Здравствуйте! Атмосферный воздух, используемый в ряде установок как рабочее тело (компрессоры, сушилки и т.д.), всегда содержит некоторое количество водяного пара, поэтому такой воздух называют влажным. Водяной пар, содержащийся в воздухе, обычно находится в разреженном состоянии и подчиняется законам идеального газа, поэтому для влажного воздуха применимы все газовые законы для смеси. Согласно закону Дальтона, давление воздуха складывается из парциальных давлений сухого воздуха pв и водяного пара рп: p=рв+рп.
Водяной пар в воздухе может быть перегретым или насыщенным. Состояние пара определяется величиной его парциального давления. Влажность воздуха характеризуется количеством водяного пара, содержащегося в нем. В зависимости от того, к какой количественной единице воздуха относится масса водяного пара, различают абсолютную влажность воздуха и влагосодержание. Под абсолютной влажностью ρп (г/м3) понимают массу водяного пара, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха. Количество водяного пара, находящегося во влажном воздухе, отнесенное к 1 кг сухого воздуха, называется влагосодержанием d (г/кг).
Воздух с максимальным содержанием водяного пара называется насыщенным. Количество водяного пара при этом определяется температурой воздуха. Важной характеристикой влажного воздуха является относительная влажность. Она представляет собой отношение массы водяного пара Мп, находящегося в 1 м3 влажного воздуха, к максимальной массе пара Мн, которая может содержаться в 1 м3 влажного насыщенного воздуха при данных температуре и давлении, т. е.
Если влажный воздух охлаждать при постоянном давлении, можно довести пар в воздухе до состояния насыщения. Получившаяся при этом температура воздуха называется температурой точки росы. При охлаждении воздуха ниже температуры точки росы происходит конденсация водяных паров. В природных условиях примером подобного явления является образование тумана. Взаимосвязь между влагосодержанием и парциальным давлением устанавливается следующим соотношением;
Расчет технологических процессов, в которых изменяется влажность воздуха, удобнее вести на 1 кг сухого воздуха, так как эта величина остается постоянной в процессе массообмена и нагревания воздуха. Плотность влажного воздуха равна сумме плотностей сухого воздуха ρв и водяного пара ρп:
ρ = ρв + ρп (1)
Плотность сухого воздуха равна
(2)
где 1,293 кг/м3 — плотность сухого воздуха при нормальных условиях, т.е. при температуре 273 К и давлении 760 мм рт.ст.; рв —парциальное давление сухого воздуха, мм рт. ст.
Влагосодержание сухого воздуха:
(3)
После подстановки выражений (2) и (3) в (1) получим
Энтальпия влажного воздуха
(4)
Энтальпия сухого воздуха, при условии, что его теплоемкость постоянна и равна Срm = 1 кДж/(кг°С), составит
iв = t. (5)
Для водяного пара приближенно, но с достаточной для практики точностью энтальпия определяется по формуле:
iп = 2490+1,97t. (6)
Подставляя выражения (5), (6) в уравнение (4), получим в окончательном виде выражение для энтальпии влажного воздуха:
(7)
Таким образом, энтальпия есть линейная функция d при данной температуре. Важным параметром воздуха является потенциал сушки ξ, равный разности между температурой tc воздуха(показание сухого термометра) и температурой tм адиабатного насыщения воздуха (температура мокрого термометра): ξ=tс — tм.
Потенциал сушки аналогично относительной влажности характеризует способность воздуха к поглощению испаряемой воды.Чем больше ξ, тем большее количество воды может испариться в пространство, занимаемое данным влажным воздухом, т. е. тем больше его влагоемкость. При полном насыщении (φ=100%) потенциал сушки ξ=0, т. е. сушка материала таким воздухом невозможна.
Под адиабатным испарением понимается такое испарение, при котором вся теплота, необходимая для процесса, поступает только из воздуха. Температура воздуха при этом уменьшается и при полном насыщении становится равной температуре испаряющейся воды, т. е. температуре tм адиабатного насыщения воздуха.
Адиабатное испарение положено в основу конструкции прибора, называемого психрометром, который служит для определения влажности воздуха. Прибор состоит из сухого и мокрого термометров. Сухой термометр измеряет температуру tc воздуха, а мокрый — температуру tм испаряющейся воды при адиабатных условиях. Для сведения к минимуму ошибки измерения вследствие лучистого теплообмена в аспирационном психрометре термометры экранируются и обдуваются исследуемым воздухом с определенной скоростью.
Если воздух не насыщен водяными парами, то tм будет меньше, чем tc, так как на испарение воды затрачивается некоторое количество теплоты. Величина разности температур tс—tм определяется относительной влажностью воздуха. При меньшей φ испарение происходит более интенсивно, в результате чего разность температур tc—tм будет большей. По мере насыщения воздуха интенсивность испарения падает и tc стремится tм; при ф= 100%, tс = tм.
Используя показания психрометра, по специальной таблице или по id-диаграмме определяют параметры влажного воздуха. Точка пересечения изотерм сухого (tc=const) и мокрого {tм=const) термометров на данной диаграмме будет характеризовать состояние воздуха, т. е. но двум указанным термометрам, пользуясь id-диаграммой, можно определить ряд параметров влажного воздуха. При полном насыщении воздуха водяными парами оба термометра будут показывать одну и ту же температуру, а точка пересечения указанных изотерм будет находиться на кривой φ= 100%. Исп. литература: 1) Основы теплоэнергетики, А.М. Литвин, Госэнергоиздат, 1958. 2)Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,"Вышейшая школа", 1976.
Добавить комментарий