Характетики влажного воздуха

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 14Следующая ⇒

Абсолютная влажность- это масса пара, содержащегося в 1 м³ влажного воздуха (р_n, кг/м³). Для ненасыщенного влажного воздуха

где v_n, м³ /кг - удельный объем перегретого пара.

Для насыщенного влажного воздуха

(7.2)

где v", м³/кг - удельный объем сухого насыщенного пара.

Кроме того, абсолютную влажность можно рассчитать по уравнению состояния идеального газа

(7.3)

(7.4)

где R_n =R_μ/ μ _n, μ _n = 18 кг/кмоль.

Относительной влажностью называется отношение абсолютной влажности воздуха (р_n) к максимально возможной при данной температуре абсолютной влажности воздуха (p″ ):

Для насыщенного влажного воздуха: р„= р", ф—\ (ф - 100%). Для сухого воздуха р_п - 0, ф= 0. Для ненасыщенного влажного воздуха 0 < р< 100%. Подстановка (7.3) и (7.4) в (7.5) дает

(7.5)

Для насыщенного влажного воздуха:

Для сухого воздуха

Для ненасыщенного влажного воздуха 0

Подстановка (7.3) и (7.4) в (7.5) дает

(7.6)

Относительная влажность измеряется психрометром (прибором, состоящим из двух термометров – «сухого» и «мокрого», рис.7.2). Она является функцией следующих параметров: и определяется по психометрическим таблицам или графикам.

Влагосодержание – это отношение массы пара, содержащегося во влажном воздухе, к массе сухого воздуха:

(7.7)

Подстановка (7.3) и аналогичной формулы, записанной для с учетом (7.1) в (7.7) при условии, что

дает

(7.8 )

или

(7.9)

Для насыщенного влажного воздуха , поэтому формула (7.9) принимает вид

(7.10)

Расчет параметров влажного воздуха

Параметры влажного воздуха рассчитываются по уравнению состояния идеального газа

pv = RT, pV=MRT,

где R = 8314/μ, μ - мольная масса влажного воздуха.

Подстановка в известное выражение для газовой смеси

значений мольной массы μ _св = 29 кг/кмоль, μ _n=18 кг/кмоль и объемных долей r_n= p_n/p, r_св= p_св/p=(p-p_n)/p приводит к часто используемым формулам для расчета мольной массы влажного воздуха:

μ = 28, 96-10, 94(p_n/р) (7.11)

или с учетом р_n =φ р_s

μ = 28, 96-10, 94(φ р_s/p). (7.12)

Энтальпия влажного воздуха определяется как энтальпия газовой смеси, состоящей из 1 кг сухого воздуха и d кг водяного пара

h=h_св+dh_n(кДж/кг с.в.).

Энтальпия 1 кг сухого воздуха равна

h_св ⁼· t = l, 004t (кДж/кг с.в).

Энтальпия 1 кг пара с достаточной точностью вычисляется по формуле

в которой теплота испарения воды при температуре t = 0 °С принята равной 2500 кДж/кг, а теплоемкость пара - равной 1, 926 кДж/кг.

Тогда формула для определения энтальпии ненасыщенного влажного воздуха принимает вид

h = 1, 004· t + d(2500 +1, 926· t), (кДж/кг с.в.). (7.13)

Для насыщенного влажного воздуха имеем:

h_s = 1, 004· t + d_s (2500 +1, 926 · t). (7.14)

H-d- диаграмма влажного воздуха

Для определенного атмосферного давления строится h-d- диаграмма. В учебной и технической литературе обычно приводятся или прилагаются диаграммы, построенные для среднего значения атмосферного давления р = 745 мм рт. ст. В h-d- диаграмме (. 7.3):

1) линии постоянных энтальпий h, кДж/(кг с.в.) проведены под углом 135° к вертикали;

2) t_c, °C - изотермы «сухого» термометра;

3) t_м, °С - изотермы «мокрого» термометра:

4)φ, % - линии относительных влажностей;

5)р_n =f(d)- линия парциальных давлений пара.

Пример пользования диаграммой

По известным параметрам влажного воздуха t₁, φ ₁ найти d₁, h₁, t_p, p_n, p_s.

Изотерма точки росы (t_p) проходит (. 7.4) через точку пересечения линий d₁ = const и φ = 100%.

На оси парциальных давлений (р_n) определяются парциальные давления пара (р_n) в точке пересечения линий d₁= const, р_n =f(d), а также давление насыщения (p_s) в точке пересечения линий d_s = const и р_п =f(d).

Процессы во влажном воздухе

Нагрев воздуха

Влажный воздух с параметрами t₁, φ ₁ нагревается при постоянном давлении р = const до температуры t₂. Расход воздуха G, кг/с.

В процессе изобарного нагрева 1-2 (рис. 7.5) влагосодержание не изменяется (d = const), относительная влажность уменьшается (ф₂ < φ ₁), энтальпия увеличивается (h₂ > h₁).

Теплота, необходимая для нагрева 1 кг сухого воздуха, равна

q = h₂-h₁, кДж/(кгс.в). (7.15)

Учитывая, что расход влажного воздуха

G=G_с.в.+G_n,

отсюда

(7.16)

Соответственно секундный расход тепла имеет вид

Q = G(h₂-h₁)/(1+ d), кДж/с. (7.17)

Охлаждение воздуха

Влажный воздух с параметрами t₁, φ ₁ охлаждается при постоянном давлении р = const до температуры t₂(t₃) Расход воздуха G.

Различают два случая:

l)t2> t_p (процесс 1-2, рис. 7.6). В этом случае:

· влагосодержание не изменяется (d = const);

· относительная влажность увеличивается (φ ₂> φ ₁);

• энтальпия уменьшается (h₂ < h₁).

Теплота, отводимая от воздуха,

q =h₁-h₂, кДж/(кг с.в.), (7.18)

(7.19)

2) Если температура, до которой охлаждается воздух (t₃), меньше температуры точки росы (процесс 1-3), то воздух, достигнув состояния насыщения (t = t_p, φ =100%), при дальнейшем понижении температуры будет оставаться насыщенным и из него будет выпадать влага, поскольку d₃ < d₁.

Теплота, отводимая от воздуха в этом случае,

q = h_l-h₃ + r(d₁-d₃), (кДж/кг· с.в.), (7.20)

где r = 2500 кДж/кг;

(7.21)

В практике охлаждение воздуха до t < t_p широко применяют с целью удаления из него влаги (осушения).

Сушка материалов

В процессе сушки различных материалов воздух является сушильным агентом, и чем выше его температура, а, следовательно, давление насыщения (p_s), тем больше он может поглотить влаги.

Пусть параметры воздуха на входе в сушильную камеру равны t_t, φ ₁, расход воздуха - G.

Идеальный процесс сушки (без потерь тепла в окружающую среду) - это процесс 1-2 при постоянной энтальпии (рис. 7.7). В процессе сушки:

• относительная влажность воздуха увеличивается (φ ₂> φ ₁);

• температура уменьшается (t₂ < t₁);

• влагосодержание увеличивается (d₂> d₁).
Количество влаги, воспринятой воздухом, вычисляется по формулам:

M _вл=d₂-d₁, (7.22)

Gвл= (7.23)

В реальных процессах сушки h₂ < h₁ из-за потерь тепла в окружающую среду.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒