3.4.9. Ентальпія (тепловміст)
В процесах вентиляції теплота підводиться до повітря або відводиться від нього, завдяки чому відбувається підігрівання або охолодження. Вологе повітря, при деякій температурі, вміщує явну теплоту сухого повітря, явну теплоту водяної пари, приховану теплоту випаровування і теплоту перегрівання водяної пари. Суму цих чотирьох складових називають питомою ентальпією (І) або тепловмістом.
Питому ентальпію
сухого повітря
при t
= 0 oC
приймають рівною нулю. Тоді питома
ентальпія сухого повітря, за довільної
температури, рівна
, кДж/кг , (3.12)
де
кДж/(кгּК)
– середня питома теплоємність сухого
повітря в діапазоні температур
вентиляційних процесів.
Питома теплота
пароутворення для води
при
oС
рівна 2500 кДж/кг і ентальпія пари у
вологому повітрі при цій температурі
також рівна
кДж/кг.
Ентальпію водяної
пари в повітрі
,
при довільній температурі t,
обраховують за формулою [1]
,
кДж/кг
, (3.13)
де
– питома теплоємність водяної пари за
сталого тиску і
0С
кДж/кгּК).
Отже питому ентальпію вологого повітря можна обраховувати за формулою
, (3.14)
де
вологовміст
повітря в г/(кг с.пов).
Оскільки питома
теплоємність вологого повітря
,
то вираз (3.14) можна записати у вигляді
,
кДж/кг
с.пов.
Якщо в результаті конвективного теплообміну повітрю передається явна теплота, то воно нагрівається і його температура підвищується. Ентальпія повітря також змінюється за зміни температури. При виділенні в повітря водяної пари з тією ж температурою (пара надходить від певних джерел) йому передається в основному прихована теплота пароутворення. Ентальпія повітря при цьому також зростає, але завдяки зміні ентальпії водяної пари в повітрі. Температура повітря при цьому залишається сталою (незмінною).
3.5. І-d діаграма вологого повітря
Рівняння (3.11) і
(3.14) є вихідними для побудови
діаграми вологого повітря, запропонованої
проф. Л.Рамзіним в 1918 р. Діаграма виражає
графічно взаємну залежність п’яти
параметрів, які характеризують стан
вологого повітря: ентальпії
,
вологовмісту
,
температури
,
відносної вологості
,
парціального тиску пароповітряної
суміші
при заданому барометричному тиску
.
Якщо прийняти
і врахувати, що парціальний тиск насиченої
пари однозначно визначається її
температурою, тобто
,
то залишаються чотири змінні
,
, що зв’язані
між собою двома рівняннями (3.3) і (3.14),
внаслідок чого дві змінні є незалежними.
Діаграма побудована в косокутній проєкції з кутом між осями в 135 град. В прямокутній системі координат область ненасиченого повітря виходить вузькою і тому незручною для графоаналітичних розрахунків. На осі абсцис даний вологовміст, на осі ординат – тепловміст; масштаби для них, як незалежних змінних, вибрані довільними.
Представимо
рівняння (3.14) графічно (рис.3.3). З т.O,
взятої на осі
,
проведемо пряму, що паралельна до осі
ординат. Рівняння (3.14) рівне сумі трьох
відрізків:
;
;
Питома ентальпія
вологого повітря
складається
з суми явної (відчутної) і прихованої
теплоти.
Явна теплота
. (3.15)