2.2 Влажный воздух
Одной из технических характеристик влажного воздуха является влагосодержание d:
d = mв / mс.в,
где mв масса влага; mс.в масса сухого воздуха.
Влагосодержание приближенно можно определить по выражению:
d = 0,622 рп р/(р - рп),
где рп , р парциальное давление пара и общее давление воздуха.
Отношение массы водяных паров в воздухе к объему влажного воздуха Vв.в соответствует плотности пара п при его парциальном давлении и температуре:
п = mп /Vв.в.
При d = dmах, рп = рп mах плотность пара, содержащегося в воздухе, достигает максимальной величины mах .
Отношение массовой концентрации водяных паров к максимально возможной их концентрации при том же давлении или отношении плотности водяных паров при заданном давлении к максимально возможной плотности при том же давлении называют относительной влажностью:
в = d / dmах = п / mах.
Влагосодержание воздуха можно оценить по формуле
d = 0,0622 в рп /(р - 0,01в. рп).
Температура, при которой перегретый пар становится насыщенным, называется температурой точки росы. В этот момент относительная концентрация водяных паров будет равна 100 %.
h = hв + hп. d,
г
де
hв
удельная энтальпия сухого воздуха,
кДж/кг; hп
удельная энтальпия пара, кДж/кг.
Удельная энтальпия сухого воздуха определяется по формуле
hв = cТ,
где c = 1,005 – удельная теплоемкость сухого воздуха, кДж/(кгК) в диапазоне 0…100 0С.
Удельная энтальпия пара определяется по формуле
hп = 2490 + 1,97.Тн,
где Тн – температура насыщения при парциальном давлении пара, К.
На рисунке 2.1 приведена hd-диаграмма влажного воздуха.
На диаграмме пунктиром показаны изотермы области тумана, наклон которых определяется соотношением (дh/дd)ж = = 0,001t.
2.2.1 Задачи
Cостояние влажного воздуха задано параметрами: t = 250C, = 0,6. С помощью таблиц водяного пара определить давление водяных паров в воздухе. Ответ: 1,90 кПа.
Состояние влажного воздуха при температуре 20 0C определяется с помощью гигрометра, которым измерена точка росы, равная 10 0C. Определить относительную влажность , влагосодержание d и энтальпию влажного воздуха. Ответ: 52 %; 7,8 г/кг с.в; 40 кДж/ кг с.в.
В сушильной установке производится подсушка топлива с помощью воздуха при атмосферном давлении. От начального состояния с t = 20 0C, = 0,4 воздух предварительно подогревается до t = 80 0C и далее направляется в сушильную камеру, где в процессе высушивания топлива воздух охлаждается до t = 35 0C. Рассчитать необходимое количество теплоты q для нагревания 1 кг воздуха, параметры воздуха на выходе из сушильной камеры и количество воды, которое отбирает каждый килограмм воздуха от топлива. Считать, что тепловые потери отсутствуют. Определить также, какое максимальное количество воды мог бы унести с собой 1 кг воздуха, если бы он направлялся в сушильную камеру без предварительного подогрева. Ответ: 61 кДж/кг с.в; 18,0 г; 23,9 г/кг с.в; 66 %, 96 кДж/кг с.в; 3,1 г.
Начальное состояние воздуха задано параметрами: t = 20 0C, d = = 8 г/кг с.в, p = 993 гПа. Воздух сжимается адиабатически до давления 6 бар и затем охлаждается. Определить, при какой температуре начнется выделение влаги из этого воздуха. Для решения задачи воспользоваться таблицами водяного пара (приложение Д).
Решение: По hd-диаграмме находим, что относительная влажность равна 54 %. Следовательно, парциальное давление водяных паров p = ps; p = 0,54·0,023368 = = 0,01262 бар; здесь значение давления насыщения ps взято из таблиц водяного пара. Парциальное давление пара увеличивается пропорционально общему давлению влажного воздуха, тогда парциальное давление водяного пара при 6 бар составит: р = = 0,01262.6/0,9933 = 0,0762 бар. Это давление соответствует температуре насыщения 40,6 0С, при которой и начнется выпадение воды из воздуха.
Начальное состояние влажного воздуха при атмосферном давлении задано параметрами: t = 25 0C, = 70 %. Воздух охлаждается до t = = 15 0C. Определить, сколько влаги выпадет из каждого килограмма воздуха. Ответ: 3,4 г/кг с.в.
Определить удельный объем влажного воздуха при следующих параметрах: t = 200 0C; p = 0,2 МПа; d = 40 г/кг с.в. Ответ: 0,695 м3/кг.