Изсушаване на въздух с твърди сорбенти - Студиопедия
Същността на адсорбцията на влага от въздуха е следната. Водните пари, адсорбирани от капилярната повърхност и кондензирани върху нея, образуват вдлъбнат воден менискус в капиляра. Парциалното налягане на наситената водна пара над вдлъбната водна повърхност е по-ниско, отколкото над равна повърхност при същата температура. В резултат на това парите от въздуха ще дифундират в кухината на капилярите и ще кондензират там. Интензивността на изсушаване на въздуха с твърди сорбенти се определя от разликата в парциалните налягания на наситените водни пари над повърхността на менискуса в капиляра и водните пари в изсушаващия се въздух. Този спад на налягането зависи от диаметъра на капилярите, които определят кривината на менискуса, температурата и съдържанието на влага в изсушаващия се въздух. С повишаване на температурата на въздуха или намаляване на парциалното налягане на водните пари в изсушения въздух, интензивността на сушене намалява, тъй като в резултат на действието на всеки от тези фактори разликата между парциалните налягания на водните пари в изсушения въздух и върху повърхността на менискуса в капиляра намалява. При определена температура тези налягания могат да станат еднакви и тогава преносът на влага ще спре. При по-нататъшно повишаване на температурата на сорбента парциалното налягане на наситената водна пара над менискуса на водата в капилярите става по-високо от налягането на водната пара във въздуха и след това започва обратният процес на пренос на влага от капилярите на сорбента във въздуха. Това свойство се използва за възстановяване на способността за абсорбиране на влага (активиране) на сорбентите.
В процеса на пренос на топлина и маса, когато въздухът се изсушава от адсорбенти, се отделя топлината на сорбция, която се състои от латентната топлина на кондензация и топлината на намокряне, отделена при контакт на течни и твърди повърхности. Като резултатпревръщането на латентната топлина в осезаема температура на изсушения въздух се повишава и може да достигне 40...50 °C, което е недостатък на твърдите сорбенти. Обикновено процесът на изсушаване на въздуха с адсорбенти е изобразен на диаграмата I-d по линията I \u003d const.
Изсушаването на въздуха се извършва с помощта на два вида устройства: с непрекъснато въртящ се абсорбиращ слой и с неподвижен слой. В устройствата от първия тип около 75% от адсорбента е постоянно в потока от сух въздух, а 25%, преминавайки през потока горещ въздух, освобождава влагата и възстановява абсорбиращата си способност. В апаратите от втория тип адсорбиращият материал е неподвижен, една част от него абсорбира влагата, а другата в този момент е в процес на десорбция. Преминаването от режим на абсорбция към режим на десорбция се извършва след определен период от време от системата за автоматизация.
Изчисляване на адсорбционни инсталации. Изчисляването на адсорбционна инсталация се свежда до определяне на необходимото количество сорбент, площта на челната част на сорбентния слой и неговата дебелина.
Количеството влага, което трябва да се отстрани от въздуха, е:
Необходимата маса Gc и обем Vc на адсорбента се определят по формулите:
където αc е сорбционният капацитет, за силикагел αc = 0,1; ρс е плътността на обемния слой на сорбента, kg/m 3 , за силикагел ρс = 600 kg/m 3 .
Филтриращата повърхност Fc се определя по формулата:
,
където w е скоростта на въздуха, m/s.
Дебелината на адсорбиращия слой е равна на:
Приблизително дебелината на слоя при w = 0,15 ... 0,5 m / s може да се определи по приблизителната формула:
Аеродинамичното съпротивление на слоя силикагел се определя по формулата:
Изсушаване на въздуха с течни сорбенти За изсушаване на въздуха често се използва разтвор на литиев хлорид, калиев хлорид и др.
По физическо съдържание процесите на обмен на топлина и влага между въздуха и разтвора по време на тяхното взаимодействие са подобни на процесите на обмен на топлина и влага между въздух и вода, но по време на взаимодействието на разтворите протичат физични и химични процеси. Еластичността на водната пара върху разтвор е значително по-висока, отколкото върху водата при същата температура и зависи от концентрацията и температурата на разтвора. Концентрацията на разтвор се разбира като съотношението на масата на разтвореното вещество gc към масата на разтвора Gp = W + gc.
Топлообменът между въздух и разтвор се характеризира с пренос на осезаема топлина, дължаща се на температурната разлика между повърхността на разтвора и обработения въздух, както и топлината на хидратация, кондензация на водна пара, разтваряне на сол и разреждане на разтвора.
Сушенето на въздух с абсорбенти се извършва в контактни устройства. Вместо вода към апарата се подава течен сорбент. В инсталацията за сушене на въздух, в процеса на взаимодействие между въздух и разтвор, състоянието и на двата се променя. Разтворът отнема топлина и влага, в резултат на което се нагрява и се разрежда с вода. Повишаването на температурата на разтвора е ограничено - 2 ... 3 ºС, а намаляването на концентрацията на разтвора - 0,2 ... 0,3%. При изчисляване на процеса на изсушаване на въздуха с разтвори на сорбенти се взема коефициентът на напояване на въздух с разтвор:
,
където I1, I2 са енталпията на въздуха преди и след взаимодействие с разтвора, съответно, kJ/kg; twн, twн – температура на разтвора съответно преди и след взаимодействие с въздуха, ºС; cp е топлинният капацитет на разтвора, kJ/(kg∙K).
Крайната концентрация на разтвора на изхода на въздушния изсушител се изразява с уравнението:
Количеството разтвор, което трябва да циркулира в системата, се определя от допустимото намаляване на концентрацията на разтвора в резултат на абсорбирането на влага от въздуха. Такиванамаляването на концентрацията ΔKr се приема равно на 0,002…0,003. Като се има предвид това, количеството на разтвора се определя по формулата:
където W е количеството вода, kg; gs е масата на разтворената сол, kg; L – разход на въздух, kg/h.
Степента на охлаждане на течен разтвор може да се контролира в широк диапазон чрез частично или пълно отстраняване на топлината на сорбция. В този случай може да се извърши както процес на изотермично сушене на въздух, така и процеси с повишаване и понижаване на температурата. На фиг. показани са процесите на сушене на въздух с течни сорбенти:
- възможен е процес с повишаване на температурата, ако топлината на сорбция е частично отстранена от сорбента (процес 1-3);
- процес с понижаване на температурата е възможен, ако не само топлината на сорбция е напълно отстранена, но и разтворът е охладен (процес 1-4).
Тъй като концентрацията на разтвора намалява по време на работа на изсушителя, тя трябва да се възстанови до първоначалната стойност. По-често от други се използва изпаряване на влага от кипящ разтвор или нейното изпаряване. С помощта на водни разтвори на соли е възможно да се извършват процеси на топлинна и влагообработка на въздуха, които не могат да бъдат осъществени с помощта на повърхностни и водни контактни устройства (изотермично сушене на въздух, сушене с повишаване на температурата, сушене с леко понижаване на температурата). При използване на солни разтвори е възможно да се изсуши въздуха без използването на изкуствени източници на студ или с икономичен режим на работа на хладилни машини. Освен това, когато въздухът се изсушава с разтвори, се елиминират допълнителните разходи за топлина и студ, които са необходими, когато въздухът се изсушава с вода.Разтворите на тези соли не са отровни, но са агресивни към металите, което е съществен недостатък.
Процесът на обработка на месото изисква спазване на строги хигиенни стандарти, за да се получат качествени продукти. Тъй като месните продукти се обработват в хладилни камери, производителите често се сблъскват с проблема с висока влажност и кондензация.
Защо възникват проблеми с кондензацията? Кондензацията възниква, когато точката на оросяване на въздуха е по-висока от температурата на повърхностите в помещението. При контакт с такива повърхности въздухът се охлажда, съдържащата се в него влага се превръща в кондензат. Водата създава риск от развитие на бактерии в неопакованите продукти и мухъл по стените. Като илюстрация на тази ситуация, помислете за складово помещение за готови продукти. Няколко тона готови колбаси се поставят в помещение с температура няколко градуса по Целзий. Температурата и влажността в камерата мигновено се повишават, но докато се охлажда допълнително, тази влага кондензира върху студените повърхности на помещението. Резултатът е хлъзгав под, влага по тавана и стените, скреж по хладилното оборудване. Необходимо е да изключите оборудването, да измиете камерата и да изчакате да изсъхне. Решението на този проблем е да се намали точката на оросяване на въздуха в камерата, т.е. отстранете излишната влага от него. За целта ви трябва сушилня за въздух.
Сухият въздух предоставя редица предимства на месопреработвателните предприятия:
• Некондензиращи повърхности. За да направите това, достатъчно е да поддържате стойността на относителната влажност на ниво от 55-60%
• По-бързо изсушаване на помещенията след измиване. Престоят е сведен до минимум.
• Осигурява по-приятна работна средаза хора, работещи на закрито.
• Липса на мокри подове в помещението.
• Намалено спиране на охлаждането