11. Влажный воздух Основные определения

По закону Дальтона давление влажного воздуха рравно сумме парциальных давлений сухого воздухаp_в. и парар_п, находящегося в объеме влажного воздуха.

Плотность пара в объеме влажного воздуха р_п, кг/м³, называютабсолютной влажностью воздуха. Каждому состоянию влажного воздуха соответствует вполне определенное максимальное возможное значение плотности параρ_п.м. Если температура влажного воздухаtменьше или равна температуре насыщения водяного параt_ппри давлении смесир, то величина ρ_п.м. определяется по температуреtс помощью таблиц насыщенного водяного пара. Если температура смесиtбольшеt_п, тоρ_п.м. определяется по таблицам перегретого водяного пара для значенийtир.

Величину называютотносительной влажностью воздуха. Величинаφприближенно определяется отношением парциальных давлений пара во влажном воздухер_пк максимально возможному значениюp_п.м, соответствующему полному насыщению воздуха без изменения его температуры.

Значение p_п.мприt<t_п(для давленияр) определяется по таблицам насыщенного водяного пара. Если температура воздухаt>t_п, то p_п.мпринимается равным давлению влажного воздуха. При нагревании влажного воздуха выше температуры насыщения водяного пара при давлении смеси относительная влажность воздуха не изменяется.

Температура, при которой вследствие охлаждения ненасыщенный влажный воздух становится насыщенным (φ= 100%), называется температурой точки росы.

Отношение массы пара m_п, находящегося во влажном воздухе, к массе сухого воздуха m_в, называютвлагосодержаниеми выражают в граммах влаги на 1 кг сухого воздуха.

Значение dможно определить по приближенному соотношению

. (68)

Энтальпия влажного воздуха

, (69)

где i_виi_п— соответственно энтальпия 1 кг сухого воздуха и водяного пара.

Расчетная, формула для определения энтальпия влажного воздуха

. (70)

Технические расчеты процессов с влажным воздухом производятся чаще всего по id-диаграмме влажного воздуха, которая строится для определенного давления, напримерp_в=745 мм. рт. ст. (рис.12).

В id-диаграмме угол между осями координатiиdравен 135˚. Наid-диаграмме наносят линии: изотермыt=const(по температуре сухого термометра), изоэнтальпыi=const, постоянной относительной влажностиφ=const, постоянных значений температуры мокрого термометраt_м=cons. На линии φ=100% значенияiиt_мсовпадают. Под линией φ=100% нанесена линия–линия парциальных давлений пара.

На рис. 12 показаны основные процессы, которые могут быть определены по id-диаграмме. Если температура воздуха по сухому термометруt_Аи температура мокрого термометраt_МА, то состояние воздуха определится поid-диаграмме точкой А.

Рисунок 12

Точка росы определяется охлаждением воздуха при d=const. Это состояние воздуха характеризуется точкой В. Охлаждение воздуха ниже точки росы изображается линией, идущей по φ=100%. Этот процесс В-В΄ сопровождается уменьшениемd, так как из воздуха выпадает влага при частичной конденсации пара.

Нагревание воздуха от состояния, соответствующего точке А, изображается линией АС. Количество влаги в воздухе при этом не изменяется.

Процессу насыщения воздуха влагой при i=constот состояния в точке С соответствует линия CD. При увлажнении воздуха впуском в него пара новое состояние воздуха (i₂;d₂) определяется по начальному (i₁;d₁) из теплового и материального баланса процесса смешивания:

; (71)

, (72)

где i_пиd_п– энтальпия, кДж/кг, и количество подаваемого пара, г на 1кг сухого воздуха.

На рис. 12 показано определение парциального давления пара для состояния А влажного воздуха и p_пМА для той же температуры воздуха.

При смешивании двух объемов влажного воздуха с массами m₁иm₂состояние смеси соответствует точке К, лежащей вid-диаграмме на прямой EF, конечные точки которой соответствуют состояниям смешиваемых масс воздухаm₁(Е) иm₂(F).

Положений точки К определяется по соотношениям

; (73)

. (74)

Если влажный воздух будет соприкасаться с открытой поверхностью воды, имеющей температуру t_в, то между влажным воздухом и водой в общем случае будет происходить массообмен и теплообмен.

Если из точки Е (рис. 13), соответствующей состоянию насыщенного воздуха, имеющего температуру t_в, провести линиюd=constиt_М=const, то диаграммаidразделится на3 части:

I— вода испаряется и охлаждается, следовательно, воздух насыщается влагой и нагревается от поверхности воды;

II— вода испаряется и нагревается, следовательно, воздух насыщается и охлаждается;

III— пар из воздуха конденсируется на поверхности воды и воздух охлаждается.

Рисунок 13