litceysel.ru
добавить свой файл
1
Лекция №12



Влажный воздух.

Свойства влажного воздуха.


Атмосферный воздух является смесью газов. Так как он всегда содержит влагу, то его можно представить состоящим из двух компонентов: сухого воздуха и влаги. Сухая часть влажного воздуха содержит 78% по объему азота, 21% - , 0,03% - и незначительное количество инертных газов: аргон, неон, гелий, ксенон, криптон, водород, озон и др.

Согласно закону Дальтона



но т.к. это атмосферный воздух, то

- полное барометрическое давление.

Влажный воздух, подчиняется уравнению состояния идеального газа, следует помнить, что влажный воздух представляет собой такую смесь газов, один из компонентов которой – пар – при снижении температуры может переходить в другую фазу (жидкую или твердую) и вследствие этого выпадать из смеси. В системах вентиляции параметры влажного воздуха таковы, что подчиняются законам идеального газа.

Для i - го компонента газовой смеси



где - масса i-го газа, кг

R = 8314

- малярная масса,

- количество молей газа в смеси


водяной пар () сухой воздух ()




;

для сухого воздуха



Величина при атмосферном давлении (Р = 101325 или 760 мм рт. ст.) если



При стандартных условиях, за которые в вентиляционной технике приняты давление в одну физическую атмосферу и температуру в и плотность .

При другом давлении, Па, и температуре Т, К, плотность сухого воздуха

Плотность водяного пара в воздухе , .


плотность влажного воздуха может быть определена как плотность сухого воздуха и водяного пара находящихся в смеси под давлениями


= В



если Р в Паскалях



если Р в мм. рт. ст.



Вывод из формулы, что плотность влажного воздуха меньше плотности сухого.

При обычных условиях в помещении, когда парциальное давление водяного пара 15 мм рт. ст., доля второго члена в формуле, учитывающего разницу плотности влажного воздуха при прочих равных условиях составит всего 0,75% величину . Поэтому в инженерных расчетах можно принять

При изменении свойств воздуха в вентиляционном процессе количество его сухой части остается неизменным, поэтому принято все показатели тепловлажностного состояния воздуха, относится к 1 кг. сухой части влажного воздуха.

Влажность воздуха характеризуется массой содержащегося в нем водяного пара. Массу водяного пара в кг, приходящегося на 1 кг сухой части влажного воздуха, называют влагосодержанием воздуха



Значение обычно мало, поэтому в расчетах удобнее выражать влагосодержание d в граммах влаги на 1 кг сухой части влажного воздуха, тогда


влагосодержание воздуха может быть различными, однако его max значение при заданной температуре строго определено полным насыщением воздуха водяными парами. Поэтому для характеристики степени увлажненности воздуха удобно пользоваться показателем относительной влажности воздуха . Величина

где - парциальное давление водяного пара в ненасыщенном влажном воздухе

- парциальное давление в насыщенном влажном воздухе

- показывает в долях или в % степень насыщенности воздуха водяными парами по отношению к состоянию полного насыщения

Если =100% - воздух полностью насыщен водяными парами и его называют насыщенным влажным воздухом. Водяные пары в этом случае находятся в насыщенном состоянии. При воздух содержит водяные пары в перегретом состоянии, и его называют ненасыщенным влажным воздухом.

Давление водяного пара , находящегося в насыщенном состоянии, зависит только от температуры. Его значение приведено в таблице (определено экспериментально) и есть зависимости. Для области положительных температур


Используя понятие относительной влажности воздуха , влагосодержание можно выразить



Теплоемкость сухого воздуха (св) и теплоемкость водяного пара – Сп в обычном для диапазона температур можно считать постоянным и равными



Теплоемкость и энтальпия рассматриваются как удельные тепловые величины. Энтальпию сухого воздуха Iпри принимают равной 0



Удельная температура парообразования для воды при равна r = 2500кДж/кг или 597,3 ккал/кг

если t=0, то

или

если t=0, то

Энтальпия влажного воздуха I складывается из энтальпии водяного пара.

Энтальпия I, отнесенная к 1 кг сухой части влажного воздуха, кДж/кг при произвольной температуре t и влагосодержания d равна:


Если ввести характеристику теплоемкости влажного воздуха, кДж/кг*К, ккал/кг*



r – скрытая теплота парообразования при соответствующей температуре.

В результате конвективного теплообмена воздуху передается явное тепло, температура воздуха повышается и соответственно изменяется его энтальпия. При поступлении водяного пара (при подаче пара от внешних источников) в воздух передается теплота парообразования и энтальпия воздуха возрастает. В данном случае происходит вследствие изменения энтальпии пара, масса которого увеличивается. Температура же воздуха остается неизменной.

Кроме характеристик тепловлажностного состояния свойства воздуха определяются содержанием в нем вредных газов и паров. Количество этих вредностей в литрах обычно относят к 1 м воздуха. Содержание пыли в воздухе обычно измеряют в мг/м или г/кг.


I-d диаграмма влажного воздуха.


В 1918 году была составлена I-d диаграмма , на основании функциональной зависимости между параметрами.

I-d диаграмма используется в расчетах вентиляции, кондиционирования и сушки. В I-d диаграмме графически связаны все параметры, определяющие тепловлажностное состояние воздуха, это I, d, t, .

I-d диаграмма построена в косоугольной системе координат, что позволяет расширить на диаграмме область ненасыщенного влажного воздуха, что делает ее удобной для графических построении.

По оси ординат отложены значения энтальпии I, кДж/кг сух. возд., по оси абсцисс, направленной под углом 135 к оси I-значения влагосодержании d, г/кг сух. возд.


После диаграммы разбито линиями постоянных значении энтальпии I и влагосодержания d=const, линии постоянных значении температуры t=const.

Точка 1, лежащая на изотерме t=const, соответствует энтальпии I, значение которой графически на I-d диаграмме равно сумме трех отрезков. Размеры отрезков определяют уравнение, которое после преобразования можно записать



Что позволяет сделать вывод, что изотермы не параллельны между собой.

В нижней части I-d диаграммы расположена кривая, имеющая самостоятельную ось ординат. Она связывает влагосодержание d, г/кг, с упругостью водяного пара, кПа. Ось ординат этого графика является шкалой парциального давления водяного пара .

На поле диаграммы постоянных значении относительной влажности воздуха .

Положение изотерм (t=const) и изоэнтальпии (I=const) в I-d диаграмме практически не зависит от барометрического давления B, а положение кривых меняется с изменением давления В.

Изменение относительной влажности с изменением давления можно проследить по формуле



, если при постоянных I и d изменять В, то относительная влажность будет изменяться пропорционально В


Поле I-d – диаграммы разделено линией =100% на две части. Выше этой линии расположена область ненасыщенного влажного воздуха. Линия =100% соответствует состоянию воздуха, насыщенного водяными парами. Ниже этой линии – область перенасыщенного воздуха (туман), которая используется при расчете воздушного холодильного цикла.




A

=100%










Каждая точка в поле диаграммы соответствует определенному тепловлажностному состоянию воздуха.

Положение точки определяется любыми двумя из пятен (I, d, t, ) параметров состояния. Остальные три могут быть определены по I-d – диаграмме как производные.

Пользуясь I-d диаграммой, легко получить еще два очень важных параметра тепловлажностного состояния воздуха: температуру точки росы воздуха t и температуру мокрого термометра воздуха t.


Температура точки росы t равна температуре насыщенного водяными парами воздуха при данном влагосодержании.

Для получения этой температуры нужно на I-d диаграмме от точки, соответствующей данному состоянию воздуха, опуститься по линии d=const до пересечения с линией . Проходящая точку пересечения линия t=const будет соответствовать значению t.

Температура мокрого термометра равна температуре насыщенного водяными парами воздуха при данной энтальпии.

В I-d диаграмме температуре t соответствует температуре t=const, проходящая через точку пересечения линии I=const заданного состояния воздуха с линией .