Задание 2. Определение параметров воздуха.

Знание свойств влажного воздуха имеет очень большое значение при оценке микроклимата рабочих помещений, при расчете калориферов, кондиционеров, сушильных установок и других устройств, в которых происходят процессы испарения воды в воздухе. Атмосферный воздух практически никогда не бывает совершенно сухим. В нем всегда имеется некоторое количество влаги, чаще всего в виде водяного пара. Такая газообразная смесь называется влажным  воздухом.

Так как расчеты, связанные с влажным воздухом, выполняют, как правило, при давлениях, близких к атмосферному, и парциальное давление пара в нем мало, то без большой погрешности можно применять закономерности, полученные для идеальных газов и для смеси идеальных газов, связывая параметры влажного воздуха, т.е. можно использовать уравнение состояния

                или           ,                                       (2.1)

и закон Дальтона

                                                                                                          (2.2)

где Р - давление влажного воздуха;  - парциальное давление воздуха;  - парциальное давление пара;  - удельный объем влажного воздуха;  - плотность влажного воздуха;   - удельная газовая постоянная влажного воздуха;   - температура влажного воздуха.

Абсолютной влажностью воздуха называют отноше­ние массы водяного пара, содержащегося во влажном воздухе, к его объему:

                                                                                                      (2.3)

где      - масса водяного пара;  - объем влажного воздуха.

Из формулы (2.3) следует, что абсолютная влажность численно равна плотности пара при его парциальном давлении и температуре воздуха.

Относительной влажностью воздуха называют отношение плотности пара при его парциальном давления к плотности сухого насыщенного пара при одной и той же температуре, что соответствует отношению абсолютной влажности к максимально возможной абсолютной влажности при той же температуре:

                                                           ,                                                    (2.4)

где   - относительная влажность;  - абсолютная влажность;   - плотность сухого насыщенного пара.

Если  , то плотность пара достигает максимального значения  , а относительная влажность  = 100%.

Из уравнения состояния (2.1) абсолютная влажность

                                                                                               (2.5) 

а максимально возможная абсолютная влажность воздуха при той же температуре

                                                                                                         (2.6)

где   - удельная газовая постоянная водяного пара;  - действительное парциальное давление пара;   - максимально возможное давление (парциальное) при той же температуре.

Таким образом, относительную влажность воздуха можно определить и как отношение действительного парциального дав­ления пара к максимально возможному парциальному давлению пара при той же температуре:

                                                                                                                (2.7)

Парциальное давление пара по сравнению с барометрическим давлением воздуха незначительно, поэтому обычное состояние водяного пара в воздухе - перегретый пар.

Температурой точки росы t_р называется температура воздуха, которая в изобарном процессе охлаждения равна температуре насыщения при данном парциальном давлении.

Паровым влагосодержанием     называют отношение массы пара  , к массе сухого воздуха  , что соответствует отношению их массовых долей:

                                                                                   (2.8)

Массовые доли    и   можно выразить через молярные доли      и   :

                                                       

где      = 18,016 г/моль - молярная масса пара;  = 28,95 г/моль - молярная масса сухого воздуха;  - молярная масса  влажного воздуха.

Таким образом, учитывая что молярные доли равны объёмным долям

  ,    

 паровое влагосодержание

                                             (2.9)

Из выражения (2.9) следует:

                                                                                               (2.10)

Энтальпия влажного воздуха определяется как сумма энтальпии сухого воздуха

                                                

и водяного пара

                                           .

         Энтальпия 1 кг сухого воздуха, выраженная  в  , численно равна его температуре t, так как теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении равна  .  Следовательно,

                                             .

Энтальпия одного килограмма водяного пара определяется по формуле

                                           .

Таким образом, энтальпия влажного воздуха

 ,                        (2.11)

где      проставляется в г/кг.

Если влагосодержание воздуха увеличивается за счет испарения воды, то такой процесс называют  адиабатным испарением воды, так как теплота, необходимая  для испарения, берется из окружающего воздуха. Температура воздуха при этом понижается, причем, если процесс продолжается до полного насыщения воздуха, тo температура его понижается до так называемой температуры  мокрого термометра – температуры адиабатного насыщения воздуха.

2.1. Определить относительную и абсолютную влажность, влагосодержание и энтальпию влажного воздуха, если парциальное давление водяного пара Р_п мм рт. ст., температуру точки росы t_р ^оС Температура и давление влажного воздуха t ^оС и Р мм рт. ст.

2.2. Пользуясь id-диаграммой (прил.3), определить параметры влажного воздуха и температуру мокрого термометра t_мА ^оС, если показания сухого t_А= t ^оС.

Таблица 4.

№ варианта (две последние цифры зачетной книжки)		Рп мм рт.ст.		t оС		Р мм рт. ст.		№ варианта (две последние цифры зачетной книжки)			Рп мм рт. ст.		t оС		Р мм рт. ст.
1		2		3		4		1			2		3		4
00	50		0,77		3		739		25	75		4,57		0		743
01	51		4,57		0		758		26	76		6,60		5		758
02	52		6,60		5		761		27	77		9,23		10		754
03	53		9,23		10		743		28	78		12,80		15		758
04	54		12,80		15		746		29	79		17,48		20		750
05	55		17,48		20		750		30	80		23,78		25		739
06	56		23,78		25		716		31	81		30,23		30		701
07	57		30,23		30		728		32	82		21		35		758
08	58		21		35		743		33	83		55,28		40		694
09	59		55,28		40		746		34	84		73,77		45		735
10	60		73,77		45		750		35	85		92,25		50		734
11	61		92,25		50		735		36	86		3		2		750
12	62		3		3		746		37	87		4,57		0		761

1		2		3		4		1			2		3		4
13	63		4,57		0		743		38	88		6,60		5		683
14	64		6,60		5		754		39	89		9,23		10		746
15	65		9,23		10		746		40	90		12,80		15		750
16	66		12,80		15		743		41	91		17,48		20		743
17	67		17,48		20		754		42	92		23,78		25		728
18	68		23,78		25		758		43	93		30,23		30		765
19	69		30,23		30		758		44	94		21		35		735
20	70		21		35		746		45	95		55,28		40		750
21	71		55,28		40		743		46	96		73,77		45		746
22	72		73,77		45		746		47	97		92,25		50		750
23	73		92,25		50		750		48	98		3		4		746
24	74		7,7		3		746		49	99		4,57		0		750