2.3. Параметры водяного пара

Для обозначения величин, относящихся к различным состояниям воды и пара, установлена следующая индексация: величины с индексом 0 относятся к начальному состоянию воды; с индексом ' – к воде, нагретой до температуры кипения; с индексом " – к. сухому насыщенному пару; с индексом х – к влажному насыщенному пару, с индексом п – к перегретому пару.

На практике необходимые для технических расчетов параметры состояния водяного пара удобно определить с помощью специальных таблиц, приведенных в справочной литературе. В таблицах приводятся параметры состояния кипящей воды (v', i', s') и сухого насыщенного пара (v", i", s"), а также величины теплоты парообразования r.

Для определения параметров состояния влажного насыщенного пара дополнительно должна быть известна степень сухости пара. Удельный объем v_x, м³/кг, влажного насыщенного пара определяется по формуле (2.2 или 2.3).

Аналогичные соотношения можно написать для величин энтальпии i_х, Дж/кг, и энтропии s_x, Дж/(кг.К):

Энтальпия перегретого пара i_п, Дж/кг, получается как сумма энтальпии сухого насыщенного пара i" и теплоты, затраченной на перегрев пара q_п при p=const, т.е.

i_п = i" + q_п (2.6)

2.4. Влажный воздух

Влажным воздухом называется парогазовая смесь, состоящая из сухого воздуха и водяных паров. Знание его свойств инженеру-строителю необходимо для понимания и расчета таких технических устройств, как сушилки, системы вентиляции и т.п.

Влажный воздух, содержащий максимальное количество водяного пара при данной температуре, называется насыщенным. Воздух, в котором не содержится максимально возможное приданной температуре количество водяного пара, называется ненасыщенным. Ненасыщенный влажный воздух состоит из смеси сухого воздуха и перегретого водяного пара. Насыщенный влажный воздух состоит из сухого воздуха и насыщенного водяного пара. Водяной пар содержится в воздухе обычно в небольших количествах и в большинстве случаев в перегретом состоянии, поэтому к нему с достаточной для технических расчетов точностью могут быть применены законы идеальных газов.

Давление влажного воздуха р_б, согласно закону Дальтона, равно

p_б=p_в+p_п (2.7)

где р_в, p_п – парциальные давления соответственно сухого воздуха и водяного пара, Па.

Парциальное давление р_п можно определить из таблиц насыщенного пара по температуре точки росы, т.е. по той температуре, до которой нужно охладить ненасыщенный воздух при постоянном влагосодержании, чтобы он стал насыщенным. Таким образом, если охлаждать ненасыщенный воздух с температурой t, то при некоторой температуре t_п<t_в он станет насыщенным. Эта температура и является температурой точки росы.

2.5. Параметры влажного воздуха

Основными характеристиками влажного воздуха являются следующие.

1. Относительная влажность , которая определяет степень насыщения воздуха водяным паром:

==p_п/p_н (2.8)

т. е. отношение действительной абсолютной влажности к максимально возможной абсолютной влажности в насыщенном воздухе при той же температуре.

Для насыщенного воздуха =1, или 100 %, а для ненасыщенного влажного воздуха <1.

Относительную влажность воздуха определяют с помощью прибора, называемого психрометром.

2. Абсолютная влажность D, которая определяет массу водяного пара, содержащегося в 1 м³ влажного воздуха.

3. Влагосодержание воздуха d, г/кг сухого воздуха, т.е. отношение массы водяного пара к единице массы сухого воздуха, содержащегося во влажном воздухе:

где G_п, G_в – соответственно масса водяного пара и сухого воздуха во влажном воздухе.

4. Энтальпия. Энтальпия i влажного воздуха является одним из основных его параметров и широко используется при расчетах сушильных установок, систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Энтальпию влажного воздуха обычно относят к единице массы сухого воздуха, т.е. к 1 кг, и определяют как сумму сухого воздуха и водяного пара, кДж/кг сухого воздуха.

Вопросы, относящиеся к влажному воздуху, удобно и легко решаются с помощью i-d-диаграммы, предложенной в 1918 г. проф. Л. К. Рамзиным.