,含濕量d、飽和含濕量db的單位可以用g/kg.干表示
,公式為:
4
,
相對(duì)濕度φ
?定義為濕空氣的水蒸氣壓力與同溫度下飽和濕空氣的水蒸氣壓力之比
,即
?相對(duì)濕度表征濕空氣中水蒸氣接近飽和含量的程度
。
?由(1-5)、(1-6)得:
上式中B遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Pq
、Pq.b
,可認(rèn)為B-Pq.b≈B-Pq。因此相對(duì)濕度可近似表示為濕空氣含濕量和飽和含濕量之比:
5
,濕空氣的比容v與v’
?v------1kg干空氣及其所帶有的dkg水蒸氣所占有的總?cè)莘e,稱為濕空氣的比容
,單位m3/kg.干
;是一?個(gè)為了方便計(jì)算的假設(shè)對(duì)象。
?v’------濕空氣的真實(shí)比容
,單位m3/kg
,是濕空氣密度的倒數(shù)。
?在實(shí)際計(jì)算時(shí)
,v'通常是通過(guò)上式計(jì)算出來(lái)的
,也就是說(shuō)計(jì)算v很重要
。
常溫常壓下的濕空氣里的干空氣和水蒸氣都可視為理想氣體,利用理想氣體狀態(tài)方程式1-1
,可得1kg干空氣比容:Vg=RgT/B,含有的dkg水蒸氣比容vq=RqT/B*d
,
則1kg干空氣帶dkg水蒸氣的濕空氣比容:
當(dāng)濕空氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的容積稱為1kg干空氣帶dkg水蒸氣的濕空氣飽和比容:
?V’是濕空氣的真實(shí)比容,是以每kg濕空氣(干空氣與水蒸氣之和)計(jì)的濕空氣體積
,也可以用理想氣體狀態(tài)方程式來(lái)表示:
?V’=V/m=R’T/Bm3/kg
?式中,B=Pg+PqPa
?R’=mg/m*Mg+mq/m*Mq
?計(jì)算v’也可以參考2計(jì)算出濕空氣的密度
,再求倒數(shù)。
?理解以上幾個(gè)概念
,熟記濕空氣處理過(guò)程中需要用到的幾個(gè)常量
,能靈活運(yùn)用理想氣體狀態(tài)方程式及衍生的這幾個(gè)公式,就可以嘗試用計(jì)算的方法來(lái)洞悉熱泵除濕烘干的實(shí)際問題
。善于使用以每kg干空氣及其所帶有的dkg水蒸氣的比容對(duì)熱泵除濕烘干系統(tǒng)去濕量、風(fēng)量計(jì)算及設(shè)備選型(熱泵主機(jī)
、烘箱循環(huán)風(fēng)機(jī))非常關(guān)鍵
。
二:運(yùn)用濕基法/干基法算去濕量G水
1
,熱泵除濕干燥的效果是以過(guò)程前后物料含水率的多少來(lái)衡量的
,物料含水率的表示方法通常有兩種:
(1)濕基含水率:以濕料為基準(zhǔn)的物料中所含水分的質(zhì)量比
,用符號(hào)W表示
,即:
?div id="d48novz" class="flower left">
。裎锪峡傎|(zhì)量=濕物料中水分質(zhì)量+濕物料中絕干料質(zhì)量)
(2)干基含水率:以絕干物料為基準(zhǔn)的物料中所含水分的質(zhì)量比
,用符號(hào)X表示
,即:
?div id="d48novz" class="flower left">
。?)濕基含水率和干基含水率的互換公式:
2,熱泵除濕干燥過(guò)程去濕量可以通過(guò)濕基法也可以通過(guò)干基法來(lái)計(jì)算
,就看客戶告訴我們什么信息
,已知什么量。
若已知物料在干燥過(guò)程中最初和最終的干基含水率X1和X2
,則除濕量:
?式中:G水------除濕量kg
?G干------絕干料質(zhì)量kg
?但客戶往往不能提供給我們絕干料的質(zhì)量
,通常我們能知道的就是干燥前濕物料的質(zhì)量和干燥前后濕基含水率。
?假定干燥過(guò)程沒有物料損失
,而過(guò)程中絕干料的質(zhì)量是不變的
,列等式:
?式中:G1,G2------干燥前后濕料質(zhì)量
;kg
?W1,W2------干燥前后濕料的濕基含水率
;?
?熱泵除濕干燥過(guò)程去濕量就是濕物料干燥前后的質(zhì)量差:
?式中:G水------去濕量
;kg
三:如何計(jì)算循環(huán)風(fēng)量
?熱泵除濕干燥過(guò)程中,濕物料蒸發(fā)出來(lái)的水分被濕空氣帶走
,因此
,濕物料中水分的減少量(去濕量)就是濕空氣中水分的增加量。
?W水------濕物料去濕速率(除濕量/除濕時(shí)間)
,kg/s
?L干------絕干空氣的消耗量,kg.干/s
?d1,d2------濕空氣進(jìn)出干燥室的濕度
,kg/kg.干
?濕物料除濕速率為熱泵除濕烘干過(guò)程中單位時(shí)間的去濕量,單位:kg/s:
故熱泵除濕干燥過(guò)程當(dāng)濕物料蒸發(fā)的水分為W水所消耗的干空氣質(zhì)量:
?在熱泵除濕烘干系統(tǒng)中
,烘箱內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量就是根據(jù)濕空氣的體積流量來(lái)定的
,以Q風(fēng)表示,單位m3/s
。濕空氣的體積流量可以由干空氣的質(zhì)量流量L與濕空氣的比容v濕的乘積求得:
?從以上公式可以看出循環(huán)風(fēng)量與除濕量及濕空氣送風(fēng)溫度
、濕空氣含濕量變化有關(guān)
。
四:設(shè)備選型案例
案例1:整個(gè)干燥周期約為8小時(shí)
,按烘干7000公斤辣椒,烘干前含水率為85%
,烘干后含水率12%
,恒速干燥階段送風(fēng)60°C,20%RH
;回風(fēng)50°C
,55%RH;求去濕量和循環(huán)風(fēng)量
,并按計(jì)算選型,提供方案書
。
第一步:按濕基法求去濕量:
依公式(2-7)
G水=G1*[1—(1—W1)/(1—W2)]
?=7000*[1—(1—85%)/(1—12%)]
?=5800kg.
整個(gè)烘干過(guò)程總?cè)窳?800kg,工作8小時(shí)
。12HP全配置熱泵
除濕烘干機(jī)組金剛石系列每小時(shí)去濕量60kg
,通過(guò)除濕量計(jì)算需要12臺(tái)主機(jī)。
?
工程左視示意圖:
現(xiàn)場(chǎng)施工圖:
第二步:按單位干空氣量濕空氣比容計(jì)算循環(huán)風(fēng)量
;
送風(fēng)干球60°C
,相對(duì)濕度20%RH;回風(fēng)干球50°C
,55%RH;
查濕空氣i—d圖
,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101.325kPa,送風(fēng)濕空氣含濕量d1=25.48g/kg.干=0.kg/kg.干;回風(fēng)濕空氣含濕量d2=44.65g/kg.干=0.kg/kg.干;
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假設(shè)整個(gè)烘干過(guò)程以恒速干燥階段為主要時(shí)段
,除濕速率:
W水=G水/8*3600=5800/8*3600=0.2kg/s
由公式(3-2)得絕干空氣的消耗量:
L=W水/(d2-d1)=0.2/(0.—0.)=10.43kg.干/s
在這個(gè)案例中
,循環(huán)風(fēng)量就是濕空氣的體積流量Q空,可以由干空氣的質(zhì)量流量L與濕空氣的比容v濕(每kg干空氣及其所帶有的dkg水蒸氣的比容)的乘積求得
;L已計(jì)算出來(lái)了
,以下需要算出濕空氣的比容v濕