- •Направление
- •110300 Агроинженерия
- •Уфа 2011
- •Предисловие
- •Условные обозначения
- •1 Основы технической термодинамики
- •Задачи к разделу 1.
- •2 Смеси идеальных газов
- •2.1 Массовый состав смеси
- •Задачи к разделу 2
- •3 Теплоемкость газов
- •Задачи к разделу 3.
- •4 Термодинамические процессы газов
- •Задачи к разделу 4
- •5 Водяной пар. Диаграмма h,s водяного пара. Исследование паровых процессов по диаграмме h,s
- •6 Влажный воздух
- •Задачи к разделу 6.
- •Библиографический список
6 Влажный воздух
Смесь сухого воздуха и водяных паров называется влажным воздухом. Хотя сухой воздух является смесью газов, он рассматривается как единое целое, так как в интервале температур от -50до +100°С, представляющих практический интерес, его состав и свойства не изменяются. Другой компонент влажного воздуха - водяной пар- парциальное давление его рп невелико и не превышает давление насыщенного водяного пара рн , соответствующее температуре этой смеси. Поэтому с достаточной для технический расчетов точностью влажному воздуху можно применять все формулы и законы, полученные для идеальных газов.
Давление, создаваемое атмосферным воздухом в соответствии с законом Дальтона, равно сумме парциальных давлений сухого воздуха рв и- водяных паров
6.1
Влагонасыщенность воздуха оценивается абсолютной и относительной влажностью; а также влагосодержанием
Абсолютная влажность - масса водяного пара в кг, содержащегося в I м3 влажного воздуха, или плотность пара J)n при его парциальном давлении и температуре воздуха.
Отношение абсолютной влажности воздуха при данной температуре
к его максимально возможной абсолютной влажности при той же температуре называют относительной влажностью
6.2
где Рн- давление насыщенного пара при температуре смеси.
Влагосодержание d-отношение массы влаги (пара) во влажном воздухе к массе сухого воздуха в.нем, т.е. это количество водяного пара в кг, приходящегося на I кг сухого воздуха.
6.3
Из уравнения (6.3,) следует, что
6.4
Температуру, до которой нужно охладить воздух, чтобы он стал насыщенным ( =100%), называют температурой точки росы tp .
Энтальпия влажного воздуха определяется как сумма энтальпий .сухого воздуха и водяного пара.
6.5
Где энтальпия сухого воздуха, кДж/кг;
-температура – влажного воздуха, °С;
- энтальпия водяного пара, находящегося во влажном воздухе кДж/кг.
Технические расчеты процессов с влажным воздухом с достаточной точностью проводят по Н,d-диаграмме влажного воздуха, построенной для определенного давления.
В целях расширения области ненасыщенного воздуха диаграмму Н, d строят в косоугольной системе координат (рис.6.1.).
Рисунок 6.1 Рисунок 6.2
Постоянное значение энтальпии Н отложено под углом 45°. В этих осях нанесены кривые постоянной относительной влажности () постоянной температуры влажного воздуха () и мокрого термометра ().
На кривой относительной влажности =100% находится насыщенный воздух. Ниже этой кривой на свободном поле диаграммы проведен луч парциального давления водяных паров .
По 2-м заданным параметрам (и т.д.) на диаграмме Н, d находят состояние влажного воздуха. Для этого состояния из диаграммы можно определить все другие параметры (и т.д.).
На рис. 6.2. показано определение парциального давления пара для состояния 1 влажного воздуха.
Точка роcы определяется охлаждением воздуха при d=сonst для точки 2 . Охлаждение воздуха ниже точки росы изображается линией, идущей по =100%. Этот процесс 2 -4 сопровождается уменьшением влагосодержания d , так как из воздуха выпадает влага в виде росы.
Процесс нагрева от точки 2 до точки 1 изображается линией 2 – 1.Количество влаги при этом в воздухе не меняется.
Процесс сушки материалов (адиабатное увлажнение воздуха) изображается линией 1-5.В результате смешивания получается воздух с параметрами в точке 6, лежащей на диаграмме Н,d на прямой 1- 6. Положение точки 6 определяется из соотношения
,
Где -массы воздуха в точках 1 и 5 смешивания.
Обычно процессы изменения состояния протекают с одновременным замещением его тепло- и влагосодержания. Эти процессы изменения состояния влажного воздуха на диаграмме Н,d изображаются прямыми линиями (лучами), соединяющие точки, соответствующие начальному и конечному состоянию воздуха и характеризуется величиной -угловым коэффициентом линии процесса. Для облегчения расчетов и удобства построений процессов применяют угловой масштаб, представляющей собой пучок лучей, исходящей из нулевой точки диаграммы, гдеШкала тепловлажностных отношений(угловой масштаб) наН,d-диаграмме изображается отрезками лучей, исходящих из нулевой точки на полях рамки диаграммы. (Рис.6.3.)
Рисунок 6.3 Диаграмма влажного воздуха
Для определения значения тепловлажностного отношения известного процесса 1 – 2 (рисунок 6.3.) достаточно провести линию из точки 0 и на полях диаграммы по шкале углового масштаба найти .
С другой стороны, зная тепло- и влагопритоки к воздуху , а также его начальные параметры, можно на диаграммеН,d изобразить процесс изменения состояния воздуха в результате ассимиляции теплоты и влаги. Сначала определяют положение точки 3 и, затем из точки 3параллельно лучупроводят прямую 3-4, которая является изображением процесса.