ГАЗОВЫЕ СМЕСИ. ВЛАЖНЫЙ ВОЗДУХ КАК ЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ.

На практике мы часто имеем дело с газообразными веществами близкими по свойствам к идеальным газам. Эти вещества представляют собой механическую смесь отдельных компонентов различных газов химически не реагирующих между собой. Это так называемые газовые смеси. Продукты сгорания двигателей, котлов, печей и т.д.

Поведение газовых смесей подчиняется закону Дальтона:

Полное давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений всех входящих в неё компонентов

Способы задания смесей следующие: массовая доля

Объёмная доля .

Иногда бывает удобнее задать состав смеси мольными долями. Мольной долей называется отношение количества молей N рассматриваемого компонента к общему количеству молей смеси. Пусть газовая смесь состоит из молей различных компонентов. Тогда число молей компонентов смеси

а мольная доля i-го компонента будет-

В соответствии с законом Авогадро объёмы моля любого газа при одинаковых р и Т, в частности при температуре и давлении смеси, одинаковы. Поэтому приведенный объём любого компонента может быть вычислен как произведение объёма моля на число молей этого компонента:

а объём смеси─ по формуле

Тогда

и, следовательно, задание смеси газов мольными долями равнозначно заданию её объёмными долями.

Газовая постоянная смеси газов. Просуммировав уравнения для всех компонентов смеси, получим:

Учитывая (7.1), можно записать

Из уравнения (7.4) следует, что смесь идеальных газов также подчиняется уравнению Клапейрона, т.е.

 

Соотношение между объёмными и массовыми долями. Из определения массовых долей следует, что

Учитывая, что

Соответственно путём несложных преобразований можем получить:

Теплоёмкость смесей идеальных газов. При определении теплоёмкости смеси газов заложен принцип аддитивности (независимости), т.е.

Влажный воздух.

Смесь сухого воздуха и насыщенного водяного пара называется насыщенным влажным воздухом. Смесь сухого воздуха и перегретого водяного пара называется ненасыщенным влажным воздухом. Температура, до которой необходимо охлаждать ненасыщенный влажный воздух, чтобы содержащийся в нём перегретый пар стал насыщенным, называется температурой точки росы.

Влагосодержание. М асса пара в 1куб. м влажного воздуха численно равная плотности пара при парциальном давлении пара называется абсолютной влажностью.

Отношение действительной абсолютной влажности воздуха к максимально возможной абсолютной влажности при той же температуре называют относительной влажностью и обозначают через

Определяя массы сухого воздуха и водяного пара из уравнения состояния идеального газа, преобразуем выражение к виду

Если

 

Теплоёмкость и энтальпия влажного воздуха. Изобарную теплоёмкость влажного воздуха обычно относят к 1 кг сухого воздуха, т.е. к (1+d) кг влажного воздуха. Она равна сумме теплоёмкостей 1 кг сухого воздуха и d кг пара:

Энтальпия 1 кг сухого воздуха, кДж/кг, равна:

Энтальпия 1 кг пара достаточно точно может быть вычислена по формуле, в которой теплота испарения воды при 0 градусов принята равной 2500 кДж/кг, а теплоёмкость пара - 2 кДж/кгК:

Тогда энтальпия влажного воздуха определится из выражения:

Ряд практических задач в области кондиционирования, сушки материалов, вентиляции и отопления просто решается с помощью H, d –диаграммы, предложенной Л.К. Рамзиным.

В процессе нагрева воздуха в калорифере влагосодержание воздуха не изменяется, поэтому этот процесс изображается вертикальной прямой (линия 1-4). В процессе охлаждения воздуха (линия 1-2) растёт его относительная влажность и при температуре равной температуре точки росы влажность будет равна 100% при дальнейшем охлаждении воздуха будет происходить конденсация водяных паров и соответственно осушение воздуха.

Любая точка в H, d-диаграмме обозначает вполне определённое физическое состояние воздуха, а изменение этого состояния изображается линией процесса.

В диаграмме энтальпия влажного воздуха (1+d) кг (ось ординат) представлена как функция абсолютной влажности d, г/кг (ось абсцисс). Для удобства пользования H, d-диаграмма построена в косоугольных координатах: ось абсцисс направлена под углом к оси ординат. Линии d-const – это вертикальные прямые, а линии H=const – наклонные прямые. Изотермы также прямые линии. Кроме того на диаграмме нанесены кривые φ =const. Кривая φ =100% - кривая насыщения; она является своего рода пограничной кривой, разделяющей область ненасыщенных состояний (вверху) и область тумана (внизу), в котором часть влаги находится в виде пара, а часть – в жидком или твёрдом виде (снег, ледяной туман).

 

ЛЕКЦИЯ №8

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: