7.2. Расчет параметров влажного воздуха
Параметры влажного воздуха рассчитываются по уравнению состояния идеального газа
|
,
где R = 8314/, - мольная масса влажного воздуха.
Подстановка в известное выражение для газовой смеси
|
значений мольной массы св = 29 кг/кмоль, п = 18 кг/кмоль и объемных долей rп = pп/p, rсв = pсв/p = (p-pп)/p приводит к часто используемым формулам для расчета мольной массы влажного воздуха:
|
(7.11) |
или с учетом pп = ps
|
(7.12) |
.
Энтальпия влажного воздуха определяется как энтальпия газовой смеси, состоящей из 1 кг сухого воздуха и d кг водяного пара
|
.
Энтальпия 1 кг сухого воздуха равна
|
.
Энтальпия 1 кг пара с достаточной точностью вычисляется по формуле
|
,
в которой теплота испарения воды при температуре t = 0 0С принята равной 2500 кДж/кг, а теплоемкость пара - равной 1,926 кДж/кг.
Тогда формула для определения энтальпии ненасыщенного влажного воздуха принимает вид
|
(7.13) |
.
Для насыщенного влажного воздуха имеем:
|
(7.14) |
.
7.3. h-d- диаграмма влажного воздуха
Д
ля
определенного атмосферного давления
строится h-d- диаграмма. В учебной и
технической литературе обычно приводятся
или прилагаются диаграммы, построенные
для среднего значения атмосферного
давления
p = 745 мм рт. ст. В h-d-
диаграмме (рис. 7.3):
1) линии постоянных энтальпий h, кДж/(кг.с.в.) проведены под углом 1350 к вертикали;
2) tc, 0С – изотермы «сухого» термометра;
3) tм, 0С – изотермы «мокрого» термометра;
4) , % - линии относительных влажностей;
5) pп = f(d)– линия парциальных давлений пара.
Пример пользования диаграммой
П
о
известным параметрам влажного воздуха
t1, 1
найти d1, h1,
tp, pп, ps.
Изотерма точки росы (tp) проходит (рис. 7.4) через точку пересечения линий d1 = const и = 100%.
На оси парциальных давлений (pn) определяются парциальные давления пара (pn) в точке пересечения линий d1 = const и pn = f(d), а также давление насыщения (ps) в точке пересечения линий ds = const и pn = f(d).
7.4. Процессы во влажном воздухе
7.4.1. Нагрев воздуха
Влажный воздух с параметрами t1, 1 нагревается при постоянном давлении p = const до температуры t2. Расход воздуха G, кг/с.
В
процессе изобарного нагрева 1-2 (рис.7.5)
влагосодержание не изменяется (d =
const), относительная влажность уменьшается
(2 <
1),
энтальпия увеличивается (h2
> h1).
Теплота, необходимая для нагрева 1 кг сухого воздуха, равна
|
(7.15) |
.
Учитывая, что расход влажного воздуха
|
,
отсюда
|
(7.16) |
.
Соответственно секундный расход тепла имеет вид
|
(7.17) |
.
7.4.2. Охлаждение воздуха
В
лажный
воздух с параметрами t1,
1
охлаждается при постоянном давлении p
= const до температуры t2
(t3)
Расход воздуха G.
Различают два случая:
1) t2 > tp (процесс 1-2, рис. 7.6). В этом случае:
влагосодержание не изменяется (d = const);
относительная влажность увеличивается (2 > 1);
энтальпия уменьшается (h2 <h1).
Теплота, отводимая от воздуха,
|
(7.18) |
|
(7.19) |
,
.
2) Если температура, до которой охлаждается воздух (t3), меньше температуры точки росы (процесс 1-3), то воздух, достигнув состояния насыщения (t = tp, = 100%), при дальнейшем понижении температуры будет оставаться насыщенным и из него будет выпадать влага, поскольку d3 < d1.
Теплота, отводимая от воздуха в этом случае,
|
(7.20) |
,
,
где r = 2500 кДж/кг;
|
(7.21) |
В практике охлаждение воздуха до t < tp широко применяют с целью удаления из него влаги (осушения).