2.2.2 Равновесная относительная влажность воздуха

Относительная влажность воздуха в охлаждаемом помещении _ПM (%) самоустанавливается в результате стремления к равенству влагопритока в помещение М_ПР (кг/с) и влагоотвода из него М_ОТ (кг/с). Согласно закону сохранения массы

d_ПM /dt = (М_ПР - М_ОТ)/D, (2.10)

где D - относительная влагоемкость помещения, кг/%, представляющая собой массу влаги, которую надо подвести к помещению или отвести от него, чтобы изменить относительную влажность воздуха в помещении на 1%.

Для расчетов влажности введем условные обозначения: _П и _О - соответственно коэффициент испарения влаги с поверхности продуктов и коэффициент конденсации водяного пара на поверхности охлаждающих устройств, кг/(м²сПа); F_П и F_О – соответственно площади поверхностей продуктов и охлаждающих устройств, м²; р”_П , р”_О , р_ПМ и р”_ПМ – соответственно давление насыщенного водяного пара над поверхностью продуктов при температуре поверхности, давление насыщенного водяного пара над поверхностью охлаждающих устройств при температуре t_О, парциальное давление водяного пара в воздухе охлаждаемого помещения вдали от продуктов и давление воздуха в охлаждаемом помещении, Па; =_ПF_П/_ОF_О и _О= р”_О/ р”_П – безразмерные симплексы, характеризующие относительную влажность в охлаждаемом помещении.

Для обеспечения условия _ПM = const, необходимо d_ПM /d = 0, а это возможно при

М_ПР = М_ОТ. (2.11)

Влагоприток в охлаждаемом помещении возникает от нескольких источников, например, испарение влаги с поверхности продуктов (усушка) М_И и подача влаги для увлажнения воздуха М_УВ. Тогда

М_ПР = М_И + М_УВ. (2.12)

Массовый поток испарившейся влаги с поверхности продуктов определяют по формуле

М_И = _ПF_П(р”_П - р_ПМ). (2.13)

Так как _ПM = р_ПМ/р”_ПМ, то уравнение (2.13) можно записать так:

М_И = _ПF_П(р”_П - _ПM р”_ПМ). (2.14)

Влагоотвод в охлаждаемом помещении осуществляется конденсацией водяного пара из воздуха на поверхности охлаждающих устройств

М_ОТ = _ОF_О(_ПM р”_ПМ - р”_О). (2.15)

Подставив выражения (2.14) и (2.15) в (2.11), получим

_ПF_П(р”_П - р_ПМ) + М_УВ = _ОF_О(_ПM р”_ПМ - р”_О). (2.16)

Равновесная относительная влажность воздуха охлаждаемого помещения находится из уравнения (2.16)

_ПM = (_ПF_П р”_П + _ОF_О р”_О + М_УВ) / [(_ПF_П + _ОF_О)р”_ПМ]. (2.17)

В правой части выражения (2.17) содержатся величины, воздействуя на которые можно изменить _ПM в желаемом направлении. Регулирующим воздействием здесь будет влагоприток М_УВ и влагоотвод М_О. Если не применяют искусственное увлажнение воздуха, то для регулирования _ПM следует изменять _О, F_О и р”_О, так как воздействовать на _П, F_П и р”_П, как правило, нецелесообразно.

С учетом =_ПF_П/_ОF_О и _О= р”_О/ р”_П уравнение (2.17) преобразуем, разделив числитель и знаменатель на _ОF_О и р”_О:

_ПM = [р”_П / р”_ПМ +_О + М_УВ /(_ОF_О р”_ПМ)]/( + 1). (2.18)

В случае, когда существует единственный источник влагопритока, обусловленный испарением влаги с поверхности продуктов М_И, то есть М_УВ = 0.

_ПM1 = (р”_П / р”_ПМ +_О)/( + 1). (2.19)

Из уравнения (2.19) следует, что относительная влажность _ПM1 зависит в основном от  и _О.

Для случая с М_УВ  0, преобразуем уравнение (2.18) с учетом (2.19)

_ПM = _ПM1 + М_УВ /[(_О F_О р”_ПМ)( + 1)]. (2.20)

Из полученного выражения (2.20) можно найти массовую подачу влаги М_УВ, необходимую для поддержания заданного значения _ПM

М_УВ = (_ПM - _ПM1 )_О F_О р”_ПМ( + 1). (2.21)

Уравнение (2.21) позволяет принять правильное решение при регулировании влажности воздуха.

Максимальный массовый поток влаги, необходимый для доведения воздуха до насыщенного состояния, можно определить по уравнению, полученному из (2.21) при подстановке _ПM1 из (2.19)

М_УВ.тах = (1 - _О )_О F_О р”_ПМ. (2.22)

Если в помещении находятся продукты, не являющиеся источником потока влаги, а относительная влажность больше, чем _О, то для ее установления потребуется массовая подача влаги

М_УВ = (_ПM - _О )_О F_О р”_ПМ. (2.23)