Vlažan vazduh je glavna karakteristika vlažnog vazduha. Termodinamički parametri vlažnog zraka. Pažnja! Važna definicija

Atmosferski vazduh je skoro uvek vlažan usled isparavanja vode iz otvorenih rezervoara u atmosferu, kao i zbog sagorevanja organskih goriva sa stvaranjem vode itd. Grijano atmosferski vazduh vrlo često se koristi za sušenje raznih materijala u komore za sušenje iu drugima tehnološkim procesima... Relativni sadržaj vodene pare u vazduhu je takođe jedna od najvažnijih komponenti klimatskog komfora u stambenim prostorijama i u prostorijama za dugotrajno skladištenje prehrambenih i industrijskih proizvoda. Ove okolnosti određuju važnost proučavanja svojstava vlažan vazduh i proračun procesa sušenja.

Ovdje ćemo razmotriti termodinamičku teoriju vlažnog zraka, uglavnom s ciljem da naučimo kako izračunati proces sušenja vlažnog materijala, tj. da nauči kako izračunati protok vazduha koji bi obezbedio potrebnu brzinu sušenja materijala za zadate parametre sušare, kao i da sagleda analizu i proračun instalacija klimatizacije i klimatizacije.

Vodena para koja je prisutna u zraku može biti ili pregrijana ili zasićena. Pod određenim uslovima, vodena para u vazduhu može da se kondenzuje; tada vlaga ispada u obliku magle (oblaka), ili se površina zamagljuje - pada rosa. Ipak, uprkos faznim prelazima, vodena para u vlažnom vazduhu može se sa velikom tačnošću smatrati idealnim gasom do suvog zasićenog stanja. Zaista, na primjer, na temperaturi t= 50 o S zasićena vodena para ima pritisak p s = 12300 Pa i specifična zapremina. Imajući u vidu da je gasna konstanta za vodenu paru

one. sa ovim parametrima, čak i zasićena vodena para sa greškom ne većom od 0,6% ponaša se kao idealan gas.

Stoga ćemo vlažan zrak smatrati mješavinom idealnih plinova s tim da će se u stanjima blizu zasićenja parametri vodene pare određivati iz tabela ili dijagrama.

Hajde da uvedemo neke koncepte koji karakterišu stanje vlažnog vazduha. Neka je vlažan vazduh u ravnoteži u zapremini od 1 m 3. Tada će količina suhog zraka u ovoj zapremini biti, po definiciji, gustoća suhog zraka ρw (kg/m3), a količina vodene pare, respektivno, ρwp (kg/m3). Ova količina vodene pare se naziva apsolutna vlažnost vlažan vazduh. Gustina vlažnog zraka će očigledno

Treba imati na umu da se gustine suvog vazduha i vodene pare moraju izračunati na odgovarajućim parcijalnim pritiscima, na način da

one. smatramo da Daltonov zakon vrijedi za vlažan zrak.

Ako je temperatura važnog zraka t, onda

Često umjesto gustine vodene pare, tj. umesto apsolutne vlažnosti, vlažan vazduh karakteriše tzv sadržaj vlage d, što se definiše kao količina vodene pare na 1 kg suvog vazduha. Za određivanje sadržaja vlage d odaberite određeni volumen u vlažnom zraku V 1, tako da masa suvog vazduha u njemu iznosi 1 kg, tj. dimenzija V 1 u našem slučaju je m 3 / kg sv. Tada će količina vlage u ovoj zapremini biti d kg vp / kg sv. Očigledno, sadržaj vlage d povezana sa apsolutnom vlažnošću ρ VP. Zaista, masa vlažnog vazduha u zapremini V 1 je jednako

Ali od obima V 1 smo odabrali tako da sadrži 1 kg suhog zraka, očigledno je. Drugi pojam je, po definiciji, sadržaj vlage d, tj.

Smatrajući suvi vazduh i vodenu paru idealnim gasovima, dobijamo

Uzimajući u obzir, nalazimo odnos između sadržaja vlage i parcijalnog pritiska vodene pare u vazduhu

Zamjenom numeričkih vrijednosti ovdje konačno imamo

Budući da vodena para još uvijek nije idealan plin u smislu da su joj parcijalni tlak i temperatura mnogo niži od kritičnih, vlažan zrak ne može sadržavati proizvoljnu količinu vlage u obliku pare. Ilustrujmo ovo na dijagramu. p – v vodena para (vidi sliku 1).

Neka početno stanje vodene pare u vlažnom vazduhu bude predstavljeno tačkom C. Ako je sada na konstantnoj temperaturi t Uz dodavanje vlage vlažnom zraku u obliku pare, na primjer, isparavanjem vode sa otvorene površine, tada će se tačka koja predstavlja stanje vodene pare kretati duž izoterme t S = const lijevo. Gustina vodene pare u vlažnom vazduhu, tj. njegova apsolutna vlažnost će se povećati. Ovo povećanje apsolutne vlažnosti će se nastaviti sve dok vodena para na datoj temperaturi t C ne postaje suvo zasićen (stanje S). Dalje povećanje apsolutne vlažnosti na datoj temperaturi je nemoguće, jer će vodena para početi da se kondenzuje. Dakle, maksimalna vrijednost apsolutne vlažnosti na datoj temperaturi je gustina suhe zasićene pare na ovoj temperaturi, tj.

Odnos apsolutne vlage na datoj temperaturi i maksimalne moguće apsolutne vlage na istoj temperaturi naziva se relativna vlažnost vlažnog vazduha, tj. po definiciji imamo

Moguća je i druga varijanta kondenzacije pare u vlažnom vazduhu, a to je izobarično hlađenje vlažnog vazduha. Tada parcijalni pritisak vodene pare u vazduhu ostaje konstantan. Tačka C na dijagramu p – vće se pomaknuti ulijevo duž izobare do tačke R. Tada će vlaga početi da ispada. Ova situacija se vrlo često dešava tokom leta tokom noći kada se vazduh hladi, kada rosa pada na hladne površine i stvara se magla u vazduhu. Iz tog razloga, temperatura u tački R, na kojoj rosa počinje da pada, naziva se tačka rose i označava se t R. Definira se kao temperatura zasićenja koja odgovara datom parcijalnom tlaku pare

Entalpija vlažnog zraka po 1 kg suhog zraka izračunava se zbrajanjem

u ovom slučaju se uzima u obzir da se entalpije suhog zraka i vodene pare mjere od temperature od 0 o C (tačnije, od temperature trostruke tačke vode, jednake 0,01 o S).

Atmosferski zrak uvijek sadrži određenu količinu vlage u obliku vodene pare. Ova mješavina suhog zraka i vodene pare naziva se vlažan zrak. Osim vodene pare, vlažni zrak može sadržavati sitne kapljice vode (u obliku magle) ili kristale leda (snijeg, ledena magla). Vodena para u vlažnom vazduhu može biti zasićena ili pregrejana. Mešavina suvog vazduha i zasićene vodene pare se naziva zasićen vlažan vazduh. Smjesa suhog zraka i pregrijane vodene pare naziva se nezasićeni vlažan vazduh. Pri niskim (bliskim atmosferskim) pritiscima, sa tačnošću dovoljnom za tehničke proračune, i suvi vazduh i vodena para mogu se smatrati idealnim gasovima. Kada se računaju procesi sa vlažnim vazduhom, obično se uzima u obzir 1 kg suvog vazduha. Promjenjiva količina je količina pare sadržana u smjesi. Stoga se sve specifične vrijednosti koje karakteriziraju vlažni zrak odnose na 1 kg suhog zraka (a ne na mješavinu).

Termodinamička svojstva vlažnog vazduha karakterišu sledeći parametri stanja: temperatura suvog termometra t c; sadržaj vlage d, entalpija I, relativna vlažnost φ. Osim toga, u proračunima se koriste i drugi parametri: temperatura vlažnog termometra t m, temperatura tačke rosišta t p, gustina vazduha ρ, apsolutna vlažnost e, parcijalni pritisak vodene pare p p.

temperatura - termodinamička veličina koja određuje stepen zagrevanja tela. Trenutno se koriste različite temperaturne skale: Celzijus (t, ºS), Kelvin (T, K), Farenhajt (f, ºF), itd. Omjeri između očitavanja na ovim skalama određeni su sljedećim jednadžbama:

T K = t ºS +273,

t ºS = 5/9 (f ºF - 32),

f ºF = 9/5 t ºS +32.

Pritisak atmosferski zrak p b (Pa) jednak je zbiru parcijalnih pritisaka suhog zraka p s.v i vodene pare p p (Daltonov zakon):

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

Parcijalni pritisak vodene pare u atmosferskom vazduhu određuje se formulom:

p p = φ p n, (2)

gdje je φ - relativna vlažnost vazduh,%;p n - pritisak zasićenja, određen iz tabela zasićene vodene pare na odgovarajućoj temperaturi, Pa.

Gustina atmosferski vazduh jednak je zbiru gustina suvog vazduha i vodene pare:

ρ = ρ r.v + ρ stavka (3)

Primjenom jednadžbe stanja idealnog plina:, dobivamo:

(4)

gde je R s.v = 287 J/(kg K) - specifična gasna konstanta suvog vazduha;

R p = 463 J / (kg · K) - specifična gasna konstanta vodene pare.

Pri atmosferskom pritisku p b = 101,325 kPa, gustina suvog vazduha je:

. (5)

Pri t = 0 ºS i p b = 101,325 kPa, gustina suhog zraka je ρ d.w = 1,293 kg / m 3.

Gustina atmosferskog vazduha je:

. (6)

Jednačina (6) pokazuje da je atmosferski (vlažni) zrak lakši od suhog zraka pri istim temperaturama i pritiscima, a povećanje sadržaja vodene pare u zraku smanjuje njegovu gustinu. Kako je razlika u vrijednostima ρ r.v. i ρ neznatna, u praktičnim proračunima uzimamo ρ ≈ ρ r.v.

Vlažnost. Razlikovati apsolutnu vlažnost, sadržaj vlage i relativnu vlažnost.

Apsolutna vlažnost e je masa vodene pare (kg) sadržana u 1 m 3 vlažnog zraka. Apsolutna vlažnost se može izraziti kao gustina pare u smeši pri njenom parcijalnom pritisku i temperaturi smeše i određena je formulom:

. (7)

Maksimalna moguća apsolutna vlažnost odgovara stanju zasićenja i naziva se kapacitet vlage.

Koristeći jednadžbu stanja za idealan gas, dobijamo:

Relativna vlažnostφ je jednak omjeru apsolutne vlažnosti zraka ρ p i maksimalno moguće apsolutne vlage ρ n (kapacitet vlage) na datoj temperaturi. Prikazuje stepen zasićenosti vazduha vodenom parom u odnosu na stanje potpune zasićenosti. Za idealne plinove, omjer gustine može se zamijeniti omjerom parcijalnih pritisaka komponenti.

Relativna vlažnost se određuje po formuli:

. (10)

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

Zasićenost vazduhaΨ je omjer sadržaja vlage nezasićenog i zasićenog zraka i određuje se formulom:

. (11)

Toplotni kapacitet vlažni zrak se obično odnosi na (1 + d) kg vlažnog zraka i određuje se formulom:

s in = s s.v + d s n, (12)

gdje sa r.v i sa n - specifična toplota pri konstantnom pritisku suvog vazduha i vodene pare, respektivno, kJ / (kg · K).

Za temperaturni opseg od minus 50°C do 50°C, specifični toplotni kapaciteti suvog vazduha i pare mogu se smatrati konstantnim: sa d.w = 1,006 kJ / (kg K), sa n = 1,86 kJ / (kg K).

Entalpija vlažni zrak definira se kao entalpija plinske mješavine koja se sastoji od 1 kg suhog zraka i d kg vodene pare, a određuje se formulom:

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

gdje je i s.v - specifična entalpija suhog zraka, kJ / kg; i p - specifična entalpija vodene pare sadržane u vlažnom vazduhu, kJ / kg.

Entalpije suhog zraka i vodene pare određene su formulama:

i s.v = s.v.t = 1.006 t, (14)

i n = r + sa n · t. (15)

gdje je r latentna toplina isparavanja pri parcijalnom pritisku vodene pare u smjesi, kJ/kg.

Latentna toplota isparavanja r za tH vrijednosti od 0°C do 100°C može se izraziti formulom:

r = 2500 - 2,3 t n.

Prilikom izračunavanja entalpija mješavina, uvijek je vrlo važno imati istu referentnu tačku za entalpije svake komponente. Kao referentnu tačku uzet ćemo entalpiju pri t = 0 ºS i d = 0. Za atmosferski zrak, entalpija određuje količinu topline koja se mora unijeti u zrak, čiji suhi dio ima masu od 1 kg, kako bi promijenio svoje stanje od početnog (I = 0 kJ/kg) prije ovog. Entalpija može biti pozitivna ili negativna.

Zamjena dobijenih relacija u formulu (13) dovodi je do oblika:

Temperatura tačke rosišta t str Je li temperatura zraka do koje je potrebno ohladiti nezasićeni vlažni zrak tako da pregrijana para koja se u njemu nalazi postane zasićena. Daljnjim hlađenjem vlažnog zraka (ispod temperature rosišta) dolazi do kondenzacije vodene pare.

Temperatura vlažnog termometra... Za mjerenje vlažnosti često se koristi instrument koji se zove psihrometar. Sastoji se od dva termometra - suvog i mokrog. Mokri termometar odlikuje se činjenicom da je senzorski element umotan u krpu navlaženu vodom. Suhi termometar pokazuje temperaturu vlažnog zraka, nazivaju se njegova očitanja temperatura suvog termometra t s. Mokri termometar pokazuje temperaturu vode koja se nalazi u mokroj krpi. Kada se zrak upuhuje preko mokrog termometra, voda isparava s površine mokre krpe. Budući da se toplina isparavanja troši na isparavanje vlage, temperatura vlažne krpe će se smanjiti, stoga takav termometar uvijek pokazuje više niske temperature nego termometar sa suvim termometrom. Kada postoji temperaturna razlika između vazduha i vode, dolazi do toplotnog toka iz vazduha u vodu. Kada toplina koju prima voda iz zraka postane jednaka toplini koja se troši na isparavanje, povećanje temperature vode prestaje. Ova ravnotežna temperatura se naziva temperatura vlažnog termometra t m . Ako voda uđe u određeni volumen zraka na temperaturi t m, tada uslijed isparavanja dijela te vode, nakon nekog vremena zrak postaje zasićen. Ovaj proces zasićenja naziva se adijabatskim. U ovim uslovima, sva toplota koja se dovodi iz vazduha u vodu troši se samo na isparavanje, a zatim se ponovo vraća sa parom nazad u vazduh.

I-d dijagram vlažnog zraka

Dijagram vlažnog zraka daje grafički prikaz odnosa između parametara vlažnog zraka i glavni je za određivanje parametara stanja zraka i proračun procesa toplinske i vlažne obrade.

V I-d grafikon(Sl. 2) apscisa pokazuje sadržaj vlage d g/kg suvog vazduha, a ordinata entalpiju I vlažnog vazduha. Dijagram prikazuje okomite prave linije konstantnog sadržaja vlage (d = const). Tačka O se uzima kao referentna točka, u kojoj je t = 0 ° C, d = 0 g / kg i, prema tome, I = 0 kJ / kg. Prilikom konstruiranja dijagrama korišten je kosi koordinatni sistem za povećanje površine nezasićenog zraka. Ugao između smjera osi je 135 ° ili 150 °. Radi lakše upotrebe, konvencionalna os sadržaja vlage povučena je pod uglom od 90º u odnosu na os entalpije. Grafikon je ucrtan za konstantan barometarski pritisak. Koristite I-d grafikone napravljene za atmosferski pritisak p b = 99,3 kPa (745 mm Hg) i atmosferski pritisak p b = 101,3 kPa (760 mm Hg).

Na dijagramu su ucrtane izoterme (t c = const) i krive relativne vlažnosti (φ = const). Jednačina (16) pokazuje da su izoterme u I-d dijagramu prave linije. Cijelo polje dijagrama podijeljeno je na dva dijela linijom φ = 100%. Iznad ove linije nalazi se područje nezasićenog zraka. Linija φ = 100% sadrži parametre zasićenog zraka. Ispod ove linije su parametri stanja zasićenog vazduha koji sadrži vlagu suspendovanih kapljica (magla).

Radi praktičnosti rada, na dnu dijagrama je ucrtana ovisnost, a na sadržaj vlage d ucrtana je linija parcijalnog tlaka vodene pare p p. Skala pritiska nalazi se na desnoj strani dijagrama. Svaka tačka na I-d dijagramu odgovara određenom stanju vlažnog vazduha.

Određivanje parametara vlažnog vazduha prema I-d dijagramu. Metoda za određivanje parametara prikazana je na Sl. 2. Položaj tačke A određuju dva parametra, npr. temperatura t A i relativna vlažnost φ A. Grafički određujemo: temperaturu suve sijalice tc, sadržaj vlage d A, entalpija I A. Temperaturu rosišta tp definira se kao temperatura točke presjeka prave d A = const sa linijom φ = 100% (tačka P). Parametri zraka u stanju potpune zasićenosti vlagom određuju se na presjeku izoterme t A sa linijom φ = 100% (tačka H).

Proces ovlaživanja vazduha bez dovoda i odvođenja toplote odvijaće se pri konstantnoj entalpiji I A = const ( proces A-M). Na presjeku prave I A = const sa linijom φ = 100% (tačka M), nalazimo temperaturu mokrog termometra t m (linija konstantne entalpije se praktično poklapa sa izotermom
t m = const). U nezasićenom vlažnom vazduhu, temperatura vlažnog termometra je niža od temperature suvog termometra.

Parcijalni pritisak vodene pare p P nalazimo povlačenjem linije d A = const od tačke A do preseka sa linijom parcijalnog pritiska.

Temperaturna razlika t c - t m = Δt ps naziva se psihrometrijska, a temperaturna razlika t c - t p naziva se higrometrijska.

U atmosferskom vazduhu, a samim tim iu unutrašnjem vazduhu, uvek ima određenu količinu vodena para.

Količina vlage u gramima sadržana u 1 m 3 zraka naziva se volumetrijska koncentracija pare ili apsolutna vlažnost f u g / m 3. Vodena para, koja je dio mješavine para i zraka, zauzima isti volumen v kao i sama smjesa; temperatura T pare i smjese je ista.

Energetski nivo molekula vodene pare sadržanih u vlažnom vazduhu izražava se parcijalnim pritiskom e

gdje je M e masa vodene pare, kg; μ m - molekulska težina, kg / mol R - univerzalna plinska konstanta, kg-m / deg · mol, ili mm Hg. st m 3 / deg mol.

Fizička dimenzija parcijalnog pritiska zavisi od jedinica u kojima su izraženi pritisak i zapremina uključeni u univerzalnu gasnu konstantu.

Ako se pritisak mjeri u kg / m 2, tada parcijalni tlak ima istu dimenziju; pri mjerenju pritiska u mm Hg. Art. parcijalni pritisak je izražen u istim jedinicama.

U građevinskoj termofizici, parcijalni pritisak vodene pare se obično uzima kao dimenzija, izražena u mm Hg. Art.

Vrijednost parcijalnog tlaka i razlika između ovih pritisaka u susjednim dijelovima sistema materijala koji se razmatra koriste se za izračunavanje difuzije vodene pare unutar ogradnih konstrukcija. Vrijednost parcijalnog tlaka daje ideju o količini i kinetičkoj energiji vodene pare sadržane u zraku; ova količina je izražena u jedinicama koje mjere pritisak ili energiju pare.

Zbir parcijalnih pritisaka pare i vazduha jednak je ukupnom pritisku mešavine para i vazduha

Parcijalni pritisak vodene pare, kao i apsolutna vlažnost mešavine pare i vazduha, ne može beskonačno rasti u atmosferskom vazduhu sa određenom temperaturom i barometarskim pritiskom.

Granična vrijednost parcijalnog tlaka E u mm Hg. Art. odgovara potpunom zasićenju zraka vodenom parom F max u g / m 3 i pojavi njegove kondenzacije, koja se obično javlja na površinama materijala koje graniče s vlažnim zrakom ili na površini čestica prašine i aerosola sadržanih u njemu u suspenziji.

Kondenzacija na površini omotača zgrade obično uzrokuje neželjeno vlaženje ovojnice zgrade; Kondenzacija na površini aerosola suspendovanih u vlažnom vazduhu povezana je sa blagim stvaranjem magle u atmosferi zagađenoj industrijskim emisijama, čađom i prašinom. Apsolutne vrijednosti E vrijednosti u mm Hg. Art. i F u g / m 3 su bliske jedna drugoj pri normalnim temperaturama zraka grijanih prostorija, a pri t = 16 ° C jednake su jedna drugoj.

S povećanjem temperature zraka, vrijednosti E i F rastu. Postepenim smanjenjem temperature vlažnog zraka, vrijednosti e i f koje su se odvijale u nezasićenom zraku sa početnim preko visoke temperature, dostižu granične maksimalne vrijednosti, jer se ove vrijednosti smanjuju sa padom temperature. Temperatura na kojoj zrak dostiže potpunu zasićenost naziva se temperatura rosišta ili jednostavno tačka rosišta.

E vrijednosti za vlažan zrak različitih temperatura (pri barometarskom pritisku od 755 mm Hg) prikazane su u

Pri negativnim temperaturama treba imati na umu da je pritisak zasićene vodene pare nad ledom manji od pritiska nad prehlađenom vodom. To se može vidjeti sa sl. VI.3, koji pokazuje zavisnost parcijalnog pritiska zasićene vodene pare E od temperature.

U tački O, koja se naziva trostruka, ukrštaju se granice tri faze: leda, vode i pare. Ako nastavimo isprekidanom linijom koja razdvaja tekuću fazu od gasovite (vode od pare), ona će proći iznad granice između čvrste i gasovite faze (para i led), što ukazuje na veće vrednosti parcijalnog pritisak zasićene vodene pare nad prehlađenom vodom.

Stepen zasićenosti vlažnog zraka vodenom parom izražava se relativnim parcijalnim pritiskom ili relativnom vlažnošću.

Relativna vlažnost cp je odnos parcijalnog pritiska vodene pare e u razmatranoj vazdušnoj sredini prema maksimalnoj vrednosti ovog pritiska E, mogućem na datoj temperaturi. Fizički, vrijednost φ je bezdimenzionalna i njene vrijednosti mogu varirati od 0 do 1; u građevinskoj praksi vrijednost relativne vlažnosti obično se izražava u postocima:

Relativna vlažnost ima veliki značaj kako higijenski tako i tehnički. Vrijednost φ je povezana sa brzinom isparavanja vlage, posebno sa površine ljudske kože. Normalnom za stalni boravak osobe smatra se relativna vlažnost u rasponu od 30 do 60%. Vrijednost φ također karakterizira proces sorpcije, odnosno apsorpciju vlage poroznim higroskopnim materijalima u kontaktu sa zračnom vlažnom okolinom.

Konačno, vrijednost φ određuje proces kondenzacije vlage kako na zrncima prašine i drugim suspendiranim česticama sadržanim u zraku, tako i na površini ogradnih konstrukcija. Ako se zagrije zrak s određenim sadržajem vlage, tada će se relativna vlažnost zagrijanog zraka smanjiti, jer će vrijednost parcijalnog pritiska vodene pare e ostati konstantna, a njena maksimalna vrijednost E će se povećavati s povećanjem temperature, vidi formulu ( VI.3).

Naprotiv, kada se zrak sa konstantnim sadržajem vlage ohladi, njegova relativna vlažnost će se povećati zbog smanjenja vrijednosti E.

Pri određenoj temperaturi maksimalna vrijednost parcijalnog tlaka E će biti jednaka vrijednosti e u zraku, a relativna vlažnost φ jednaka 100%, što odgovara tački rose. Daljnjim smanjenjem temperature parcijalni tlak ostaje konstantan (maksimalni), a višak vlage kondenzira, odnosno prelazi u tekuće stanje. Dakle, procesi zagrijavanja i hlađenja zraka povezani su s promjenama njegove temperature, relativne vlažnosti i, posljedično, početne zapremine.

Za glavne vrijednosti s oštrim promjenama temperature vlažnog zraka (na primjer, prilikom izračunavanja ventilacijskih procesa), često se uzimaju njegov sadržaj vlage i topline (entalpija).

gdje su 18 i 29 molekulske težine vodene pare i suhog zraka P = P e + P in - ukupan pritisak vlažnog zraka.

Pri konstantnom ukupnom pritisku vlažnog zraka (na primjer, P = 1), njegov sadržaj vlage određuje se samo parcijalnim pritiskom vodene pare

Gustoća vlažnog zraka opada linearno s povećanjem parcijalnog tlaka.

Značajna razlika u molekularnoj težini vodene pare i suvog vazduha dovodi do povećanja apsolutne vlažnosti i parcijalnog pritiska u najtoplijim zonama (obično u gornjoj zoni) prostorija, u skladu sa zakonima.

gde je c p specifični toplotni kapacitet vlažnog vazduha, jednak 0,24 + 0,47d (0,24 toplotni kapacitet suvog vazduha; 0,47 toplotni kapacitet vodene pare); t temperatura, °C; 595 - specifična toplota isparavanja na 0 ° C, kcal / kg; d - sadržaj vlage u vlažnom vazduhu.

Promjena svih parametara vlažnog zraka (na primjer, s fluktuacijama njegove temperature) može se utvrditi prema I - d dijagramu, čije su glavne vrijednosti sadržaj topline I i sadržaj vlage d u zraku pri prosječna vrijednost barometarskog pritiska.

Na dijagramu I - d, sadržaj topline I je prikazan duž ordinate, a projekcija sadržaja vlage d je prikazana duž apscise; na ovoj osi se prave vrijednosti sadržaja vlage projiciraju sa nagnute ose koja se nalazi pod uglom od 135 ° u odnosu na ordinatnu os. Tup ugao je usvojen da bi se jasnije iscrtale krive vlažnosti vazduha na dijagramu (slika VI.4).

Linije istog toplotnog sadržaja (I = const) nalaze se na dijagramu koso, a istog sadržaja vlage (d = const) - okomito.

Krivulja potpune zasićenosti zraka vlagom φ = 1 dijeli dijagram na gornji dio, u kojem je zrak nepotpuno zasićen, i donji, gdje je zrak potpuno zasićen vlagom i mogu nastati procesi kondenzacije.

U donjem dijelu dijagrama nalazi se linija p e = f (d) povećanja parcijalnih pritisaka vodene pare, izražena u mm Hg, ugrađena u uobičajenu koordinatnu mrežu prema formuli (VI.4). Art.

Dijagrami sadržaja topline i vlage se široko koriste u praksi grijanja i ventilacije pri proračunu procesa grijanja i hlađenja zraka, kao i u tehnologiji sušenja. Uz pomoć I - d dijagrama možete podesiti sve potrebne parametre vlažnog vazduha (sadržaj toplote, sadržaj vlage, temperatura, tačka rose, relativna vlažnost, parcijalni pritisak), ako su poznata samo dva od ovih parametara.

Bilješke (uredi)

1. Ovaj pritisak se ponekad naziva i pritiskom vodene pare.

Ambijentalni vazduh oko nas je mešavina gasova. Gotovo je uvijek mokro. Vodena para, za razliku od ostalih komponenti smjese, može biti u zraku, kako u pregrijanom tako iu zasićenom stanju. Sadržaj vodene pare u vazduhu se menja, kako u procesu vlažnog tretmana u dovodnim ventilacionim sistemima i klima uređajima, tako i pri asimilaciji vlage u prostoriji vazduhom. Suhi dio vlažnog zraka obično sadrži (volumenski): oko 75% dušika, 21% kisika, 0,03% ugljičnog dioksida i malu količinu inertnih plinova - argona, neona, helijuma, ksenona, kriptona), vodonika, ozona i dr. . Navedene komponente gasne mešavine vazduha čine njen suhi deo, drugi deo vazdušna masa to je vodena para.

Zrak se posmatra kao idealna mešavina gasova, što omogućava korištenje zakona termodinamike za dobivanje proračunskih formula.

Prema Daltonovom zakonu, svaki gas u smeši, koji sačinjava vazduh, zauzima svoju zapreminu, ima svoj parcijalni pritisak

P i ,

i ima istu temperaturu kao i ostali gasovi u ovoj smeši.

Pažnja! Važna definicija:

Zbir parcijalnih pritisaka svake od komponenti smeše jednak je ukupnom barometarskom pritisku vazduha.

B = Σ P i, Pa.

Razmotrite koncept onoga što jeste parcijalni pritisak ?

Parcijalni pritisak- ovo je pritisak koji bi gas imao u sastavu ove mešavine da je u istoj količini, u istoj zapremini i na istoj temperaturi kao u smeši.

U proračunu ventilacije vlažan vazduh smatramo binarnom mešavinom, tj. mešavina dva gasa, koja se sastoji od vodene pare i suvog dela vazduha. Suvi dio zraka konvencionalno uzimamo kao homogeni plin.

dakle, barometarski pritisak jednak zbiru parcijalnih pritisaka suvog vazduha P r.v. i vodene pare P n , tj.

B = P r.v. + P n

At normalnim uslovima u zatvorenom prostoru kada je pritisak vodene pare R p približno jednaka 15 mm. rt. čl., udio drugog člana P r.v. u formuli barometarskog pritiska, uzimajući u obzir razliku u gustini vlažnog i suvog vazduha, uz ostale jednake uslove, iznosi samo 0,75% vrednosti gustine suvog vazduha ρ r.v. ... Stoga se u našim inženjerskim proračunima pretpostavlja da

ρ zrak. = ρ r.v.

S promjenom vlažnosti zraka u ventilacijskim procesima, masa njegovog suhog dijela ostaje nepromijenjena. Na osnovu toga, uobičajeno je da se masa vodene pare koja se nalazi u vazduhu označava 1 kg. suvi deo vazduha.

Idemo direktno na one fizičke veličine koje određuju parametre vlažnog zraka. Kombinacija ovih parametara određuje stanje vlažnog zraka:

je veličina koja karakteriše tjelesnu temperaturu... To je mjera prosječne kinetičke energije translacijskog kretanja molekula. Trenutno se koriste Celzijeva temperaturna skala i Kelvinova termodinamička temperaturna skala, koje se zasnivaju na drugom zakonu termodinamike. Postoji veza između temperatura izraženih u Kelvinima i Celzijusima, naime:

T, K = 273,15 + t°C

Važno je napomenuti da je parametar stanja apsolutna temperatura, izražena u Kelvinima, ali je stepen apsolutne skale numerički jednak stepenu Celzijusa, tj.

dT = dt.

Vlažnost vazduha karakteriše masa vodene pare koja se u njemu nalazi. Masa vodene pare u gramima na 1 kg suhog dijela vlažnog zraka naziva se sadržaj vlage u zraku d, g/kg.

Magnituda d je jednako:

gdje: B - barometarski pritisak jednak zbiru parcijalnih pritisaka suvog vazduha.
P r.v. i vodene pare P n ;
P n - parcijalni pritisak vodene pare u nezasićenom vlažnom vazduhu.

Magnituda φ jednak omjeru parcijalnog tlaka vodene pare u nezasićenom vlažnom zraku P str. na parcijalni pritisak vodene pare u zasićenom vlažnom vazduhu P n.p. na istoj temperaturi i barometarskom pritisku, tj.

Pri relativnoj vlažnosti od 100% zrak je potpuno zasićen vodenom parom, a naziva se zasićen vlažan vazduh , a vodena para sadržana u ovom zraku je u zasićenom stanju.

Ako φ < 100%, tada zrak sadrži vodenu paru u pregrijanom stanju i naziva se nezasićeni vlažni vazduh .

Pritisak zasićene vodene pare zavisi samo od temperature. Njegova vrijednost je određena eksperimentalno i data je u posebnim tabelama. Postoji niz formula za aproksimaciju zavisnosti Pn.p. v Pa ili u mm. rt. st... na temperaturi u t ° C.

Na primjer, za područje pozitivnih temperatura od 0 °C i viši pritisak zasićene vodene pare u Pa, približno izražen zavisnošću:

P n.p. = 479 + (11,52 + 1,62 t) 2, Pa

Koristeći koncept relativne vlažnosti φ , sadržaj vlage u vazduhu se može definisati kao

Za ventilacijske procese, raspon temperature je konstantna vrijednost i jednak je

Od s.v. = 1,005 kJ / (kg × °C).

U uobičajenim za ventilacijske procese u temperaturnom rasponu, ova vrijednost se može smatrati konstantnom i jednakom

C n = 1,8 kJ / (kg × °C).

J s.v. = C s.v. × t,

gdje: t - temperatura vazduha, u °C.

Entalpija suvog vazduha J s.v. at t = 0 °C uzeti jednako 0.

za vodu na t = 0 °C je jednako 2500 kJ / kg.

u vazduhu na bilo kojoj temperaturi t, je

J p = 2500 + 1,8 t.

sastoji se od entalpije njegovog suhog dijela i entalpije vodene pare.

Entalpija J vlažan vazduh, naveden 1 kg suvi deo vlažnog vazduha, u kJ / kg, na proizvoljnoj temperaturi t i proizvoljan sadržaj vlage d, je jednako:

gdje: 1,005 – C s.v. toplotni kapacitet suvog vazduha, _kJ / (kg × °C);
2500 – r specifična toplota isparavanja, kJ / (kg × °C);
1,8 – C n toplotni kapacitet vodene pare, kJ / (kg × °C).

Ako se zrak prenosi očigledna toplina, zagrijava se, tj. temperatura mu raste. Prilikom zagrijavanja vlažnog zraka mijenja se entalpija kao rezultat promjene temperature suhog dijela zraka i vodene pare. Kada vodena para iste temperature uđe u zrak iz vanjskih izvora (izotermno ovlaživanje parom), ona se prenosi latentna toplota isparavanje. U ovom slučaju se povećava i entalpija vlažnog zraka, jer se entalpija vodene pare dodaje entalpiji suhog dijela zraka. Istovremeno, temperatura zraka se gotovo ne mijenja, što je bio razlog za uvođenje ovog pojma - latentna toplina.

Općenito, entalpija vlažnog zraka sastoji se od osjetljive i latentne topline, pa se entalpija ponekad naziva i totalnom toplinom.

Za dalje proračune sistema ventilacije i klimatizacije potrebni su nam sljedeći osnovni parametri vlažnog zraka:

temperatura t in , °C ;
sadržaj vlage d in , g/kg ;
relativna vlažnost φ in , % ;
sadržaj toplote J in , kJ / kg ;
koncentracija štetnih nečistoća WITH , mg/m 3 ;
brzina putovanja V in , m/sek.

Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije

Federalna agencija za obrazovanje

Saratovski državni tehnički univerzitet

ODREĐIVANJE PARAMETARA VLAŽNOG ZRAKA

Metodička uputstva

za studente specijalnosti 280201

danju i vanredne forme učenje

Saratov 2009

svrha rada: produbljivanje znanja iz oblasti tehničke termodinamike "Vlažni vazduh", proučavanje metodologije za proračun parametara vlažnog vazduha i sticanje veština u radu sa mernim instrumentima.

Kao rezultat rada treba naučiti sljedeće:

1) osnovni pojmovi o vlažnom vazduhu;

2) metod za određivanje parametara vlažnog vazduha po

izračunate zavisnosti;

3) metod za određivanje parametara vlažnog vazduha po

I-d dijagram.

1) odrediti vrijednost parametara vlažnog zraka po

izračunate zavisnosti;

2) odrediti parametre vlažnog vazduha korišćenjem

I-d dijagrami;

3) sačini zapisnik o obavljenom laboratorijski rad.

OSNOVNI KONCEPTI

Vazduh koji ne sadrži vodenu paru naziva se suvi vazduh. Suhi zrak se ne javlja u prirodi, jer atmosferski zrak uvijek sadrži određenu količinu vodene pare.

Mešavina suvog vazduha sa vodenom parom naziva se vlažan vazduh. Vlažan vazduh se široko koristi u sušenju, ventilaciji, klimatizaciji i još mnogo toga.

Karakteristična karakteristika procesa koji se odvijaju u vlažnom vazduhu je da se količina vodene pare koja se nalazi u vazduhu menja. Para se može djelomično kondenzirati i, obrnuto, voda isparava u zrak.

Smjesa suhog zraka i pregrijane vodene pare naziva se nezasićenim vlažnim zrakom. Parcijalni pritisak pare rp u smeši je manji od pritiska zasićenja rn, što odgovara temperaturi vlažnog vazduha (rp<рн). Температура пара выше температуры его насыщения при данном парциальном давлении.

Mešavina suvog vazduha i suve zasićene vodene pare naziva se zasićeni vlažni vazduh. Parcijalni pritisak vodene pare u smeši jednak je pritisku zasićenja koji odgovara temperaturi vlažnog vazduha. Temperatura pare je jednaka tački rose pri datom parcijalnom pritisku.

Smjesa koja se sastoji od suhog zraka i vlažne zasićene vodene pare (to jest, u zraku se nalaze čestice kondenzirane pare koje su u suspenziji i ispadaju u obliku rose) naziva se prezasićeni vlažni zrak. Parcijalni pritisak vodene pare jednak je pritisku zasićenja koji odgovara temperaturi vlažnog vazduha, koji je u ovom slučaju jednak temperaturi kondenzacije pare u njemu. U ovom slučaju, temperatura vlažnog zraka naziva se temperatura rosišta. tR... Ako je parcijalni pritisak vodene pare iz nekog razloga veći od pritiska zasićenja, tada će se deo pare kondenzovati u obliku rose.

Glavni pokazatelji koji karakteriziraju stanje vlažnog zraka su sadržaj vlage d, relativna vlažnost j, entalpija I i gustina r.

Proračun parametara vlažnog zraka vrši se pomoću Mendeleev-Clapeyronove jednadžbe za idealni plin, kojem se vlažni zrak povinuje uz dovoljnu aproksimaciju. Zamislite vlažan vazduh kao mešavinu gasova koja se sastoji od suvog vazduha i vodene pare.

Prema Daltonovom zakonu, pritisak vlažnog vazduha R jednako:

gdje pv- parcijalni pritisak suvog vazduha, Pa;

rn- parcijalni pritisak vodene pare, Pa.

Maksimalna vrijednost parcijalnog pritiska vodene pare jednaka je pritisku zasićene vodene pare NS, odgovara temperaturi vlažnog vazduha.

Količina vodene pare u smjesi u kg po 1 kg suhog zraka naziva se sadržaj vlage d, kg/kg:

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

Od tada (4)

gdje V- zapremina gasne mešavine, m3;

Rv, RNS- gasne konstante vazduha i vodene pare, jednake

Rv= 287 J / (kg × K), RNS= 461 J / (kg × K);

T- temperatura vlažnog vazduha, K.

S obzirom na to , i, zamjenom izraza (3) i (4) u formulu (2), konačno dobijamo:

DIV_ADBLOCK64 ">

Relativna vlažnost j naziva se omjerom gustine pare (to jest, apsolutne vlažnosti rNS) do najveće moguće apsolutne vlažnosti (gustine rNSmax) pri datoj temperaturi i pritisku vlažnog vazduha:

Jer rNS i rNSmax određuju se na istoj temperaturi vlažnog zraka, tada

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

Gustoća suvog vazduha i vodene pare određena je iz Mendelejev-Klapejronove jednačine, napisane za ove dve komponente gasne mešavine prema (3) i (4).

R nalazi se po formuli:

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

Entalpija vlažnog vazduha I je zbir entalpija 1 kg suhog zraka i d kg pare:

I= iv+ d× iNS . (11)

Entalpija suvog vazduha i pare:

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

gdje tm- očitavanja mokrog termometra, °C;

(tc- tm) - psihrometrijska razlika, °C;

NS- utvrđuje se korekcija temperature vlažnog termometra,%,

prema rasporedu koji se nalazi na štandu, u zavisnosti od tm i brzinu

Barometar se koristi za određivanje pritiska vlažnog vazduha.

POSTUPAK I TEHNIKA OBRADE

EKSPERIMENTALNI REZULTATI

Izmjerite temperaturu suhih i mokrih termometara. Odredite pravu vrijednost temperature vlažnog termometra koristeći formulu (13). Pronađite razliku Dt = tc - tm ist i odrediti relativnu vlažnost zraka pomoću psihrometrijske tablice.

Poznavajući vrijednost relativne vlažnosti, iz izraza (7) naći parcijalni pritisak vodene pare.

prema (12), (13).

Specifična zapremina vlažnog vazduha nalazi se po formuli:

Masa vlažnog vazduha M, kg, u laboratorijskoj prostoriji određuje se formulom:

gdje V- zapremina prostorije, m3;

R- pritisak vlažnog vazduha, Pa.

Rezultate proračuna i očitanja instrumenta unesite u tabelu u sljedećem obrascu.

Protokol za snimanje očitanja instrumenata

i rezultate proračuna

Naziv količine koju treba odrediti	Oznaka	Dimenzija	Numerički magnitude
Pritisak vlažnog vazduha
Temperatura suhog žarulja
Temperatura vlažnog termometra	tm
Relativna vlažnost
Pritisak zasićene pare
Parcijalni pritisak vodene pare
Parcijalni pritisak suvog vazduha

Gustina vlažnog vazduha
Apsolutna vlažnost	rNS
Gasna konstanta vlažnog vazduha
Entalpija vlažnog vazduha
Vlažna vazdušna masa

Zatim treba odrediti glavne parametre vlažnog zraka prema izmjerenim tc i tm koristeći I-d dijagram. Tačka sjecišta na I-d dijagramu izotermi koja odgovara temperaturama mokrog i suhog termometra karakterizira stanje vlažnog zraka.

Uporedite podatke dobijene iz I-d dijagrama sa vrednostima utvrđenim pomoću matematičkih odnosa.

Maksimalna moguća relativna greška u određivanju parcijalnog pritiska vodene pare i suvog vazduha određena je formulama:

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

gdje D označava granicu apsolutne greške mjerenja

Granica apsolutne greške higrometra u ovom laboratorijskom radu je ± 6%. Apsolutna dozvoljena greška psihrometarskih termometara je ± 0,2%. U radu je instaliran barometar klase tačnosti 1,0.

IZVJEŠTAJ O RADU

Izvještaj o obavljenom laboratorijskom radu treba da sadrži

sljedeće:

1) Kratki opis rad;

2) protokol za evidentiranje očitavanja mjernih instrumenata i

rezultati proračuna;

3) crtež sa I-d dijagramom, na kojem se određuje mokro stanje

zraka u ovom eksperimentu.

KONTROLNA PITANJA

1. Šta se zove vlažan vazduh?

2. Šta je zasićeni i nezasićeni vlažni vazduh?

3. Daltonov zakon se primjenjuje na vlažan zrak.

4. Šta se naziva temperatura tačke rose?

5. Šta se zove apsolutna vlažnost?

6. Šta se naziva sadržaj vlage u vlažnom vazduhu?

7. U kojoj mjeri sadržaj vlage može varirati?

8. Šta se naziva relativna vlažnost vazduha?

9. Na I-d dijagramu pokažite linije j = const, I = const; d = const, tc = const, tm = const.

10. Kolika je najveća moguća gustina pare pri datoj temperaturi vlažnog vazduha?

11. Šta određuje najveći mogući parcijalni pritisak vodene pare u vlažnom vazduhu i čemu je on jednak?

12. Od kojih parametara vlažnog vazduha zavisi temperatura mokrog termometra i kako se menja kada se promene?

13. Kako se može odrediti parcijalni pritisak vodene pare u smeši ako su poznati relativna vlažnost i temperatura smeše?

14. Napišite Mendeljejev-Klapejronovu jednačinu za suvi vazduh, vodenu paru, vlažan vazduh i objasnite sve količine uključene u jednačinu.

15. Kako odrediti gustinu suvog vazduha?

16. Kako odrediti plinsku konstantu i entalpiju vlažnog zraka?

LITERATURA

1. Ljaškov osnove toplotne tehnike /. M .: postdiplomske škole, 20s.

2. Zubarev o tehničkoj termodinamici /,. M.: Energija, 19 str.

ODREĐIVANJE PARAMETARA VLAŽNOG ZRAKA

Metodičko uputstvo za laboratorijske radove

na predmetima "Toplotehnika", "Tehnička termodinamika i toplotna tehnika"

Sastavio: Valentin M. SEDELKIN

KULESHOV Oleg Jurijevič

KAZANTSEVA Irina Leonidovna

Recenzent

Urednik

Licenca ID broj 000 od 14.11.01

Potpisano za štampu Format 60x84 1/16

Bum. vrstu. Service-print l. Uch.-ed. l.

Tiraž primjeraka Naručite besplatno

Saratovski državni tehnički univerzitet

Štampač za kopiranje SSTU, 7