Тема 4. Процессы водяного пара. Влажный воздух.

Процесс парообразования, который происходит при любой температуре и с поверхности жидкости называется испарением. Процесс парообразования протекающий при определенной температуре и не только с поверхности жидкости, но и с внутренних слоев жидкости называется кипением. Пар, соприкасающийся с жидкостью и находящийся в термическом с ней равновесии, называется насыщенным. Насыщенный пар, в котором содержатся высокодисперсные частицы жидкости, равномерно распределенные по всей массе пара, называется влажным насыщенным.

Массовая доля сухого насыщенного пара во влажном называется степенью сухости (х), а массовая доля кипящей жидкости во влажном паре (1-х) называется степенью влажности.

Насыщенный пар, в котором отсутствуют высокодисперсные (мельчайшие) частицы жидкой фазы, называется сухим насыщенным. Кипящая жидкость (х=0), сухой насыщенный пар (х=1), влажный насыщенный пар 0<x<1. Пар, имеющий при данном давлении более высокую температуру, чем сухой насыщенный пар, называется перегретым.

Количество теплоты которое необходимо затратить, чтобы 1 кг воды при температуре кипения перевести в сухой насыщенный пар, называется удельной теплотой парообразования.

Смесь сухого воздуха и водяных паров называют влажный воздух. Влажный воздух может быть насыщенный и ненасыщенный. Масса водяных паров, содержащихся в 1 м³ влажного воздуха, численно равная плотности пара ρ_п при парциальном давлении Р_п называется абсолютной влажностью. Отношение действительной абсолютной влажности ненасыщенного воздуха к максимально возможной абсолютной влажности воздуха при той же температуре называется относительной влажностью.

φ=ρ_п / ρ_макс; φ=0 (сухой воздух); φ=1 (воздух насыщенный)

Относительная влажность воздуха, если его считать идеальным газом, можно выразить через парциальное давление водяного пара в нем. φ=Р_п / Р_макс

Отношение массы пара m_п во влажном воздухе к массе сухого воздуха m_в в нем называют влагосодержанием. d= m_п / m_в или d= ρ_п / ρ_в.

Следовательно влагосодержание есть масса пара в 1 кг сухого воздуха или (1+d) кг влажного воздуха. Температура, при которой ненасыщенный воздух становится насыщенным при данном парциальном давлении пара, называется температурой точки росы (tp). Температура точки росы определяется с помощью гигрометра, а парциальное давление пара Рп – с помощью психрометра.

2 Основы теории теплообмена

Тема 5 Основные положения теории теплопроводности

Теплопроводность представляет собой процесс распространения энергии между частицами тела, имеющими различную температуру, и находящимися друг с другом в соприкосновении. Если температура тела изменяется как в пространстве (есть функция координат), так и во времени, то температурное поле будет нестационарным.

. Если температура тела есть функция только координат и не изменяется во времени, то температурное поле будет стационарным.

Предел отношения изменения температуры Δt к расстоянию между изотермами по нормали Δп, когда Δп 0, называют градиентом температуры:

Основной закон теплопроводности – это закон Фурье.

dQ=-λdFgradt·τ

где Q – количество теплоты, Дж;

F – площадь поверхности, м²;

τ – время, с;

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К).

Коэффициент теплопроводности есть физический параметр вещества, числовое значение которого равно количеству теплоты, проходящей через единицу изотермной поверхности (1 м²) в единицу времени (1 сек) и когда градиент температуры равен единице. Коэффициент теплопроводности зависит от температуры, давления, влажности и рода вещества. Коэффициент температуропроводности объединяет три физических параметра λ, с, ρ; а= λ/(с·ρ)

Дифференциальное уравнение теплопроводности в общем случае (трехмерное температурное поле) без внутренних источников тепла имеет вид:

. (7)