正文 h-d圖及其應用(1 / 2)

一、h-d圖的構成

(一)比焓的概念

比焓是指單位質量空氣所含有的總熱量,濕空氣的焓是由幹空氣的焓和水蒸氣的焓組成。用h表示,單位是kJ/kg。在煙葉烘烤中,采用焓這個參數是為了計算空氣熱量的變化。以幹空氣與水蒸氣的焓值都以0℃作為計算的起點。

根據物理知識,其含熱量的大小可用溫度和比熱容的乘積來表示。

濕空氣中的水蒸氣是一種過熱蒸汽,它的焓等於在0℃到t℃時的過熱蒸汽的顯熱的和。

hs=hsb+cga式中hsb--0℃時飽和水蒸氣的汽化潛熱,597×4.18kJ/kg水蒸氣;cga--過熱蒸汽比熱容,0.45×4.18kJ/k水蒸氣。

這樣,當在溫度為t℃時,空氣的焓應為:h=0.24t+(597+0.45t)4.18d1000(kcal/kg幹空氣)或h=1.004t+(2500+1.842t)d1000(kJ/kg幹空氣)從上式看出,當t=0和d=0時,濕空氣的焓等於零,這就是濕空氣焓值的計算基準。

式中1.004t+1.842td1000的熱量是隨著溫度變化而變化,叫做顯熱;而2500×d1000這一熱量是隨著含濕量的不同而變化的。在一定溫度下,由液態變為氣態所吸收的熱量,叫做潛熱。

(二)濕空氣性質圖(h-d圖)的構成

在研究煙葉烘烤過程和設計烘烤設備時,要計算空氣狀態的各種參數。例如水蒸氣分壓力p、相對濕度φ、溫度t、熱焓h等,這就要使用上麵介紹過的公式來計算。但是這樣計算起來比較麻煩,為了提高效率,在總結實踐經驗的基礎上,製作了濕空氣性質圖,這種圖使用方便快速。由於這種圖是焓(h)和含濕量(d)作為坐標軸的,因此叫做焓濕圖,簡稱h-d圖。h-d圖采用斜坐標係。這樣可以避免許多線在一起,它的縱軸與橫軸之間的夾角成135°,縱軸代表空氣的焓(h),橫軸代表含濕量(d)。圖上主要有以下等值線:

1.等含濕量線

與縱軸平行的垂直是等含濕量線(為常數);

2.等焓線

與等含濕線相交而成135°的平行斜直線是等焓線(h是常數),在縱坐標軸0點以上的焓為正值,0點以下為負值;

3.等溫線

近似於平行的斜線(t為常數);

4.等相對濕度線

這是一根曲線。φ值自左向右逐漸增大。φ=100%的相對濕度線叫做飽和曲線,在它上部為未飽和空氣區,下部為過飽和空氣區。

5.熱濕比線(ε線)

對某一狀態下的空氣加入(或減少)熱量和濕量,使空氣變化到另一狀態,這個變化過程的直線斜率,稱為角係數線,也叫熱濕比線。它在圖框的外圍。此外,還有水蒸氣分壓力線,它在圖的下邊。

在h-d圖上的任何一點,都可以表示出濕空氣所有參數。在使用中,應采用和當地大氣壓力相接近的h-d圖,否則所得參數會與實際情況有出入。不同壓力的h-d圖可以從有關書籍查得。

二、h-d在煙葉幹燥技術中的應用

密集式烤房的通風及熱交換過程,是在烤房內部的濕熱空氣與外界冷空氣的混合加熱循環過程中完成的。這裏通過h-d圖應用介紹幾種典型的濕空氣狀態變化過程。

(一)通過空氣狀態變化的過程分析和確定空氣處理方案

在h-d圖上可以用一個點(A點)來表示空氣的某一狀態。當空氣由這個狀態經過各種處理方法逐漸變化到其它狀態時,就可以用許多狀態點連成的直線來表示這種狀態變化的過程。這種在h-d圖顯示的狀態變化過程。空氣狀態變化過程。

下麵根據上述在h-d圖上分析的幾個濕空氣典型狀態變化過程,結合自然通風式烤房設備討論其在h-d圖上的操作過程線。

在烘烤過程中,室外冷空氣從烤房下部進風口進入後,經火管加熱成熱空氣,含熱量增加,溫度相應升高;然後向上流經煙層,吸收由煙葉蒸發出來的水分,含濕量增加,溫度下降,若設由室外進入的冷空氣的狀態點為A,(tA、hA、dA),經加成熱空氣時成為狀態點C(tC、hC、dC=dA),吸收煙葉蒸發出來的水分後,變為狀態點D(tD、hD、dD),排出烤房的空氣為D狀態。

(二)等熱加濕和等熱減濕過程

這是在空氣的含熱量保持不變的條件下進行加濕的過程,又稱絕熱加濕過程。設空氣在加濕前的狀態為點1(t1、h1、d1),由於加濕過程中空氣的含熱量不變,處理過程將由點1沿等h線向左上角移動到點2(t2、h2=h1、d2),加濕後含濕量和相對濕度增大,溫度降低,這是等熱加濕降溫過程。因此,加濕過程的特征是:Δh=0,Δt<0,Δd>0。等熱減濕過程與等熱加濕過程正好相反。