木材干燥学：干燥介质的性质.pdf

木材干燥学木材干燥学 建筑之家建筑之家 第二讲 干燥介质的性质第二讲 干燥介质的性质 主要内容：主要内容： 1.干燥介质的定义及常用干燥介质的性质 2.过热蒸汽的焓 3.相对湿度、湿容量、湿含量 4.湿空气的焓 ?干燥介质干燥介质（drying medium）：在干燥过程中能 够把热量传递给木材、同时又能把木材排出的 水汽带走的媒介物质（可为气体或液体）。 ?常用的木材干燥介质有： 过热水蒸汽(superheated steam)、 湿空气(moist air)、 炉气 (furnace air) 一、过热水蒸汽的性质一、过热水蒸汽的性质 ? 1过热水蒸汽的产生过热水蒸汽的产生 水蒸气的定压发生过程： 水湿饱和蒸汽（湿蒸汽） 干饱和蒸汽（干蒸汽）过热蒸汽 湿饱和蒸汽：水在汽化过程中形成的汽、水两相混合 物，白色、雾状。 干饱和蒸汽：水在汽化过程中形成的与沸腾水相平衡的 蒸汽，无色、透明。 过 热 蒸 汽：温度高于相同压力下饱和蒸汽的蒸汽。 ?湿饱和蒸汽是水与干饱和蒸汽的混合物。 ?思考：蒸馒头时，正常情况下锅内的水蒸气为什么状态？ 如锅内的水被烧干，即“干锅”，这时锅内蒸气状态将发生什 么变化？时间长了对馒头会产生什么影响？为什么？ ? 2干度干度：单位质量的湿饱和蒸汽中含有干饱和蒸汽的 量，用x表示。(描述湿饱和蒸汽的量) 水的干度为，干饱和蒸汽的干度为，湿饱和蒸 汽的干度介于和之间。 干饱和蒸汽质量饱和水质量 干饱和蒸汽质量 + =x ?3饱和蒸汽的温度与其压力的关系饱和蒸汽的温度与其压力的关系：饱 和蒸汽的压力称为饱和压力，相对应的温 度称为饱和温度。二者存在对应关系，在 90250范围内，可近似地用下式表示： pbh=（tbh/100）4 注：蒸汽的饱和温度等于在该压力下水的 沸点。注：蒸汽的饱和温度等于在该压力下水的 沸点。 饱和压力随饱和温度变化曲线 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 100 120140 160180 200 饱和温度() 饱和压力(mpa) ?4过热度过热度：过热蒸汽的温度与相同压力下饱和 蒸汽温度的差。过热度越大，过热蒸汽的状态距 离饱和蒸汽的状态越远，过热蒸汽越不饱和，干 燥能力越强。(描述过热蒸汽的量) 饱和度饱和度：单位体积过热蒸汽的质量与同温度下达 到饱和形成干饱和蒸汽的质量的比值。(描述过 热蒸汽的量) 过热蒸汽是未饱和蒸汽，其饱和度可表示为： =gr/bhpgr/pbh gr、pgr：表示过热蒸汽的密度和压力。 bh、pbh：表示同温度下饱和蒸汽的密度和压力。 （特例：常压过热蒸汽） ?5过热蒸汽的焓过热蒸汽的焓 在常压状态下，过热蒸汽的焓可由下式表示（从产生过 程来计算） ： in=i1+i2+i3 i1：表示单位质量的水由0到100所具有的焓。 i2：表示100的水完全变成100的干饱和蒸汽所具有 的焓，即水的汽化潜热。 i3：表示100的干饱和蒸汽变成某一温度过热蒸汽所具 有的焓。 例：计算从木料中蒸发1kg水分需要过热蒸汽？ 设蒸发水分前1kg常压过热蒸汽所具有的焓为： in=i1+i2+i3=419+2257+2（t1-100）=2476+2t1（kj/kg） 蒸发水分后过热蒸汽的温度由流入材堆时的t1降到流出材堆时的t2，其焓减为： in=419+2257+2(t2-100) 则蒸发水分前后过热蒸汽焓的减少量为： i1=in-in=2（t1t2) ?木料中1kg水分变为温度为t2的过热蒸汽后，焓的增量为： i2= in419= 2257+2（t2-100） 假设从木料中蒸发1kg水分所需之过热蒸汽量为lkg，则有： li1 1i2 所以蒸发1kg水所需要的过热蒸汽为： l= i2/ i1=（1029+ t2）/（ t1t2） 1千克过热蒸汽蒸发水的量为l的倒数，即： d=1/l=（ t1t2）/ （ 1029+ t2） (kg/kg) = 1000（ t1t2）/ （ 1029+ t2） (g/kg) ?流过材堆的每1kg过热蒸汽的温度每降低1，则会从木料中蒸发出1g的水。 精确计算时，在100150范围内，d值为0.850.89g/kg。 二、湿空气的状态参数二、湿空气的状态参数 ?1湿空气的组成湿空气的组成：湿空气由干空气和水 蒸汽组成。湿空气可以看作是理想气 体，遵循理想气体的状态方程。 ?2湿空气的压力湿空气的压力：湿空气的压力p等于 干空气的压力pgk与水蒸汽的压力psz之和。 即：p=pgk+psz (在一定温度条件下，psz是衡量湿空气干燥与潮湿的基本指标) ?3 湿空气的湿度： 湿空气的湿度： 绝对湿度(absolute humidity)：单位体积的湿空气中所含 水蒸汽的质量（决定于温度和相对湿度) 。 湿容量：饱和湿空气的绝对湿度。 湿容量反映了湿空气的吸湿能力，它随温度的升高而明显增加。湿容量反映了湿空气的吸湿能力，它随温度的升高而明显增加。 () 20 10 0 20 40 60 80 100 10000(g/m3) 0.29 0.81 2.1 17.3 51.1 130 293 598 相对湿度(relative humidity)：单位体积的湿空气中含有 水蒸汽的重量与同温同压下可能含有最大水蒸汽的重量 之比，即：绝对湿度与湿容量之比。 相对湿度也称为湿空气的饱和度，说明在一定温度条件下湿空气 被水蒸汽所饱和的程度。为0时则为干空气，为100 %时则为 饱和空气。 相对湿度的测定：干湿球温度计法和湿敏试片法。 .干湿球温度计法： 干球温度计(dry-bulb thermometer or d.b.t) 湿球温度计(wet-bulb thermometer or w.b.t) 干球温度 平衡含水率 .湿敏试片法: equilibrium moisture content or emc 在温度一定的情况下，湿度随气流流速的不同而变化。在温度一定的情况下，湿度随气流流速的不同而变化。一种 是用于气干过程，空气流速不大于0.5m/s的湿度表，见表31； 另一种是用于常规室干过程，空气流速在1.52.0m/s的湿度 表，见表32。 例1：已知干燥室内循环空气的干球温度为80 ，湿 球温度为72 ，查表求相对湿度。 解：t = t-tm= 80-72 = 8 ，则根据t = 80 、 t = 8 ，查表得：= 70%。 例2：已知某干燥阶段循环空气的干球温度为56 ， 相对湿度为53%，此时空气湿球温度为多少? 解：根据t = 56 、 = 53%查表得t = 11 ，因此 湿球温度tm=t t = 56-11 = 45 。 .卡锐尔卡喷特尔方程式计算法 ?4湿空气的湿含量湿空气的湿含量：含有1千克干空气的湿空气 中水蒸汽的克数，用d表示，单位：g/kg。 （思考：为什么用干空气的质量作为标准？） 湿含量d可用下式计算： d622psz/(p-psz)(g/kg) ?当大气压力p为一定值时，df(psz) ?5湿空气的热焓量湿空气的热焓量：指在以1kg干空气为基础的 湿空气中，干空气与水蒸汽的热量总和，即 （1+0.001 d）kg湿空气所含有的热量，用i表示， 单位：kj/kg 。 ?6湿空气的密度：湿空气的密度：1立方米湿空气中含干空气的 质量和水蒸气的质量的总和。 ?7湿空气的比容湿空气的比容v =f(t,d) ?例：已知湿空气干球温度为80，相对湿度为66%， 试确定其湿球温度、湿含量、焓、水蒸气分压力。 假设湿空气中干空气的含量为1kg，其焓为igk，那 么水蒸汽的含量为dg，其焓为0.001d isz，其中isz为 1kg水蒸汽的焓。 则湿空气的质量为：（1+0.001d）kg，其焓i为： i =igk+0.001d isz =cgkt+ 0.001d（r+cszt） =1.0t+0.001d（2500+1.9t） =1.0t+2.5d+0.0019td 三、炉气的性质三、炉气的性质 ?1炉气炉气：煤、炭、木材等燃烧产生的湿 热气体。其主要组成成分为氮、氧、二氧 化碳、二氧化硫及水蒸汽等。 ?2炉气作为木材干燥介质的要求炉气作为木材干燥介质的要求：不要 有烟，要完全燃烧，过剩空气系数大；炉 气内不应夹杂火花和灰尘；炉气流量要稳 定。 作业：p1451，2，3 补充：