Решение

Принимаем процесс массообмена при естественном движении воздуха.

Выписываем из приложения В теплофизические свойства воздуха при температуре 15 ^ºС:

теплопроводность Вт/(м К);

вязкость м²/с.

При средней температуре пограничного слоя ^ºС определяем коэффициент диффузии по уравнению (4.6), приняв 100 кПа

м²/с.

Определяющий геометрический размер

м.

Число Архимеда по уравнению (4.5) с учетом зависимости (4.5а)

.

Диффузионное число Прандтля

.

Произведение .

Диффузионное число Нуссельта по формуле (4.4)

.

Коэффициент массообмена

м/с.

Коэффициент массоотдачи по уравнению (4.2)

с/м.

Для водяного пара Дж/(кг К).

Парциальные давления водяного пара на линии насыщения по приложению В:

при ^ºС Па;

при ^ºС Па.

Парциальное давление водяного пара в составе влажного воздуха:

Па.

Массовый расход испаряемой влаги по зависимости (4.1):

кг/с = кг/ч.

Масса испаряемой влаги

кг.

4.2. Выполнить расчет массообмена в условиях задачи 4.1 при вынужденной конвекции воздуха у поверхности испарения. Скорость воздуха = 0,8 м/с, определяющий геометрический размерм.

Решение

Число Рейнольдса

.

Диффузионное число Нуссельта по формуле (4.7) с учетом принятых коэффициентов

.

Коэффициент массообмена

м/с.

Коэффициент массоотдачи

с/м.

Массовый расход

кг/с =кг/ч.

Масса испаряемой влаги

кг.

4.3. В открытой ванне находится нагретая вода температурой 4 ^ºС. Температура окружающего воздуха равна 20 ^ºС, его относительная влажность – 60%. Площадь поверхности испарения – 0,15 м².

Рассчитать массовый расход испаряемой влаги в условиях свободного движения воздуха.

При расчете принять температуру поверхности испарения равной 37^ºС.

Атмосферное давление В = 100 кПа.

4.4. Как изменится расход испаряемой влаги в условиях предыдущей задачи при переходе к вынужденному движению воздуха со скоростью 3 м/с. Определяющий размер принять равным 0,4 м, а температуру воздуха по «мокрому» термометру 15,5^ºС. При расчете использовать уравнение (4.7).

4.5. Выполнить расчет по условиям задачи 4.4, определив коэффициент массоотдачи по формуле (4.12). Приведите возможные причины различия в расчетных значениях по сравнению с задачей 4.4.

4.6. Определить расход испаряющейся влаги с поверхности испарения площадью равной 0,5 м².

Подвижность воздуха у поверхности испарения 2,5 м/с, температура воздуха 20 ^ºС, его относительная влажность 65%, температура поверхности испарения 16 ^ºС. Давление воздуха = 100 кПа.

Определяющий размер принять равным 0,25 м.

4.7. Открытая поверхность воды площадью 0,8 м² обдувается воздухом со скоростью 1,5 м/с.

Определить массу влаги, испаряющейся за 1,5 ч. Температура поверхности испарения = 35^ºС, температура воздуха = 22 ^ºС, его относительная влажность 50%. Определяющий размер 0,2 м.

Расчет выполнить в двух вариантах, определяя коэффициент массообмена (массоотдачи) по формулам (4.7) и (4.12).

Температура воздуха по «мокрому» термометру = 16^ºС.

4.8. Вода в водоеме нагревается в солнечный день и температура ее поверхности в вечернее время составляет 25 ^ºС. Температура воздуха над водоемом = 18^ºС, его относительная влажность = 50%. Скорость воздуха у поверхности воды 2 м/с, а длина водоема в направлении движения воздуха 15 метров.

Определить тепловой поток с площади 10 м².