3. Обробка результатів побудування термодинамічних процесів

   1. У звіт по роботі схематично переноситься побудований процес у діаграмі.

   2. На рисунку або після нього виписуються усі параметри початкової і кінцевої точки.

   3. За формулами, наведеними у методичних вказівках, проводяться необхідні розрахунки згідно з умовою задачі, які записують у звіт.

3. Форма звіту по роботі

Звіт по роботі включає:

1. Мету і задачу роботи.

2. Короткий запис умови задачі і схематичний рисунок, який відповідає рішенню задачі.

3. Параметри повітря у початковій і кінцевій точках.

4. Розрахунки згідно з умовою задачі.

3. Контрольні питання для самоперевірки

   1. Опишіть діаграму І-d вологого повітря.

   2. Назвіть принцип побудови процесу в діаграмі.

   3. Дайте визначення видам вологого повітря.

   4. Дайте визначення та запишіть формули по параметрам стану вологого повітря.

   5. Побудова процесів: нагрівання, охолодження, ізотермічного та адіабатного насичення, змішування.

   6. Запишіть формули для визначення теплоти і кількості вологи на теплові та зволожуючі процеси.

8. Л І Т Е Р А Т У Р А

8.1 Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. - М.: Наука, 1979. - 512 с.

8.2. Нащекин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Высшая школа, 1960. - 469 с.

8.3. Швец И.Т. Толубинский В.Я. и др. Теплотехника. - К.: Вища школа, 1976. – 517 с.

Лабораторна робота № 4

Дослідження термодинамічних процесів вологого повітря

1. Мета і задачі роботи

Мета роботи – засвоєння теоретичних знань по розділу термодинаміки “Вологе повітря”.

Задача роботи – експериментальне дослідження процесів нагрівання і зволоження повітря, розрахунок процесів і їх побудова в I-d діаграмі.

2. Теоретичні викладки до виконання роботи

2.1. Параметри вологого повітря

Вологе повітря, як робоче тіло, застосовується в багатьох технологічних процесах: сушіння, зволоження матеріалів, пневмотранспорт, кондиціювання та ін.

Для розрахунку процесів вологого повітря необхідно знати його параметри. Вологе повітря - це суміш сухого повітря з водяною парою, яка найчастіше перебуває у повітрі в перегрітому стані, тому вологе повітря являє собою суміш ідеальних газів. Згідно з законом Дальтона тиск суміші газів дорівнює сумі парціальних тисків його компонентів. Для вологого повітря закон Дальтона записується:

Р_б = Р_n + Р_с.n., (4.1)

де Р_б - барометричний тиск, Па;

Р_n - парціальний тиск водяної пари, Па;

Р_с.п - парціальний тиск сухого повітря, Па.

Кількість водяної пари, яка знаходиться в 1 м³ вологого повітря називається абсолютною вологістю

(4.2)

Абсолютна вологість чисельно дорівнює густині водяної пари. Максимальна абсолютна вологість відповідає стану повітря, при якому незначна добавка водяної пари в нього приводить до утворення крапель рідини і їхньому випаданню з повітря. Такий стан називають ще станом насичення. Відношення абсолютної вологості до максимальної абсолютної вологості називають відносною вологістю.

(4.3)

де _n - абсолютна вологість пари, кг/м³;

_н - максимальна абсолютна вологість, кг/м³;

Р_н - тиск насичення водяної пари, Па.

Відносна вологість змінюється від 0 до 100%.

Відношення маси водяної пари до маси абсолютно сухого повітря називається вологовмістом.

(4.4)

де m _n - маса водяної пари, кг;

m_с.n. - маса сухого повітря, кг.

Сумісне рішення рівнянь (4.3) і (4.4) дає рівняння, яке звязує вологовміст і відносну вологість.

(4.5)

При визначенні максимального тиску Р_mах можливі два випадки:

1. Якщо температура вологого повітря нижча або дорівнює температурі насичення водяної пари при даному тиску, то Р_mах=Р_н.

2. Якщо температура вологого повітря вища за температуру насичення, що відповідає тиску вологого повітря, то Р_mах=Р_сум. З рівняння (3.5) випливає, що в області, де температура вологого повітря вища за температуру насичення водяної пари при Р_сум.=Р_mах, відносна вологість залежить тільки від вологовмісту і при d=соnst являє собою вертикальну пряму в I-d діаграмі, а в області, де температура нижча за температуру насичення, це криві лінії.

Густина вологого повітря може бути визначена за двома рівняннями:

_в.п. = _п + _с.п. (4.6)

(4.7)

де _в.п - густина вологого повітря, кг/м³;

_п - густина водяної пари, кг/м³;

Т_в.п. - температура вологого повітря, K.

Теплоємність вологого повітря відноситься до (1+d) кг повітря і являє собою суму теплоємностей 1 кг сухого повітря і d кг водяної пари.

с_р.в.п. = с_р.с.п. + с_р.п. ^. d, (4.8)

де с_р.в.п - ізобарна теплоємність вологого повітря;

с_р.с.п - ізобарна теплоємність сухого повітря;

с_р.п - ізобарна теплоємність водяної пари.

Враховуючи, що в інтервалі температур від 0 до 100С с_р.с.п = 1 кДж(кгK), а с_р.п = 1,96 кДж/(кгK), то рівняння для наближеного розрахунку теплоємності повітря набуває вигляду:

с_р.в.п = 1 + 1,96 ^. d, (4.9)

Ентальпія вологого повітря також являє собою суму ентальпій 1 кг сухого повітря і d кг водяної пари і в інтервалі температур від 0 до 100С розраховується за рівнянням:

Iв.п. = t + (2500 + 1,96 ^. t) d, (4.10)

де t - температура вологого повітря, С.

Для визначення параметрів вологого повітря застосовується прилад, який називається аспіраційним психрометром. Він складається з сухого і вологого термометрів. Ртутна або спиртова кулька мокрого термометра обгорнута вологою тканиною. Тому сухий термометр показує температуру вологого повітря, а мокрий - температуру води, що випаровується з поверхні тканини, його показання нижчі, ніж у сухого. По різниці (t_с - t_м) складена таблиця, в якій наведені параметри повітря.