий в сушиль-

HVK) камеру из коридора управления, имеет температуру +20° С, относительную влажность 0,4 (40%) и влагосодержание 6 г/кг.

Нужно смешать воздух этих двух состояний так, чтобы влагосодержание сме­не превышало 120 г/кг сухого воздуха. Процесс смешивания может быть изо - бпажен на диаграмме прямой линией ЕД, а состояние смеси будет характеризо­ваться точкой А.

Таким образом, после смешивания со свежим воздухом воздух в камере будет иметь температуру fCM=70°C, относительную влажность фсы=0,5 (50%), влагосодержание dcм = 120 г/кг, теплосодержание /см = 92 ккал/кг.

Воздух такого состояния, подогретый до 93° С (см. пример 2), получит тепло­содержание 97 ккал/кг при относительной влажности 0,2 (20%) и снова будет пригоден для осуществления процесса испарения влаги, описанного в примере 4.

По диаграмме можио определить и относительное количество свежего воздуха, которое нужно подать в камеру, чтобы получить нужное состояние смеси. Отно­шение часового количества свежего воздуха к часовому количеству воздуха, обра­щающегося в камере, равно отношению длин отрезков АД и АЕ. Измеряя эти отрезки в масштабе влапосодержания, получим: АД= 129—120=9; АЕ—120—16= = 114.

Значит,

АД 9

—— - — = 0,079.

АЕ 114

Таким образом, часовое количество воздуха, подсасываемого в камеру, в дан­ном случае должно составлять всего 7,9% часового количества воздуха, циркули­рующего в камере. Такое же количество воздуха должно быть удалено из камеры через вытяжную трубу.