3. Плотность. Газовая постоянная и энтальпия влажного воздуха

При пользовании id – диаграммой и осуществлении расчетов по влажному воздуху часто требуется знание поименованных величин:

1. Плотность влажного воздуха

 = _П + _В , кг/м³ (2.6)

Поскольку влажный воздух с достаточной точностью можно считать идеальным газом, то можно воспользоваться уравнением Клапейрона, из которого находят

 = , кг/м³ (2.7)

Газовую постоянную влажного воздуха можно найти по уравнению из раздела газовых смесей

R = , Дж/(кг·К), (2.8)

где 8314 – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К)

 - киломоль кг/м;

 - киломольные доли сухого воздуха и пара.

Энтальпию влажного воздуха определяют как сумму энтальпий сухого воздуха и водяного пара. Принимают эту энтальпию для 1 кг сухого воздуха, т.е. количество влажного воздуха будет (1+d) кг. Тогда энтальпия влажного воздуха будет

J = i_В + di_П , кДж/кг, (2.9)

где i_В – для 1 кг сухого воздуха определяется

i_В = 1.t * C_В = t , кДж/кг,

где C_В = 1 - теплоемкость воздуха, кДж/(кг·К);

i_П – определяется по эмпирической формуле

i_П = 2490 + 1,97t , кДж/кг

В результате энтальпия влажного воздуха определяется по формуле:

i = t + (2490 + 1,97t) ·d , кДж/кг (2.10)

Во всех приведенных формулах t – температура влажного воздуха.

4. Пример использования id – диаграммы на практике в производстве.

Для сушки материала используют исходный воздух с t₁ = 25 ^оС, с относительной влажностью 50 %. В воздушном подогревателе воздух нагревают до t₂ = 90 ^о и направляют в сушилку, откуда он выходит с температурой t₃ = 35 ^оС.

Определить конечное влагосодержание воздуха, расход тепла и воздуха на 1 кг испаренной влаги. Процесс сушки считать идеальным.

Решение:

В id- диаграмме (рис. 2.2) на пересечении линий t₁ = 25 ^оС и  = 50 % находим точку 1 и определяем начальное влагосодержание d₁= 16 г/кг и энтальпию i₁ = 70 кДж/кг. Так как нагревание воздуха происходит при неизменном влагосодержании d = const, то на пересечении с изотермой t₂ = 90 ^оС находим точку 2, которая характеризует состояние нагретого воздуха на выходе из подогревателя. Из точки 2 проводим линию при i = const до пересечения с изотермой t₃ = 35 ^оС и находим точку 3, характеризующую состояние воздуха на выходе из сушилки. Для этой точки находим: d₃ = 37 к/кг; i₃ = i₂ = 135 кДж/кг и ₃ = 60 %.

Итак, в процессе сушки в 1 кг сухого воздуха испарилось d₃ – d₂ = 37-16 = 21 г/кг влаги. В связи с этим на испарение 1 кг влаги из материала сушки потребуется 1000:21 = 32,8 кг сухого нагретого воздуха. Расход тепла на нагрев 1 кг воздуха в воздушном подогревателе составляет: i₂ – i₁ = 135-70= 65 кДж/кг. Расход тепла на 1 кг испаренной влаги равняется: q = 32,8·65= 2130 кДж/кг.

5. Контрольные вопросы:

1. Что называют влажным воздухом?

2. Закон Дальтона применительно к влажному воздуху.

3. Насыщенный и ненасыщенный влажный воздух.

4. Абсолютная влажность.

5. Относительная влажность и пределы ее измерения.

6. Влагосодержание и ее пределы.

7. Температура точки росы.

8. Как определяется плотность влажного воздуха?

9. Как определить газовую постоянную влажного воздуха?

10. Как определить энтальпию влажного воздуха?

11. Какие линии изображены на id – диаграмме?

12. Как изображаются основные процессы на id – диаграмме?