PROCESNÍ INŽENÝRSTVÍ cvičení 10

UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ FAKULTA APLIKOVANÉ INFORMATIKY

PROCESNÍ INŽENÝRSTVÍ cvičení 10 Vlastnosti vlhkého vzduchu

Hana Charvátová, Dagmar Janáčová Zlín 2013

Tento studijní materiál vznikl za finanční podpory Evropského sociálního fondu (ESF) a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu: CZ.1.07/2.2.00/15.0463, MODERNIZACE VÝUKOVÝCH

MATERIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD

2 Vlastnosti vlhkého vzduchu

Obsah Vlastnosti vlhkého vzduchu ........................................................................................................ 3 Stavový diagram vlhkého vzduchu ........................................................................................ 3 Řešené příklady ...................................................................................................................... 4 Příklady k procvičení ............................................................................................................. 6 Použitá literatura .................................................................................................................... 7 Seznam symbolů .................................................................................................................... 8 Příloha – Mollierův diagram vlhkého vzduchu ...................................................................... 9

MODERNIZACE VÝUKOVÝCH MATERIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD CZ.1.07/2.2.00/15.0463


Vlastnosti vlhkého vzduchu STRUČNÝ OBSAH CVIČENÍ: Určování vlastností vzduchu v Mollierově diagramu vlhkého vzduchu.

MOTIVACE: V tomto cvičení budeme řešit úlohy týkající se technologického procesu sušení, který je dnes využíván v mnoha oblastech průmyslu, jeho průběh může výrazně ovlivnit kvalitu produkovaných výrobků.

CÍL: Naučit studenty určovat vlastnosti vlhkého vzduchu pomocí Mollierova diagramu.

Stavový diagram vlhkého vzduchu Pro kvantitativní vyjádření sušícího procesu se využívá bilance hmotnosti a entalpie. Z těchto důvodů je výhodné používat při řešení diagramu měrné energie sušicího plynu v závislosti na obsahu vlhkosti a na teplotě. Tento diagram pro systém vodní pára vzduch je v příloze 1 na Obr. 5. Základní souřadnice tohoto diagramu vytvářejí relativní měrná entalpie i a měrná vlhkost YA. V diagramu jsou dále zakresleny relativní vlhkost vzduchu  = konst., teplota vzduchu t = konst., měrná entalpie vzduchu i = konst., průběh parciálního tlaku vodní páry obsažené ve vzduchu a průběhy konstantních teplot adiabatického nasycení tw, které se pro systém vodní pára – vzduch rovnají teplotě vlhkého teploměru. Popis Mollierova diagramu vlhkého vzduchu



Průběh procesu sušení v Mollirrově dagramu vlhkého vzduchu

Řešené příklady Příklad 1 Jakou měrnou entalpii má vzduch, jestliže jeho teplota je 40 °C a relativní vlhkost 50 %.

Řešení: Měrná entaipie vzduchu je 101 kJ/kg. Řešení je znázorněno na Obr. 1.

Obr. 1 Příklad 1 - řešení v Mollierově diagramu

Příklad 2 MODERNIZACE VÝUKOVÝCH MATERIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD CZ.1.07/2.2.00/15.0463

5 Vlastnosti vlhkého vzduchu Jaká je teplota rosného bodu a parciální tlak vodní páry ve vzduchu o teplotě 70 °C a měrné entalpii 120 kJ.kg-1. Řešení: Teplota rosného bodu je 24,5 °C. Řešení je znázorněno na Obr. 2. Parciální tlak vodní páry ve vzduchu je 2,9 kPa. Řešení je znázorněno na Obr. 2.

Obr. 2 Příklad 2 –určení teploty rosného bodu v Mollierově diagramu


6 Vlastnosti vlhkého vzduchu Obr. 3 Příklad 2 –určení parciálního tlaku vodní páry ve vzduchu v Mollierově diagramu

Příklad 3 Vzduch o teplotě 25 °C a měrné vlhkosti 0,01 kg/kg je ohříván na teplotu 65 °C. Určete: a) Stav vzduchu po ohřevu. b) Množství tepla, které je potřeba dodat 1 kg vzduchu, aby se ohřál na požadovanou teplotu. Řešení: a) Vlastnosti vzduchu po ohřevu: Měrná vlhkost YAi  0,01 kg.kg-1 Relativní vlhkost i  6 % Měrná entalpie Ii  87 kJ.kg-1 Parciální tlak vodní páry ve vzduchu pAi  1,3 kPa Teplota rosného bodu tri  12 °C Teplota vlhkého teploměru twi  27 °C b) Teplo potřebné pro ohřev 1 kg vzduchu určíme z rozdílu jeho měrné entalpie po ohřevu a před ohřevem: Q  Ii  I o Q  87  46  41 kJ

(1) (2)

Obr. 4 Příklad 3 – ohřev vzduchu v Mollierově diagramu

Příklady k procvičení Příklad 4 Určete stav vzduchu o teplotě 40 °C a měrné vlhkosti 0,024 kg/kg. [Výsledek: a) I  92 kJ/kg , b) tr  25 °C , c) tw  29 °C , I  92 kJ/kg , pA  3,5 kPa ,   45 % ]

Příklad 5 Do sušárny vháníme předehřátý vzduch o teplotě 55 °C a relativní vlhkosti 30 %. Při relativní vlhkosti 90 % vzduch ze sušárny odvádíme. Určete, kolik vzduchu potřebujeme pro odpaření 5 kg vody ze sušeného materiálu? Dále určete stav vháněného i odstraňovaného vzduchu. MODERNIZACE VÝUKOVÝCH MATERIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD CZ.1.07/2.2.00/15.0463


Výsledek: vháněný vzduch

odstraňovaný vzduch

ti =

55

°C

te =

38

°C

i =

30

%

e =

90

%

pai =

4800 Pa

pae=

5800 Pa

tWi =

36

°C

tWe =

36

tri = Ii =

33 138

°C kJ/kg

tre = Ie =

35,5 138

0,0315 kg/kg

YA e =

YA i =

°C °C kJ/kg

0,0385 kg/kg

mH2O =714,29 kg

Úlohy se vztahují k této otázce: Průběh procesu ohřevu, chlazení a vlhčení vzduchu v i-x diagramu.

Použitá literatura [1]

Kolomazník, K.: Teorie technologických procesů III, VUT Brno, FT Zlín, 1978

[2]

Kolomazník, K.: Modelování zpracovatelských procesů, VUT Brno, FT Zlín, 1990

[3]

Míka, V. a kol: Chemicko-inženýrské výpočty I, II, VŠCHT Praha, III. vydání, 1996

[4]

Kolat, P.: Přenos tepla a hmoty, FS, VŠB-TU Ostrava, 2001

[5]

Janotková, E., Pavelek, M.: Termomechanika, FSI VUT Brno, 2003

[6]

Drábek, D., Klepáč, J.: Procesné strojníctvo II, STU Bratislava, 2000



Seznam symbolů I m p pA mB mB

- měrná entalpie, - hmotnost, - tlak, - parciální tlak vodní páry ve vzduchu, - hmotnostní průtok čerstvého vzduchu, - hmotnostní průtok recyklovného vzduchu,

[kJ.kg-1] [kg] [Pa] [Pa] [kg.s-1] [kg.s-1]

V R t tr tw w YA 

- objemový průtok, - poměr recyklovaného a čerstvého vzduchu, - teplota, - teplota rosného bodu, - teplota vlhkého teploměru, - hmotnostní zlomek, - měrná vlhkost - relativní vlhkost,

[m3.s-1] [1] [°C] [°C] [°C] [1] [1] [1]

Q

- tepelný tok,

[W]

Význam indexů: o M i e A B C

- čerstvý vzduch - směs čerstvého a recyklovaného vzduchu na vstupu do kaloriferu - vzduch na vstupu do sušárny, sušený materiál na výstupu ze sušárny - vzduch na výstupu ze sušárny, sušený materiál na vstupu do sušárny - vlhkost - suchý vzduch - sušina materiálu



Příloha – Mollierův diagram vlhkého vzduchu

Obr. 5 Mollierův diagram vlhkého vzduchu


PROCESNÍ INŽENÝRSTVÍ cvičení 10

Recommend Documents