CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ CƠ BẢN TRONG SẢN XUẤT DƢỢC PHẨM
8.2. Môi trường không khí ẩm
Không khí khô tuyệt đối thường có thành phần không đổi theo thể tích, bao gồm 78% nitơ, 21% oxy và 1% khí trơ. Trong không khí bao giờ cũng có mặt hơi nước với liều lượng khác nhau. Như vậy hỗn hợp của không khí và hơi nước được gọi là không khí ẩm.
8.2.2. Các thông số vật lý của không khí ẩm
a) Nhiệt độ bầu khô: (tk , oC)
Chỉ rõ mức độ đốt nóng của không khí. Đo tk bằng nhiệt kế.
b) Nhiệt độ bầu ướt: (tư , oC)
Đặc trưng cho khả năng cấp nhiệt của không khí, để làm bay hơi nước cho đến khi không khí bão hoà hơi nước. Vậy tư là nhiệt độ bay hơi của nước vào không khí, nếu tk = tư sự bay hơi của nước sẽ ngưng lại. Quá trình bay hơi của nước vào không khí thực hiện trong điều kiện đoạn nhiệt:
tk = tk – tư
Đo nhiệt độ bầu ướt hoặc bằng ẩm kế hoặc bằng nhiệt kế bọc vải ướt.
c) Nhiệt độ điểm sương: (ts , oC)
Là nhiệt độ của không khí ẩm tương ứng với trạng thái bão hoà ( = 1). Vậy nhiệt độ điểm sương chỉ rõ trạng thái hoàn toàn bão hoà hơi nước trong không khí, nếu tiếp tục giảm nhiệt độ, sẽ xảy ra quá trình ngưng tụ hơi nước thành nước.
d) Độ ẩm tuyệt đối của không khí: (h , kg/m3)
Là lượng hơi nước chứa trong 1m3 không khí ẩm, về mặt trị số nó bằng khối lượng riêng của hơi nước trong không khí ẩm. Ở áp suất và nhiệt độ xác định mà lượng hơi nước được chứa tối đa trong 1m3 không khí ẩm, người ta gọi đó là trạng thái bão hoà hơi nước của không khí ẩm, ký hiệu là: h , kg/m3.
e) Độ ẩm tương đối (hoặc mức độ bão hoà) của không khí ẩm:
Độ ẩm tương đối là tỷ số giữa lượng hơi nước chứa trong 1m3 không khí ẩm với lượng hơi nước bão hoà của trạng thái không khí đó trong cùng điều kiện áp suất và nhiệt độ.
Trong đó:
+ Độ ẩm tương đối của không khí được tính bằng phần đơn vị hoặc bằng %.
+ ph – Áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ở nhiệt độ của hỗn hợp khí.
+ pb – Áp suất của hơi bão hoà ở nhiệt độ của hỗn hợp khí.
Giá trị của thay đổi từ 0 1, với không khí khô tuyệt đối ph ph = 0, nếu không khí hoàn toàn bão hoà hơi nước tức là ph = pb và = 1, như vậy có thể viết: ph = .pb
f) Hàm ẩm của không khí ẩm:
Là lượng hơi nước chứa trong 1 kg không khí khô tuyệt đối, ký hiệu là X,
k – Khối lượng riêng của không khí khô tuyệt đối ở nhiệt độ 30oC, áp suất 1atm.
Hàm ẩm của không khí có thể tính bằng gram ẩm trong 1kg không khí khô và ký hiệu là: d, (g/kg)
g) Khối lượng riêng của không khí ẩm:
Khối lượng riêng của hỗn hợp không khí ẩm bằng tổng khối lượng riêng của không khí khô và khối lượng riêng của hơi ẩm ở cùng nhiệt độ.
= k + h, kg/m3
Khối lượng riêng của không khí trong điều kiện tiêu chuẩn: 0 = 1,293kg/m3 h) Thể tích riêng của không khí ẩm ( ):
Thể tích riêng của không khí ẩm là thể tích của 1kg không khí khô và khối lượng hơi nước chứa trong đó, có nghĩa là:
i) Entanpy của không khí ẩm: (I)
(Entanpy còn gọi là hàm nhiệt hoặc là nhiệt lượng riêng tức là lượng nhiệt chứa trong 1kg không khí khô).
Entanpy của không khí ẩm được xác định bằng tổng của entanpy của không khí khô và entanpy của hơi nước chứa trong đó: I = ik + Xih, j/kg
ik – Entanpy của không khí khô, j/kg.
ih – Entanpy của hơi nước trong không khí.
8.2.3. Giản đồ không khí ẩm
Để đơn giản hoá việc tính toán các thông số vật lý của trạng thái không khí ẩm, người ta xây dựng biểu đồ I – X hoặc biểu đồ I – d được gọi là giản đồ không khí ẩm (hình 8.2), mang tên giản đồ Ramdin (1918).
Hình 8.2. Giản đồ không khí ẩm Nguyên tắc thành lập giản đồ I – X hoặc I – d:
Đồ thị được vẽ theo áp suất P = 760mmHg. Để tiện lợi trong sử dụng, người ta cấu tạo góc hợp thành giữa trục I và trục X là 135o trên giản đồ I – X.
– Đường I = const là những đường song song với trục X.
– Đường X = const là những đường thẳng đứng song song với trục I.
– Đường nhiệt độ không đổi là những đường nghiêng có độ dốc tăng khi nhiệt độ tăng.
– Đường độ ẩm tương đối không đổi = const là một chùm đường cong xuất phát từ một điểm trên đồ thị (x = 0, t = –273oC). Khi t 99,9oC áp suất của hơi nước bão hoà bằng áp suất khí quyển 760mmHg. Khi đó đường = const gần như song song với đường X = const.
– Đường = 100% chia đồ thị thành hai miền: Miền dưới là miền quá bão hoà, khi có một phần hơi nước trong không khí ngưng lại thành những giọt nước nhỏ ở dạng sương mù, miền trên đường = 100% là miền không khí ở trạng thái chưa bão hoà. Quá trình sấy bằng không khí chỉ thực hiện được ở miền trên.
Ví dụ:
Trạng thái không khí ẩm có nhiệt độ t = 20oC và độ ẩm = 0,8, hãy tìm các thông số vật lý còn lại của trạng thái không khí ẩm đó.
Giải:
– Theo đường t = 20oC = const kéo đến gặp đường = 0,8, xác định được trạng thái không khí ẩm ở điểm A.
– Từ A theo đường X = const kéo xuống trục hoành phía trên tìm được d = 12g/kg.
– Từ A theo đường I = const kéo dài đen trục tung, tương ứng I = 12kcal/kg.
– Từ A kéo song song với trục tung xuống trục hoành phía dưới thì được áp suất riêng phần của hơi nước Ph = 14 mmHg. (190mmH2O)
– Từ A kéo song song với đường I = const đến gặp đường =1, từ giao điểm này theo đường t = const đến trục tung tìm được nhiệt độ bầu ướt tư = 17,5oC.
– Từ A kéo song song với đường d = const cho đến đường = 1, từ giao điểm này theo đường t = const đến trục tung tìm được nhiệt độ điểm sương, ts = 16,3oC.