Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Тема 1.9 Влажный воздух




Вопросы темы

 

Влажный воздух, как смесь сухого воздуха и водяного пара. Насыщенный, ненасыщенный и перенасыщенный влажный воздух. Основные параметры влажного воздуха: абсолютная и относительная влажность, влагосодержание, удельный объем, энтальпия, диаграмма H-d (диаграмма I-d).

 

В технике часто используются смеси газов с парами, которые при определенных условиях легко конденсируются. Наиболее характерным примером парогазовых смесей является атмосферный воздух, в котором всегда находятся пары воды. Смесь сухого воздуха с водяным паром называется влажным воздухом. Знание свойств влажного воздуха имеет большое значение при проектировании и эксплуатации сушильных и вентиляционно-увлажнительных установок.

При небольших давлениях можно рассматривать сухой воздух и водяной пар, который в нем содержится, как идеальные газы. В этом случае для них справедливы закономерности, сформулированные для смеси идеальных газов.

Согласно закона Дальтона, абсолютное давление влажного воздуха Рбар равняется, как правило, атмосферному давлению, – сумма парциальных давлений сухого воздуха Рс.в и водяного пара Рп

Р = Рс.в + Рп

 

Водяной пар находится во влажном воздухе в перегретом состоянии. В этом случае парциальное давление водяного пара ниже давления насыщения Рн влажного воздуха при данной температуре. Смесь сухого воздуха и перегретого водяного пара называется влажным ненасыщенным воздухом. Если снижать температуру ненасыщенного влажного воздуха при постоянном давлении, то можно достичь состояния, когда Рп = Рн, т.е. давление и температура водяного пара соответствуют состоянию насыщения. Смесь сухого воздуха и насыщенного водяного пара называется насыщенным влажным воздухом. Температура, до которой необходимо охладить влажный воздух при постоянном давлении, чтобы он стал насыщенным, называется температурой точки росы tp.

Следовательно, температура точки росы в каком-либо состоянии влажного воздуха численно равна температуре насыщения, соответствующей данному парциальному давлению пара Рп.

Для характеристики паровоздушной смеси необходимо знать ее состав. О составе влажного воздуха судят по его влажности и влагосодержанию. Различают абсолютную и относительную влажность.

Абсолютной влажностью воздуха называется количество водяного пара, приходящегося на 1 м3 влажного воздуха, т.е.

 

Учитывая, что объем влажного воздуха Vв.в равен объему пара Vп, абсолютная влажность воздуха численно равна плотности содержащегося в нем водяного пара ρп.

Отношение абсолютной влажности ρп и максимально возможной абсолютной влажности ρн, соответствующей tп, характеризует степень насыщения и называется относительной влажностью воздуха.

 

Значения φ могут изменяться в пределах от φ = 0 (сухой воздух) до φ = 100 % (влажный насыщенный воздух).

Учитывая, что пар, находящийся в воздухе, рассматривается как идеальный газ, (Рп vп = Рн vн), т.е.

 

Парциальное давление в состоянии насыщения Рн определяют из таблиц насыщенного пара по температуре tп = tв.в. Парциальное давление Рп находят также из таблиц по температуре точки росы.

Так как в процессах, происходящих с влажным воздухом (подогрев, охлаждение), количество сухого воздуха mс.в не изменяется, то целесообразно все удельные величины относить к 1 кг сухого воздуха. Масса водяного пара, приходящаяся на 1 кг сухого воздуха, называется влагосодержанием.

При принятом допущении об идеальности водяного пара и воздуха можно записать:

РпVп = mпRпTп; РвVв = mвRвTв;

Считая, что Vп = Vв и Tп = Tв, получим

 

Если учесть, что Рбар = Рв + Рп и Рп = φРн, то

 

Плотность влажного воздуха ρв.в можно определить как сумму плотности пара ρп и плотности сухого воздуха ρв при их парциальных давлениях. Очевидно, что

 

 

 

Энтальпию влажного воздуха относят к 1 кг сухого воздуха или к (1+d) кг влажного вохдуха и определяют как сумму энтальпий 1 кг сухого воздуха и d кг водяного пара, т.е.

I = iв+ iп d = cрв t + iп d.

 

Для температуры и давлений, применяемых в сушильной технике, приблизительно можно считать cрв = 1,0 кдж /(кг . град), а для водяного пара iп = (r + cрm t) = (2500 + 1,9 t) кдж/кг.

Тогда

 

 

I–d-диаграмма влажного воздуха. Определение параметров и исследование процессов влажного воздуха значительно упрощается и становится наглядным, если использовать I–d-диаграмму влажного воздуха, предложенную в 1918 г. Л.К. Рамзиным. На этой диаграмме (рисунок ) по оси ординат откладывают значения энтальпии влажного воздуха I кдж/кг сух.возд., а по оси абсцисс – влагосодержание d г/кг сух.возд.

Из удобства (увеличения рабочей площади диаграммы) ось абсцисс направлена под углом 1350 к оси ординат. Поэтому линии J=const оказываются наклоненными под углом 45о к горизонту. Для сокращения размеров диаграмм значения d с оси абсцисс сносят на горизонтальную условную ось 0 – 0΄.

На диаграмму наносят сетку изотерм по уравнению. Эти изотермы представляют собой прямые с небольшим наклоном вверх. На каждой из них находят точки с одинаковыми значениями φ, а соединив их, получают сетку кривых φ = const. Кривая φ = 100 % изображает состояние влажного насыщенного воздуха и является пограничной кривой. Эта кривая разделяет область ненасыщенного влажного воздуха (сверху) и область тумана (снизу), в которой влага частично находится в капельном состоянии.

Диаграмма строится для давления влажного воздуха Рбар = 745 мм рт.ст., что соответствует среднему годовому барометрическому давлению.

Линии φ = const поднимаются до изотермы 99,40 С (температура насыщения при Р = 745 мм рт.ст.), после чего почти вертикально поднимаются вверх, т.к. при t > tн величина φ зависит только от d.

На диаграмме нанесены также линии (показаны пунктирами) постоянной температуры «мокрого» термометра, под которой понимается температура воды, если поверхность ее обдувается потоком ненасыщенного влажного воздуха. Если поверхность воды обдувается потоком насыщенного воздуха (φ = 100 %), то температура воды будет совпадать с температурой воздуха. Поэтому на I–d-диаграмме изотермы влажного воздуха («сухого» термометра), соответствующие одному и тому же значению температур, пересекаются на линии φ = 100 %.

В нижней части диаграммы построена линия парциального давления Рп = f (d).

Состояние влажного воздуха на I–d-диаграмме (точка А) можно определить по каким-либо двум параметрам (φ и t или Рп и t), после чего находят I и d. Для этого состояния можно найти и температуру точки росы, для чего из точки А проводят вертикаль (d = const) до пересечения с φ = 100 %; т.е. изотерма, проходящая через эту точку, будет соответствовать температуре точки росы tр.

На I–d-диаграмме показаны основные процессы влажного воздуха. Так, учитывая, что в процессе подогрева влажного воздуха (например, в калорифере сушильной установки) количество водяного пара не изменяется, процесс подогрева будет изображаться вертикальной прямой d = const (А – В). При этом температура воздуха увеличивается от tА до tВ, а относительная влажность уменьшается от φА до φВ.

Разница ординат IА– IВ дает расход тепла на подогрев (1+d) кг влажного воздуха. Теоретический процесс увлажнения воздуха в сушильной камере происходит по кривой I = const, т.к. часть энтальпии, затраченной на испарение влаги, возвращается в виде энтальпии водяного пара (если пренебречь величиной энтальпии, которую имела жидкость до испарения). На I–d-диаграмме этот процесс изображается отрезком ВД. Разница dД – dВ определяет количество влаги, испаренной 1 кг сухого воздуха.

 

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Проанализируйте процесс парообразования.

2. Что такое насыщенный, сухой насыщенный и перегретый пар? Укажите закономерности изменения основных параметров состояния в процессах нагревания воды, парообразования и перегрева.

3. Запишите уравнения, которые определяют закономерности изменения параметров состояния жидкости и паров. Объясните их.

4. Дайте определение насыщенного и ненасыщенного влажного воздуха. Укажите пути получения насыщенного влажного воздуха.

5. Приведите определения влагосодержания, абсолютной и относительной влажности воздуха. Укажите на особенности процессов области, где φ < 100 % и φ = 100 %.

6. Опишите I–d (Н–d) диаграмму. Объясните характер линий Н = const, d = const, t = const.

7. Произведите анализ процессов нагревания, охлаждения, увлажнения и осушки воздуха. Решите с помощью диаграммы ряд конкретных задач.

8. Рассмотрите процесс смешения двух потоков влажного воздуха.

 

Список литературы

 

1. И.Т.Швец, В.И. Толубинский. “Теплотехника”. Стр. 58 – 72.

 

2. Б.Х. Драганов, А.А. Долинский. “Теплотехника”. Стр. 59 – 66.

 

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-01-29; просмотров: 190; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.007 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты