Parametry stavu vlhkého vzduchu. Hlavní parametry vlhkého vzduchu. Míchání vzduchu s různými parametry

Ministerstvo školství a vědy Ruské federace

Federální agentura pro vzdělávání

Státní technická univerzita v Saratově

STANOVENÍ PARAMETRŮ VLHKÉHO VZDUCHU

Směrnice

pro studenty oborů 280201

denní a částečné vzdělávání

Saratov 2009

Objektivní: prohloubení znalostí v sekci technické termodynamiky "Vlhký vzduch", studium metodiky výpočtu parametrů vlhký vzduch a získání dovedností v práci s měřicími přístroji.

V důsledku práce je třeba se naučit:

1) základní pojmy vlhkého vzduchu;

2) způsob stanovení parametrů vlhkého vzduchu podle

vypočítané závislosti;

3) způsob stanovení parametrů vlhkého vzduchu podle

I-d-diagram.

1) určete hodnotu parametrů vlhkého vzduchu podle

vypočítané závislosti;

2) určit parametry použití vlhkého vzduchu

I-d-diagramy;

3) vypracovat protokol o provedené laboratorní práci.

ZÁKLADNÍ POJMY

Vzduch, který neobsahuje vodní páru, se nazývá suchý vzduch. Suchý vzduch se v přírodě nevyskytuje, protože atmosférický vzduch vždy obsahuje nějakou vodní páru.

Směs suchého vzduchu a vodní páry se nazývá vlhký vzduch. Vlhký vzduch je široce používán v sušících a ventilačních zařízeních, klimatizačních zařízeních atd.

Charakteristickým rysem procesů probíhajících ve vlhkém vzduchu je, že se mění množství vodní páry obsažené ve vzduchu. Pára může částečně kondenzovat a naopak voda se vypařuje do vzduchu.

Směs suchého vzduchu a přehřáté vodní páry se nazývá nenasycený vlhký vzduch. Parciální tlak par pp ve směsi je menší než tlak nasycení p, což odpovídá teplotě vlhkého vzduchu (pp<рн). Температура пара выше температуры его насыщения при данном парциальном давлении.

Směs suchého vzduchu a suché nasycené vodní páry se nazývá nasycený vlhký vzduch. Parciální tlak vodní páry ve směsi je roven tlaku nasycení odpovídající teplotě vlhkého vzduchu. Teplota páry se rovná kondenzační teplotě při daném parciálním tlaku páry.

Směs sestávající ze suchého vzduchu a vlhké nasycené vodní páry (to znamená, že ve vzduchu jsou částice zkondenzované páry, které jsou v suspenzi a vypadávají ve formě rosy) se nazývá přesycený vlhký vzduch. Parciální tlak vodní páry je roven tlaku nasycení odpovídající teplotě vlhkého vzduchu, který se v tomto případě rovná kondenzační teplotě páry v něm. V tomto případě se teplota vlhkého vzduchu nazývá teplota rosného bodu. tR. Pokud se z nějakého důvodu ukáže, že parciální tlak vodní páry je větší než tlak nasycení, pak část páry zkondenzuje ve formě rosy.

Hlavními ukazateli charakterizujícími stav vlhkého vzduchu je obsah vlhkosti d, relativní vlhkost j, entalpie já a hustota r.

Parametry vlhkého vzduchu jsou vypočteny pomocí Mendělejevovy-Clapeyronovy rovnice pro ideální plyn, kterému se vlhký vzduch s dostatečnou aproximací podřizuje. Vlhký vzduch považujte za směs plynů sestávající ze suchého vzduchu a vodní páry.

Podle Daltonova zákona tlak vlhkého vzduchu R rovná se:

kde rv- parciální tlak suchého vzduchu, Pa;

rp- parciální tlak vodní páry, Pa.

Maximální hodnota parciálního tlaku vodní páry je rovna tlaku nasycené vodní páry pH, odpovídající teplotě vlhkého vzduchu.

Množství vodní páry ve směsi v kg na 1 kg suchého vzduchu se nazývá vlhkost d, kg/kg:

https://pandia.ru/text/78/602/images/image003_38.gif" width="96" height="53">, od té doby ; (3)

Od té doby, (4)

kde PROTI- hlasitost směs plynů, m3;

Rv, RP jsou plynové konstanty vzduchu a vodní páry, rovné

Rv=287 J/(kg×K), RP=461 J/(kg x K);

T je teplota vlhkého vzduchu, K.

Vzhledem k tomu , a dosazením výrazů (3) a (4) do vzorce (2) nakonec získáme:

DIV_ADBLOCK64">

relativní vlhkost j se nazývá poměr hustoty par (tj. absolutní vlhkost rP) na maximální možnou absolutní vlhkost (hustotu rPmax) při dané teplotě a tlaku vlhkého vzduchu:

Protože rP a rPmax stanoveno při stejné teplotě vlhkého vzduchu, pak

https://pandia.ru/text/78/602/images/image013_6.gif" width="107" height="31"> . (8)

Hustota suchého vzduchu a vodní páry se určuje z Mendělejevovy-Clapeyronovy rovnice, zapsané pro tyto dvě složky plynné směsi podle (3) a (4).

R se najde podle vzorce:

https://pandia.ru/text/78/602/images/image015_6.gif" width="175" height="64 src=">.

Entalpie vlhkého vzduchu já je součet entalpií 1 kg suchého vzduchu a d kg vodní páry:

já= iv+ d× iP . (11)

Entalpie suchého vzduchu a páry:

https://pandia.ru/text/78/602/images/image017_4.gif" width="181" height="39"> , (13)

kde tm– hodnoty mokrého teploměru, °С;

(tc- tm) – psychrometrický rozdíl, °С;

X– je určena korekce na teplotu vlhkého teploměru, %.

podle rozpisu umístěného na stánku, v závislosti na tm a rychlost

K určení tlaku vlhkého vzduchu se používá barometr.

POSTUP A TECHNIKA ZPRACOVÁNÍ

EXPERIMENTÁLNÍ VÝSLEDKY

Změřte teplotu suchého a mokrého teploměru. Určete skutečnou hodnotu teploty vlhkého teploměru pomocí vzorce (13). Najděte rozdíl Dt = tc - tm ist a podle psychrometrické tabulky určit relativní vlhkost vzduchu.

Při znalosti hodnoty relativní vlhkosti z výrazu (7) najděte parciální tlak vodní páry.

podle (12), (13).

Specifický objem vlhkého vzduchu se zjistí podle vzorce:

Masa vlhkého vzduchu M, kg, v laboratorní místnosti se určuje podle vzorce:

kde PROTI– objem místnosti, m3;

R– tlak vlhkého vzduchu, Pa.

Výsledky výpočtů a odečtů přístrojů zapište do tabulky v následujícím formuláři.

Záznamový protokol měřící nástroje

a výsledky výpočtu

Dále byste měli určit hlavní parametry vlhkého vzduchu podle naměřeného tc a tm pomocí I-d diagramu. Průsečík I-d-diagramu izoterm odpovídajících teplotám vlhkého a suchého teploměru charakterizuje stav vlhkého vzduchu.

Porovnejte data získaná z I-d-diagramu s hodnotami stanovenými pomocí matematických závislostí.

Maximální možná relativní chyba při určování parciálního tlaku vodní páry a suchého vzduchu je určena vzorcem:

https://pandia.ru/text/78/602/images/image022_2.gif" width="137" height="51">; ,

kde D označuje mez absolutní chyby měření

Limit absolutní chyby vlhkoměru v této laboratoři je ±6 %. Absolutní dovolená chyba teploměrů psychrometru je ±0,2 %. V díle je instalován barometr s třídou přesnosti 1,0.

PRACOVNÍ ZPRÁVA

Zpráva o provedené laboratorní práci by měla obsahovat

Následující:

1) Stručný popis práce;

2) protokol pro záznam odečtů měřicích přístrojů a

výsledky výpočtů;

3) kresba I-d-diagramem, kde se zjišťuje stav vlhka

vzduchu v tomto experimentu.

TESTOVACÍ OTÁZKY

1. Co se nazývá vlhký vzduch?

2. Co se nazývá nasycený a nenasycený vlhký vzduch?

3. Daltonův zákon aplikovaný na vlhký vzduch.

4. Jaká je teplota rosného bodu?

5. Co se nazývá absolutní vlhkost?

6. Jak se nazývá vlhkost vlhkého vzduchu?

7. Do jaké míry se může měnit obsah vlhkosti?

8. Co se nazývá relativní vlhkost?

9. V I-d ​​diagramu znázorněte přímky j=konst, I=konst; d=konst, tс=konst, tm=konst.

10. Jaká je maximální možná hustota par při dané teplotě vlhkého vzduchu?

11. Co určuje maximální možný parciální tlak vodní páry ve vlhkém vzduchu a čemu se rovná?

12. Na jakých parametrech vlhkého vzduchu závisí teplota vlhkého teploměru a jak se mění při jejich změně?

13. Jak lze určit parciální tlak vodní páry ve směsi, pokud je známa relativní vlhkost a teplota směsi?

14. Napište Mendělejevovu-Clapeyronovu rovnici pro suchý vzduch, vodní páru, vlhký vzduch a vysvětlete všechny veličiny obsažené v rovnici.

15. Jak určit hustotu suchého vzduchu?

16. Jak určit plynovou konstantu a entalpii vlhkého vzduchu?

LITERATURA

1. Ljaškovovy základy tepelné techniky /. M.: postgraduální škola, 20. léta

2. Zubarev o technické termodynamice /,. M.: Energie, 19s.

STANOVENÍ PARAMETRŮ VLHKÉHO VZDUCHU

Pokyny pro provádění laboratorních prací

v předmětech "Tepelná technika", "Technická termodynamika a tepelná technika"

Sestavil: SEDELKIN Valentin Michajlovič

KULESHOV Oleg Jurijevič

KAZANTSEVA Irina Leonidovna

Recenzent

Editor

ID licence č. 000 ze dne 14. 11. 01

Podepsáno pro tisk Formát 60x84 1/16

Výložník. Typ. Stav-tisk. l. Uch.-ed. l.

Výpůjční kopie. Objednat zdarma

Státní technická univerzita v Saratově

Kopírovací tiskárna SSTU, 7

1. Absolutní vlhkost.

Hmotnostní množství páry v 1 m 3 vzduchu -

2. Relativní vlhkost.

Poměr hmotnostního množství páry ve směsi pára-vzduch k maximálnímu možnému množství při stejné teplotě

(143)

Mendělejevova-Clapeyronova rovnice:

Pro pár

Kde:

Pro stanovení relativní vlhkosti vzduchu se používá zařízení „psychrometr“, které se skládá ze dvou teploměrů: mokrého a suchého. Rozdíl hodnot teploměru je kalibrován na .

3. Obsah vlhkosti.

Množství páry ve směsi na 1 kg suchého vzduchu.

Necháme 1 m 3 vzduchu. Jeho hmotnost je .

Tento krychlový metr obsahuje: - kg páry, - kg suchého vzduchu.

Očividně: .

4. Entalpie vzduchu.

Skládá se ze dvou veličin: entalpie suchého vzduchu a páry.

5. Rosný bod.

Teplota, při které se plyn daného stavu, ochlazující se při konstantním obsahu vlhkosti (d=konst), nasytí (=1,0), se nazývá rosný bod.

6. Teplota vlhkého teploměru.

Teplota, při které se plyn při interakci s kapalinou ochlazující při konstantní entalpii (J=konst) nasytí (=1,0), se nazývá teplota vlhkého teploměru t M .

Schéma klimatizace.

Diagram sestavil domácí vědec Ramzin (1918) a je uveden na obr. 169.

Tabulka je pro průměr atmosférický tlakР=745 mm Hg. Umění. a ve skutečnosti je to rovnovážná izobara systému pára-suchý vzduch.

Souřadnicové osy J-d diagramu jsou natočeny pod úhlem 135°. Níže je nakloněná čára pro stanovení parciálního tlaku vodní páry P n . Parciální tlak suchého vzduchu

Výše v diagramu je nakreslena saturační křivka ( = 100 %). Proces sušení v diagramu lze znázornit pouze nad touto křivkou. Pro libovolný bod "A"" na Ramzinově diagramu lze určit následující parametry vzduchu:

Obr.169. J-d diagram podmínky vlhkého vzduchu.

Statické sušení.

V procesu konvekčního sušení např. vzduchem dochází k interakci vlhkého materiálu, kontaktu se směsí páry se vzduchem, parciální tlak vodní páry, ve kterém je . Vlhkost může materiál opustit ve formě páry, pokud je parciální tlak páry v tenké mezní vrstvě nad povrchem materiálu nebo, jak se říká, v materiálu P m větší.

Hnací síla procesu sušení (Dalton, 1803)

(146)

V rovnovážném stavu =0. Obsah vlhkosti materiálu odpovídající rovnovážné podmínce se nazývá rovnovážný obsah vlhkosti (U p).

Udělejme experiment. Do komory sušárny při určité teplotě (t=konst) umístíme na dlouhou dobu absolutně suchou látku. Při určitém množství vzduchu ve skříni dosáhne vlhkost materiálu U p. Změnou je možné získat křivku (izotermu) sorpce vlhkosti materiálem. S poklesem - křivka desorpce.

Obrázek 170 ukazuje křivku sorpce-desorpce vlhkého materiálu (rovnovážná izoterma).

Obr.170. Rovnovážná izoterma mokrého materiálu se vzduchem.

1-oblast hygroskopického materiálu, 2-hygroskopický bod, 3-oblast vlhkého materiálu, 4-oblast sorpce, 5-oblast desorpce, 6-oblast vysychání.

Existují rovnovážné křivky:

1. hygroskopický

2. nehygroskopický materiál.

Izotermy jsou na obr.171.

Obr.171. Rovnovážné izotermy.

a) hygroskopický, b) nehygroskopický materiál.

Relativní vlhkost vzduchu v sušičce a v atmosféře.

Po sušárně při kontaktu s atmosférickým vzduchem hygroskopický materiál výrazně zvyšuje obsah vlhkosti (obr. 171 a) v důsledku adsorpce vlhkosti ze vzduchu. Proto by měl být hygroskopický materiál po vysušení skladován v podmínkách, které neumožňují kontakt s atmosférickým vzduchem (exikace, balení atd.).

materiálové bilance.

Tunelový sušák se většinou bere jako cvičný, protože. ona má vozidel ve formě vozíků (sušení cihel, dřeva atd.). Schéma instalace je na obr. 172.

Obr.172. Schéma tunelové sušárny.

1-ventilátor, 2-topení, 3-sušička, 4-vozíky, 5-linka pro recyklaci odpadního vzduchu.

Označení:

Spotřeba vzduchu a parametry před ohřívačem, za ním a za sušičkou.

Stav vlhkého vzduchu je určen kombinací parametrů: teplota vzduchu t in, relativní vlhkost v %, rychlost vzduchu V v m/s, koncentrace škodlivých nečistot C mg / m 3, vlhkost d g / kg, tepelný obsah I kJ/kg.

Relativní vlhkost ve zlomcích nebo v % udává stupeň nasycení vzduchu vodní párou ve vztahu ke stavu úplného nasycení a je rovna poměru tlaku P p vodní páry v nenasyceném vlhkém vzduchu k parciálnímu tlaku P p. vodní pára v nasyceném vlhkém vzduchu při stejné teplotě a barometrickém tlaku:

d= nebo d=623, g/kg, (1,2)

kde B je barometrický tlak vzduchu roven součtu parciálních tlaků suchého vzduchu P S.V. a vodní pára RP.

Parciální tlak vodní páry v nasyceném stavu závisí na teplotě:

KJ/kg, (1,4)

kde c B je tepelná kapacita suchého vzduchu rovna 1,005;

c P - tepelná kapacita vodní páry, rovna 1,8;

r - měrné skupenské teplo vypařování rovné 2500;

I \u003d 1,005 t + (2 500 + 1,8 t) d * 10 -3, kJ / kg. (1.5)

I-d diagram vlhkého vzduchu. Konstrukce hlavních procesů změny stavu ovzduší. Rosný bod a mokrá žárovka. Úhlový koeficient a jeho vztah k proudění tepla a vlhkosti do místnosti

I-d diagram vlhkého vzduchu je hlavním nástrojem pro konstrukci procesů změny jeho parametrů. I-d diagram je založen na několika rovnicích: Tepelný obsah vlhkého vzduchu:

I \u003d 1,005 * t + (2 500 + 1,8 * t) * d / 1 000, kJ / kg (1,6)

Na druhé straně tlak vodní páry:

tlak vodní páry nasycující vzduch:

Pa (Filneyho vzorec), (1,9)

a - relativní vlhkost, %.

Vzorec 1.7 zase zahrnuje barometrický tlak P bar, který se liší pro různé konstrukční oblasti, proto je pro přesné sestavení procesů vyžadován I-d diagram pro každou oblast.

I-d diagram (obr. 1.1) má šikmý souřadnicový systém pro zvětšení pracovní plochy, která dopadá na vlhký vzduch a leží nad čarou \u003d 100 %. Úhel otevření může být různý (135 - 150º).

I-d diagram spojuje dohromady 5 parametrů vlhkého vzduchu: obsah tepla a vlhkosti, teplotu, relativní vlhkost a tlak nasycené vodní páry. Když znáte dva z nich, můžete všechny ostatní určit podle polohy bodu.

Hlavní charakteristické procesy na I-d diagramu jsou:

Ohřev vzduchu podle d = konst (bez zvýšení obsahu vlhkosti) Obr. 1.1, body 1-2. V reálných podmínkách se jedná o ohřev vzduchu v ohřívači. Zvyšuje se teplota a obsah tepla. Relativní vlhkost vzduchu klesá.

Chlazení vzduchem podle d = konst. Body 1-3 na obr. 1.1 Tento proces probíhá v povrchovém chladiči vzduchu. Snížená teplota a tepelný obsah. Zvyšuje se relativní vlhkost vzduchu. Pokud bude chlazení pokračovat, proces dosáhne čáry = 100 % (bod 4) a bez překročení čáry půjde podél ní a uvolní ze vzduchu vlhkost (bod 5) v množství (d 4 - d 5) g/kg. Sušení vzduchem je založeno na tomto jevu. V reálných podmínkách proces nedosahuje = 100 % a konečná relativní vlhkost závisí na počáteční hodnotě. Podle profesora Kokorina O.Ya. pro povrchové chladiče vzduchu:

max = 88 % při prvním spuštění = 45 %

max = 92 % na počátečních 45 %< нач 70%

max = 98 % s počáteční počáteční hodnotou > 70 %.

Na I-d diagramu je proces chlazení a sušení naznačen přímkou ​​spojující body 1 a 5.

Setkání s = 100 % chladící linky o d = const má však své jméno - je to rosný bod. Z polohy tohoto bodu lze snadno určit teplotu rosného bodu.

Izotermický proces t = konst (čára 1-6 na obrázku 1.1). Všechny parametry se zvyšují. Zvyšuje se také teplo, vlhkost a relativní vlhkost. V reálných podmínkách se jedná o zvlhčování vzduchu párou. Toto malé množství citelného tepla vneseného párou se obvykle při navrhování procesu nebere v úvahu, protože je zanedbatelné. Takové zvlhčování je však značně energeticky náročné.

Adiabatický proces I = konst (řádek 1-7 na obr. 1.1). Teplota vzduchu klesá, vlhkost a relativní vlhkost se zvyšuje. Proces se provádí přímým kontaktem vzduchu s vodou, který prochází buď zavlažovanou tryskou nebo komorou trysky.

Při hloubce zavlažované trysky 100 mm je možné získat vzduch s relativní vlhkostí = 45 %, s počáteční 10 %; Při průchodu komorou trysky je vzduch zvlhčen na hodnotu = 90 - 95 %, avšak s mnohem větší spotřebou energie na rozstřikování vody než u zavlažovaných trysek.

Prodloužením přímky I = konst na = 100 % získáme bod (a teplotu) vlhkého teploměru, to je rovnovážný bod, kdy vzduch přichází do styku s vodou.

V zařízeních, kde je vzduch ve styku s vodou, zejména v adiabatickém cyklu, se však může vyskytovat patogenní flóra, a proto je použití takových zařízení v řadě lékařských a potravinářských odvětví zakázáno.

V zemích s horkým a suchým klimatem jsou zařízení založená na adiabatickém zvlhčování velmi běžná. Například v Bagdádu, denní teplota v červnu - červenci 46ºC a relativní vlhkosti 10%, takový chladič umožňuje snížit teplotu přiváděného vzduchu na 23ºC a při 10-20násobné výměně vzduchu v místnosti dosáhnout vnitřní teploty 26ºC a relativní vlhkosti 60-70 %.

Se současnou metodikou pro konstrukci procesů na I-d diagramu vlhkého vzduchu získal název referenčních bodů následující zkratku:

H - bod venkovního vzduchu;

B - bod vnitřního vzduchu;

K - bod po ohřátí vzduchu v ohřívači;

P - bod přívodu vzduchu;

Y - bod odváděného vzduchu z místnosti;

O - bod ochlazeného vzduchu;

C - bod směsi vzduchu dvou různých parametrů a hmotností;

TP - rosný bod;

TM je bod mokrého teploměru, který bude provázet všechny další konstrukce.

Při směšování vzduchu dvou parametrů půjde čára směsi v přímce spojující tyto parametry a bod směsi bude ležet ve vzdálenosti nepřímo úměrné hmotnostem směšovaného vzduchu.

KJ/kg, (1,10)

g/kg. (1.11)

Při současném uvolňování přebytečného tepla a vlhkosti do místnosti, k čemuž obvykle dochází, když jsou v místnosti lidé, se vzduch ohřívá a zvlhčuje podél linie zvané úhlový koeficient (nebo procesní paprsek nebo poměr tepla a vlhkosti) e:

KJ / kgN 2 O, (1,12)

kde Q n je celkové množství celkového tepla, kJ/h;

W je celkové množství vlhkosti, kg/h.

Kdy? Q n \u003d 0 e \u003d 0.

Kdy? W \u003d 0 e\u003e? (obr.1.2)

I-d diagram ve vztahu k vnitřnímu vzduchu (nebo k jinému bodu) je tedy rozdělen do čtyř kvadrantů:

Tj. od? do 0 je vytápění a zvlhčování;

IIe od 0 do - ? - chlazení a zvlhčování;

IIIe od - ? do 0 - chlazení a sušení;

IVe od 0 do? - vytápění a sušení - nepoužívá se ve větrání a klimatizaci.

Pro přesnou konstrukci procesního paprsku na I-d diagramu byste měli vzít hodnotu e v kJ / gN 2 O a na osu umístit obsah vlhkosti d \u003d 1 nebo 10 g a tepelný obsah v kJ / kg odpovídající e na ose a výsledný bod spojte s diagramy bodu 0 I-d.

Procesy, které nejsou základní, se nazývají polytropické.

Izotermický děj t = const je charakterizován hodnotou e = 2530 kJ/kg.

Obr.1.1

Obr.1.2 I-d diagram vlhkého vzduchu. Základní procesy

Přednáška SUŠENÍ.

Sušení je proces odstraňování vlhkosti z pevných látek jejím odpařováním a odstraněním vzniklých par.

Tepelnému sušení často předcházejí mechanické metody odstraňování vlhkosti (vymačkávání, usazování, filtrace, odstřeďování).

Ve všech případech se sušením ve formě par odstraní těkavá složka (voda, organické rozpouštědlo atd.)

Sušení je podle fyzikální podstaty proces společného přenosu tepla, hmoty a redukuje se na pohyb vlhkosti vlivem tepla z hloubky vysušeného materiálu na jeho povrch a jeho následné odpařování. V procesu sušení má mokré těleso sklon k rovnovážnému stavu životní prostředí, takže jeho teplota a obsah vlhkosti je obecně funkcí času a souřadnic.

V praxi se používá koncept vlhkost vzduchu v, který je definován jako:

(5.2)

Když tak potom

Podle způsobu dodávky tepla se rozlišují:

Konvekční sušení, prováděné přímým kontaktem materiálu a sušícího činidla;

Kontaktní (vodivé) sušení, teplo se přenáší do materiálu stěnou, která je odděluje;

Radiační sušení - předáním tepla infračerveným zářením;

Lyofilizace, při které je z materiálu odstraněna vlhkost ve zmrazeném stavu (obvykle ve vakuu);

Dielektrické sušení, při kterém se materiál suší v poli vysokofrekvenčních proudů.

Při jakémkoli způsobu sušení je materiál v kontaktu s vlhkým vzduchem. Ve většině případů je z materiálu odstraněna voda, proto se většinou uvažuje o systému suchý vzduch – vodní pára.

Parametry vlhkosti.

Směs suchého vzduchu a vodní páry je vlhký vzduch. Parametry vlhkého vzduchu:

Relativní a absolutní vlhkost;

Tepelná kapacita a entalpie.

Vlhký vzduch, při nízké P a T, lze považovat za binární směs ideálních plynů – suchého vzduchu a vodní páry. Pak podle Daltonova zákona můžeme napsat:

(5.3)

kde P– tlak směsi par a plynu , p c g je parciální tlak suchého vzduchu, je parciální tlak vodní páry.

Volná nebo přehřátá pára - dána T a R nekondenzuje se. Maximální možný obsah par v plynu, nad kterým dochází ke kondenzaci, odpovídá podmínkám nasycení při určitém T a parciální tlak .

Rozlišujte absolutní, relativní vlhkost a vlhkost vzduchu.

Absolutní vlhkost je hmotnost vodní páry na jednotku objemu vlhkého vzduchu (kg / m 3). Pojem absolutní vlhkosti se shoduje s pojmem hustoty par při teplotě T a parciálním tlaku .

Relativní vlhkost je poměr množství vodní páry ve vzduchu k maximálnímu možnému za daných podmínek nebo poměr hustoty páry za daných podmínek k hustotě nasycené páry za stejných podmínek:

Podle stavové rovnice ideálního plynu Mendělejev - Klaiperon pro páru ve volném a nasyceném stavu máme:

a (5.5)

Zde M p je hmotnost jednoho molu páry v kg, R je plynová konstanta.

Vezmeme-li v úvahu (5.5), rovnice (5.4) má tvar:

Relativní vlhkost určuje obsah vlhkosti sušícího prostředku (vzduchu).

Tady G P je hmotnost (hmotnostní průtok) páry, L je hmotnost (hmotnostní průtok) absolutně suchého plynu. Veličiny G P a L vyjádříme stavovou rovnicí ideálního plynu:

,

Potom se vztah (5.7) transformuje do tvaru:

(5.8)

Hmotnost 1 molu suchého vzduchu v kg.

Představujeme a zvažovat dostaneme:

(5.9)

Pro systém vzduch-voda , . Pak máme:

(5.10)

Byl tedy stanoven vztah mezi obsahem vlhkosti x a relativní vlhkostí φ vzduchu.

Specifické teplo vlhký plyn se bere jako aditivní tepelná kapacita suchého plynu a páry.

Měrné teplo vlhkého plynu C, vztaženo na 1 kg suchého plynu (vzduchu):

(5.11)

kde je měrné teplo suchého plynu, měrné teplo páry.

Měrná tepelná kapacita uvedená 1 kg směs páry a plynu:

(5.12)

Obvykle se používá ve výpočtech S.

Specifická entalpie vlhkého vzduchu H se vztahuje na 1 kg absolutně suchého vzduchu a určuje se při dané teplotě vzduchu T jako součet entalpií absolutně suchého vzduchu a vodní páry:

(5.13)

Měrná entalpie přehřáté páry je určena následujícím výrazem.

Atmosférický vzduch vždy obsahuje určité množství vlhkosti ve formě vodní páry. Tato směs suchého vzduchu a vodní páry se nazývá vlhký vzduch. Kromě vodní páry může vlhký vzduch obsahovat drobné kapičky vody (ve formě mlhy) nebo ledové krystalky (sníh, ledová mlha). Vodní pára ve vlhkém vzduchu může být nasycená nebo přehřátá. Směs suchého vzduchu a nasycené vodní páry se nazývá bohatý vlhký vzduch. Směs suchého vzduchu a přehřáté vodní páry se nazývá nenasycené vlhký vzduch. Při nízkých (blízkých atmosférických) tlacích, s dostatečnou přesností pro technické výpočty, lze za ideální plyny považovat suchý vzduch i vodní páru. Při výpočtu procesů s vlhkým vzduchem se obvykle uvažuje 1 kg suchého vzduchu. Proměnnou je množství páry obsažené ve směsi. Všechny konkrétní hodnoty charakterizující vlhký vzduch se proto vztahují na 1 kg suchého vzduchu (a ne na směs).

Termodynamické vlastnosti vlhkého vzduchu charakterizují tyto stavové parametry: teplota suchého teploměru t s; obsah vlhkosti d, entalpie I, relativní vlhkost φ. Kromě toho se při výpočtech používají další parametry: teplota vlhkého teploměru t m, teplota rosného bodu t p, hustota vzduchu ρ, absolutní vlhkost e, parciální tlak vodní páry p p.

teplota - termodynamická veličina, která určuje stupeň zahřátí tělesa. V současné době se používají různé teplotní stupnice: Celsia (t, ºС), Kelvin (T, K), Fahrenheit (f, ºF), atd. Poměry mezi hodnotami na těchto stupnicích jsou určeny následujícími rovnicemi:

T K \u003d t ºС +273,

tºС \u003d 5/9 (fºF - 32),

fºF = 9/5 tºС +32.

Tlak atmosférický vzduch p b (Pa) se rovná součtu parciálních tlaků suchého vzduchu p s.v a vodní páry p p (Daltonův zákon):

r b = r s.v + r p. (1)

Parciální tlak vodní páry v atmosférickém vzduchu je určen vzorcem:

r p = φ r n, (2)

kde φ - relativní vlhkost vzduchu, %, r n - tlak nasycení, stanovený z tabulek nasycených vodních par při odpovídající teplotě, Pa.

Hustota atmosférický vzduch se rovná součtu hustot suchého vzduchu a vodní páry:

ρ = ρ s.v + ρ p. (3)

Aplikací stavové rovnice ideálního plynu: dostaneme:

(4)

kde R d.w = 287 J/(kg K) − měrná plynová konstanta suchého vzduchu;

R p \u003d 463 J / (kg K) - specifická plynová konstanta vodní páry.

Při atmosférickém tlaku p b \u003d 101,325 kPa je hustota suchého vzduchu:

. (5)

Při t \u003d 0 °С a pb \u003d 101,325 kPa je hustota suchého vzduchu ρ w.v \u003d 1,293 kg / m 3.

Hustota atmosférického vzduchu je:

. (6)

Rovnice (6) ukazuje, že atmosférický (vlhký) vzduch je při stejných teplotách a tlacích lehčí než vzduch suchý a zvýšení obsahu vodní páry ve vzduchu snižuje jeho hustotu. Protože rozdíl hodnot ρ r.v. a ρ je nevýznamný, v praktických výpočtech je ρ ≈ ρ r.v.

Vlhkost vzduchu. Rozlišujte mezi absolutní vlhkostí, obsahem vlhkosti a relativní vlhkostí.

Absolutní vlhkost e je hmotnost vodní páry (kg) obsažené v 1 m 3 vlhkého vzduchu. Absolutní vlhkost lze vyjádřit jako hustotu par ve směsi při jejím parciálním tlaku a teplotě směsi a je určena vzorcem:

. (7)

Maximální možná absolutní vlhkost odpovídá stavu nasycení a je tzv vlhkostní kapacitu.

Pomocí stavové rovnice pro ideální plyn dostaneme:

Relativní vlhkostφ se rovná poměru absolutní vlhkosti vzduchu ρ p k maximální možné absolutní vlhkosti ρ n (vlhkostní kapacita) při dané teplotě. Ukazuje míru nasycení vzduchu vodní párou ve vztahu ke stavu úplného nasycení. U ideálních plynů lze poměr hustoty nahradit poměrem parciálních tlaků složek.

Relativní vlhkost se určuje podle vzorce:

. (10)

Při φ< 100% воздух ненасыщенный, при φ = 100% воздух полностью насыщен водяными парами, и его называют насыщенным.

Stupeň nasycení vzduchuΨ je poměr obsahu vlhkosti nenasyceného a nasyceného vzduchu a je určen vzorcem:

. (11)

Tepelná kapacita vlhký vzduch se obvykle vztahuje na (1 + d) kg vlhkého vzduchu a je dán vztahem:

s v = s s.v + d s p, (12)

kde s.v a s p jsou měrné teplo za konstantního tlaku suchého vzduchu a vodní páry, kJ / (kg K).

Pro teplotní rozsah od minus 50 °C do 50 °C lze měrné tepelné kapacity suchého vzduchu a páry považovat za konstantní: cdw = 1,006 kJ/(kg K), cp = 1,86 kJ/(kg K).

Entalpie vlhký vzduch je definován jako entalpie plynné směsi skládající se z 1 kg suchého vzduchu a d kg vodní páry a je určena vzorcem:

I = i r.v + d i p (13)

kde i s.v je specifická entalpie suchého vzduchu, kJ/kg; i p - měrná entalpie vodní páry obsažené ve vlhkém vzduchu kJ / kg.

Entalpie suchého vzduchu a vodní páry se určují podle vzorců:

i r.v = s.v t = 1,006 t, (14)

i p \u003d r + c p ·t. (patnáct)

kde r je latentní výparné teplo při parciálním tlaku vodní páry ve směsi, kJ/kg.

Latentní výparné teplo r pro hodnoty tH od 0 °C do 100 °C lze vyjádřit vzorcem:

r \u003d 2500 - 2,3 t n.

Při výpočtu entalpie směsí je vždy velmi důležité mít stejný referenční bod pro entalpie každé složky. Za referenční bod vezměme entalpii při t = 0ºС a d = 0. Pro atmosférický vzduch entalpie určuje množství tepla, které je třeba dodat vzduchu, jehož suchá část má hmotnost 1 kg. aby se změnil jeho stav z původního (I = 0 kJ / kg ) před tím. Entalpie může být pozitivní nebo negativní.

Dosazením získaných vztahů do vzorce (13) se dostaneme do tvaru:

Teplota rosného bodu t p je teplota vzduchu, na kterou se musí nenasycený vlhký vzduch ochladit, aby se přehřátá pára v něm obsažená nasytila. Při dalším ochlazování vlhkého vzduchu (pod teplotu rosného bodu) dochází ke kondenzaci vodní páry.

Teplota vlhkého teploměru. K měření vlhkosti se často používá zařízení zvané psychrometr. Skládá se ze dvou teploměrů – suchého a mokrého. Mokrý teploměr se vyznačuje tím, že snímací prvek je obalený hadříkem namočeným ve vodě. Suchý teploměr měří teplotu vlhkého vzduchu, jeho údaje se nazývají teplota suchého teploměru t s. Vlhký teploměr ukazuje teplotu vody obsažené ve vlhkém hadříku. Když je vlhká žárovka ofukována vzduchem, voda se odpařuje z povrchu vlhké tkáně. Protože se výparné teplo vynakládá na odpařování vlhkosti, teplota vlhké tkáně se sníží, takže takový teploměr vždy ukazuje více nízká teplota než suchý teploměr. Když je teplotní rozdíl mezi vzduchem a vodou, dochází k tepelnému toku ze vzduchu do vody. Když se teplo přijaté vodou ze vzduchu rovná teplu vynaloženému na odpařování, zvyšování teploty vody se zastaví. Tato rovnovážná teplota se nazývá teplota mokrého teploměru t m . Pokud se voda dostane do určitého objemu vzduchu o teplotě t m, pak v důsledku odpařování části této vody dojde po chvíli k nasycení vzduchu. Takový proces nasycení se nazývá adiabatický. Za těchto podmínek se veškeré teplo dodané ze vzduchu do vody spotřebuje pouze na odpařování a poté se opět vrací s párou zpět do vzduchu.

I-d diagram vlhkého vzduchu

Diagram vlhkého vzduchu dává grafické znázornění vztahu mezi parametry vlhkého vzduchu a je základem pro stanovení parametrů stavu vzduchu a výpočet procesů tepelné a vlhkostní úpravy.

V I-d ​​diagramu (obr. 2) je obsah vlhkosti d g / kg suchého vzduchu vynesen podél vodorovné osy a entalpie I vlhkého vzduchu je vynesena na ose y. Diagram ukazuje svislé čáry konstantního obsahu vlhkosti (d = konst). Referenčním bodem je O, kde t = 0 °C, d = 0 g/kg, a následně I = 0 kJ/kg. Při konstrukci diagramu byl pro zvětšení plochy nenasyceného vzduchu použit šikmý souřadnicový systém. Úhel mezi směrem os je 135° nebo 150°. Pro snadné použití je osa podmíněného obsahu vlhkosti nakreslena pod úhlem 90° k ose entalpie. Diagram je sestaven pro konstantní barometrický tlak. Použijte I-d diagramy konstruované pro atmosférický tlak p b \u003d 99,3 kPa (745 mm Hg) a atmosférický tlak p b \u003d 101,3 kPa (760 mm Hg).

Diagram ukazuje izotermy (t c = konst) a křivky relativní vlhkosti (φ = konst). Rovnice (16) ukazuje, že izotermy v I-d diagramu jsou přímky. Celé pole diagramu je rozděleno přímkou ​​φ = 100 % na dvě části. Nad touto čarou je oblast nenasyceného vzduchu. Na přímce φ = 100 % jsou parametry nasyceného vzduchu. Pod touto čarou jsou parametry stavu nasyceného vzduchu obsahujícího suspendovanou kapkovou vlhkost (mlhu).

Pro usnadnění práce je ve spodní části diagramu vynesena závislost, pro parciální tlak vodní páry p p na vlhkosti d je vynesena přímka. Stupnice tlaku je umístěna s pravá strana diagramy. Každý bod na I-d diagramu odpovídá určitému stavu vlhkého vzduchu.

Stanovení parametrů vlhkého vzduchu podle I-d diagramu. Způsob stanovení parametrů je znázorněn na Obr. 2. Polohu bodu A určují dva parametry, například teplota t A a relativní vlhkost φ A. Graficky určíme: teplotu suchého teploměru t c, vlhkost d A, entalpii I A. Definuje se teplota rosného bodu t p. jako teplota průsečíku přímky d A = konst s přímkou ​​φ = 100 % (bod Р). Parametry vzduchu ve stavu úplného nasycení vlhkostí se určují na průsečíku izotermy t A s přímkou ​​φ \u003d 100 % (bod H).

Proces zvlhčování vzduchu bez přívodu a odvodu tepla bude probíhat při konstantní entalpii I А = konst ( Proces A-M). Na průsečíku přímky I A \u003d konst s přímkou ​​φ \u003d 100% (bod M) najdeme teplotu vlhkého teploměru t m (přímka konstantní entalpie se prakticky shoduje s izotermou
t m = konst). V nenasyceném vlhkém vzduchu je teplota vlhkého teploměru nižší než teplota suchého teploměru.

Parciální tlak vodní páry p P zjistíme nakreslením čáry d A \u003d const z bodu A k průsečíku s čárou parciálního tlaku.

Teplotní rozdíl t s - t m = Δt ps se nazývá psychrometrický a teplotní rozdíl t s - t p hygrometrický.