§8 Основні термодинамічні процеси водяної пари (стор. 182-188)

Треба зобразити всі основні термодина-мічні процеси в трьох системах кординат.

1. Ізотермічний процес.

2. Ізобарний процес.

3. Ізохорний процес.

4. Адіабатний процес.

Назва процесу	Зміна внутрішньої енергії	Робота процесу	Теплота процесу
Ізотермічний	;	;
Ізобарний
Ізохорний
Адіабатний

Тема 6 Вологе повітря

Вологе повітря є робоче тіло в багатьох процесах: нагрівання, сушіння, конденса-ції, регулювання машин і механізмів. Во-логим повітрям називають механічну су-міш сухого повітря і водяної пари. Вологе повітря утримує в собі , інертні гази в невеликих кількостях (карбон, неон, галій). Вологе повітря з достатньою ступінню точ-ності підпорядковується законам, що відно-сяться до суміші ідеальних газів. Закон Да-льтона говорить про те, що дорівнює сумі парціального тиску сухого повітря і парціального тиску водяної пари:

.

Парціальним тиском називається тиск, під яким знаходиться компонент суміші, якщо він один займає об’єм суміші і знаходиться під час температури суміші.

Найбільше значення парціального тис-ку пари під час даної температури вологе повітря буде мати, коли температура повіт-ря дорівнює температурі насичення пари:

.

Розглядають три стани вологого повіт-ря:

1. Насиченим називають повітря, що містить у собі суху насичену пару. Тобто, має найбільшу кількість па-ри під час даної температури.

2. Перенасиченим називають повітря, яке містить вологу насичену пару. У техніці цей випадок зустрічається рідко, бо надлишок вологи випадає у вигляді туману, роси, інею.

3. Ненасиченим називають вологе по-вітря, яке містить перегріту водяну пару під час даної температури.

– температура вологого повітря, при якій пара в повітрі знаходиться в насиче-ному стані – точка роси. Її можна досягти, якщо ненасичене вологе повітря охолоджу-вати під час сталого тиску і цей стан дося-гає температури насичення.

Лекція 11. 23.10.. Вологе повітря(продовження)

§2 Характеристики вологого повітря

Важливими характеристиками волого-го повітря є абсолютна і відносна вологість. Абсолютною вологістю називається маса пари, що міститься в одному повітря, то-бто, це є густина пари під час температури повітря і парціального тиску пари:

.

Відносною вологістю називається ві-дношення абсолютної вологості до макси-мальної вологості під час тої ж температу-ри:

;

;

Для насиченого повітря:

Для сухого повітря:

Всі величини, що характеризують воло-ге повітря, відносяться до 1 кг сухого повіт-ря, що входить у суміш, так як у всіх проце-сах, що протікають з вологим повітрям, кі-лькість сухого повітря у вологому залишає-ться незмінною. До характеристик вологого повітря відносяться також:

вологовміст, який позначається літе-рою – це маса водяної пари, яка вираже-на в грамах, що приходиться на 1 кг сухого повітря:

,

де і – відповідно маси пари і су-хого повітря у вологому повітрі в кілогра-мах.

(1)

(2)

;

(3)

(4)

.

(5)

(6)

(7)

(8)

ентальпія вологого повітря відноситься до 1 кг сухого повітря кг пари.

кг в.п.

Позначається .

.

§3 Hd-діаграма вологого повітря (стор. 195-198) ( самостійно )

Визначення параметрів, що характери-зують стан вологого повітря і дослідження процесів, що проходять у сушильних, вен-тиляційних та інших установках, зручно і легко здійснюється за допомогою Нd-діаг-рами, вперше запропонованої професором К.Рамзіним у 1918 р. Діаграма побудована для барометричного тиску 99 кПа (745 мм рт.ст.), який відповідає середньому тиску в центральній європейській зоні.

По осі ординат діаграми Hd відклада-ють ентальпію вологого повітря в кіло-джоулях на 1 кг сухого повітря, а по осі абс-цис - вологовміст d в грамах на 1 кг сухого повітря.

Для кращого використання площі діаг-рами вона побудована у косокутніх корди-натах з кутом між осями . Похила вісь d на діаграму не наноситься, а масштаб для відрахунку d спроектований на горизо-нтальну вісь.

На діаграмі Hd також нанесені ізотер-ми t = const – прямі лінії, злегка нахилені відносно до горизонталі і направлені зліва направо вверх; криві лінії постійних зна-ень відносної вологості , які перехо-

дять у прямі при перетині з , що ідуть вертикально вгору ( ); ізотерми мокрого термометра t = const – прямі лінії, майже паралельні лініям Н = const, але на-правлені більш полого (на діаграмі нанесе-ні штриховими лініями); крива парціаль-ного тиску водяної пари , нанесена в нижній частині діаграми Hd.

Якщо необмежена маса повітря стикає-ться з тонким шаром води (температура шару однакова), то між повітрям і поверх-нею води, за визначених умов, проходить процес теплообміну. Якщо при цьому пар-ціальний тиск пари у вологому повітрі, що стикається з поверхнею води, виявиться менше тиску насиченої пари , вода почне випаровуватися. У міру випаровування во-ди температура поверхні рідини буде зни-жуватися, а різниця температур оточуючо-го повітря і поверхні рідини зростати. Та-кож буде зростати кількість теплоти, що по-ступає від повітря до поверхні рідини. Зни-ження температури рідини продовжується до тих пір, поки кількість внутрішньої ене-ргії, що витрачається на випаровування, виявиться рівною кількості теплоти, що от-римує рідина від оточуючого повітря.

Температура поверхні рідини, що вста-новиться при досягненні вказаної рівнова-ги, називається температурою мокрого термометра. Вона близька до температури адіабатного насичення повітря. Ця тем-пература встановлюється при насиченні об-меженої кількості повітря, що знаходиться в контакті з водою, якщо випаровування води проходить тільки за рахунок кількості теплоти, яка передається у повітря.

Тому можна сказати, що температура, при якій повітря охолоджується при сталій ентальпії і стає насиченим, називається температурою адіабатного насичення, або температурою мокрого термометра . Тому лінії на діаграмі Hd називають лініями адіабатного насичення повітря.

Температура мокрого термометра виз-начається за психрометром. Її показує тер-мометр, резервуар якого обгорнутий воло-гою тканиною.

Крива є свого роду граничною кривою діаграми і називається лінією наси-чення. При повітря максимально насичене водяними парами і при даній те-мпературі . Вся область діаграми під кривою відповідає насиченому во-логому повітрю різних значень , у якому волога знаходиться у вигляді перегрітої па-ри. Нижче цієї кривої розміщена область перенасиченого вологого повітря, в якому волога знаходиться у вигляді туману, а при t < 0 – у вигляді інею. Стан вологого повіт-ря можна визначити за діаграмою Hd за допомогою психрометра. Визначивши пока-зання і мокрого термометрів, знахо-дять на діаграмі Hd точку перетину ізотерм та , точка А. Ця точка характеризує стан повітря. Далі за діаграмою Hd визна-чають вологовміст, ентальпію, відносну во-логість, парціальний тиск пари у вологому повітрі.

Нагрівання повітря проходить при ста-лому вологовмісті, лінія АВ). Сушіння про-ходить при сталій ентальпії, лінія СК, оскі-льки теплота, що витрачається на випаро-вування вологи, переноситься назад у воло-ге повітря випарованою вологою. Охолод-ження повітря проходить також у процесі , лінія CD. Після досягнення стану насичення, тобто тем-ератури точки роси (точка Е) подальше охолодження повітря проходить вздовж лінії насичення із змен-шенням вологовмісту, оскільки частина во-логи виділяється у вигляді туману (лінія EF).