Министерство образования РФ

Вятский государственный университет

Кафедра теплотехники и гидравлики

И.В. Шестаков

Исследование термодинамических

Процессов во влажном

Воздухе

Лабораторная работа № 2

Дисциплина «Техническая термодинамика.

Теоретические основы теплотехники»

Специальность 10.01, 10.02, 10.04, 17.04

Киров 2010

УДК 658.26.075

Ш 51

Р е ц е н з е н т: доктор технических наук, зав. Кафедрой биотехнологии

Н.А. Жуков

Шестаков И.В. Исследование термодинамических процессов во влажном воздухе: Лабораторная работа № 2. – Киров: Изд-во ВятГУ, 2003. – 21 с.

Редактор Е.Г. Козвонина

Подписано в печать Усл.печ.л. 1,3

Бумага офсетная. Печать матричная.

Заказ № 26 Тираж 75 Бесплатно.

Текст напечатан с оригинал-макета, представленного автором.

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

610601, г. Киров, ул. Московская, 36.

Оформление обложки, изготовление – ПРИП ВятГУ.

 Вятский государственный университет, 2003

 И.В. Шестаков

Введение

Во многих технических устройствах рабочим телом является влажный воздух. Знание термодинамических процессов во влажном воздухе необходимо при расчете и эксплуатации сушильных и компрессорных установок, установок кондиционирования воздуха и т.д.

Цель работы

1. Определение состояния влажного воздуха в выбранных точках экспериментальной установки и его изменения с помощью - диаграммы.

2. Определение расхода тепла на 1 кг испаренной влаги.

3. Определение количества испаренной влаги на 1 кг сухого воздуха.

4. Определение тепловых потерь установки.

Основные параметры влажного воздуха

В атмосферном воздухе всегда содержится то или иное количество влаги в виде водяного пара. Такую смесь сухого воздуха с водяным паром называют влажным воздухом.

Если при данном давлении и температуре воздух больше не поглощает влагу, то его называют насыщенным; если поглощение воздухом влаги продолжается - ненасыщенным.

В насыщенном воздухе пар находится в сухом, а в ненасыщенном - в перегретом состоянии. В обоих случаях параметры пара могут быть найдены по таблицам водяного пара. Так как влажный воздух представляет собой механическую смесь сухого воздуха и водяного пара, то, согласно закону Дальтона, давление влажного воздуха или барометрическое давление p_бар равно

, Па, (1)

где  парциальное давление сухого воздуха, Па;

– парциальное давление водяных паров, Па;

– давление влажного воздуха, Па.

Парциальное давление водяных паров незначительно, поэтому для обоих компонентов влажного воздуха с достаточной точностью можно применять уравнения состояния для идеальных газов:

для сухого воздуха ; (2)

для водяного пара , (3)

где p - парциальное давление компонентов воздуха, Па;

Y - объем влажного воздуха, м³ (газ занимает весь объем);

M - масса компонентов, кг;

R - газовая постоянная компонентов, Дж/(кгК);

T - абсолютная температура, К.

Масса водяного пара (кг), содержащегося в 1 м³ влажного воздуха, называется абсолютной влажностью воздуха. Абсолютная влажность воздуха, выраженная в килограммах на 1 м³, есть плотность перегретого водяного пара и обозначается Согласно данному определению,

, кг/м³.

Абсолютная влажность воздуха, полностью насыщенного водяными парами, обозначается (при давлении насыщения, т.е. ).

Относительная влажность воздуха - это отношение абсолютной влажности воздуха к максимально возможной в тех же условиях давления и температуры, т.е.

. (4)

Для идеальных газов отношение плотностей компонентов смеси можно заменить отношением парциальных давлений:

. (5)

Относительная влажность воздуха, выраженная в долях единицы или в процентах, характеризует степень насыщения его водяными парами.

Влагосодержание влажного воздуха - это количество водяных паров (в граммах), приходящихся на 1 кг сухой части влажного воздуха.

, г/кг сухого воздуха (6)

Из уравнения (6) следует, что

, Па. (7)

Уравнение (7) показывает, что парциальное давление водяного пара при данном давлении является функцией влагосодержания и наоборот.

Энтальпия влажного воздуха i_вв - это количество тепла, находящегося во влажном воздухе, сухая часть которого составляет 1 кг ( при p - const ).

, кДж/кг ; (8)

, кДж/кг ; (9)

, кДж/кг, (10)

где – теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении, равная 1,005 кДж/кг;

t – температура воздуха, ^оС;

2500 – скрытая теплота парообразования 1 кг воды при температуре 0^оС, кДж/(кгК);

1,77 – теплоемкость водяного пара, кДж/(кгК).

Плотность влажного воздуха определяется по уравнению

, кг/м³. (11)

Удельный объем можно определить по формуле

, м³/кг сухого воздуха. (12)