3 Влажный воздух

В атмосферном воздухе содержится то или иное количество влаги в виде водяного пара. Такую смесь сухого воздуха с водяным паром называют влажным воздухом.

Сухая часть воздуха содержит по объему около 78% азота, примерно 21% кислорода, около 0,03% углекислоты и незначительное количество инертных газов.

Каждый газ в смеси, в том числе и пар, занимает тот же объем, что и вся смесь. Он имеет температуру смеси и находится под своим парциальным давлением.

Так как обычно расчеты, связанные с влажным воздухом, выполняются при давлениях, близких к атмосферному, и парциальное давление водяного пара в нем невелико, то с достаточной точностью можно применять к влажному воздуху все формулы, полученные для идеальных газов. Поэтому принимается, что влажный воздух подчиняется уравнению состояния идеальных газов, а также закону Дальтона.

Уравнение состояния идеального газа может быть представлено следующими уравнениями:

- для 1 кг газа; (3.1)

- для М кг газа; (3.2)

- для 1 киломоля газа (3.3),

где р – давление газа, Н/м²;

υ – удельный объем, м³/кг;

R – удельная газовая постоянная, Дж/(кг·град);

V – объем газа, м³;

М – масса газа, кг;

V_μ – объем 1 кмоля газа, м³/кмоль;

μR – универсальная газовая постоянная 1 кмоля газа, Дж/(кмоль·град)

μR = 8314 Дж/(кмоль·град)

Т – температура газа, К

Газовая постоянная для 1 кг газа определяется из условия

, (3.4)

где μ – масса 1 кмоля газа в кг, численно равная молекулярной массе газа.

Объем 1 кмоля всех идеальных газов при нормальных условиях (температура 0С, барометрическое давление 760 мм рт. ст.) равен 22,4 м/кмоль (закон Авогадро).

Пользуясь характеристическим уравнением для двух различных состояний газа, можно получить выражение для определения любого параметра при переходе из одного состояния в другое, если значения других параметров известны:

; (3.5)

(3.6)

Закон Дальтона – сумма парциальных давлений газовых компонентов смеси Σpi равна полному давлению смеси P :

P=Σp_i (3.7)

Влажный воздух можно в первом приближении рассматривать как бинарную смесь, т. е. смесь, состоящую из двух компонентов:

• водяного пара (газа с молярной массой );

• сухого воздуха (условно однородного газа с молярной массой );

Тогда барометрическое давление влажного воздуха В, Па будет равно сумме парциальных давлений сухого воздуха и водяного пара ; т. е.

(3.8)

Водяной пар может находиться в воздухе как в перегретом, так и в насыщенном состоянии. Смесь, состоящую из сухого воздуха и перегретого водяного пара называют ненасыщенным влажным воздухом, а смесь, состоящую из сухого воздуха и насыщенного водяного пара, - насыщенным влажным воздухом.

Температура воздуха – величина, пропорциональная средней кинетической энергии движения его молекул.

Имеет место зависимость

T=t+273, (3.9)

где T - абсолютная температура, К;

t – температура по шкале Цельсия, С.

Удельный объем м/кг, воздуха представляет собой объем единицы его массы. Если V - объем, м, занимаемый воздухом массой , кг, то удельный объем

. (3.10)

Величина, обратная удельному объему, представляет собой массу единицы объема и называется плотностью , кг/м, т. е.

. (3.11)

Плотность сухого воздуха для нормальных условий (t=0С, В=101325 Па)

. (3.12)

Плотность пара

. (3.13)

Зная значение плотности сухого воздуха для определенных условий (например, при t=20С и В=101325 Па) и используя зависимость (3.5), можно определить плотность сухого воздуха при другом давлении и другой температуре Т. Уравнение (3.5) может быть записано следующим образом

отсюда . (3.14)

Подставив в (3.14) значения для стандартных условий (t=20C; В=101325 Па), получаем значение плотности сухого воздуха для заданных давления и температуры

, (3.15)

т. е. плотность воздуха прямо пропорциональна давлению и обратно пропорциональна температуре.

Плотность влажного воздуха может быть определена, как плотность сухого воздуха и водяного пара, находящихся под своими парциальными давлениями

. (3.16)

Из уравнения можно сделать вывод: так как парциальное давление водяного пара величина всегда положительная, то плотность влажного воздуха меньше плотности сухого воздуха.

При обычных условиях в помещении доля второго члена уравнения (3.16),учитывающего разницу плотности влажного и сухого воздуха, при прочих равных условиях составит всего 0,75% величины .Поэтому в инженерных расчетах в тех случаях, когда качественное различие плотности сухого и влажного воздуха не имеет значения, обычно считают, что

Абсолютная влажность воздуха – это масса водяного пара, содержащегося в 1 м влажного воздуха, или (что то же) плотность пара при его парциальном давлении и температуре воздуха.

Относительная влажность - отношение абсолютной влажности воздуха при данной температуре к максимально возможной абсолютной влажности (т. е. при полном насыщении) и данной температуре.

. (3.17)

Если температура влажного воздуха t меньше или равна температуре насыщения водяного пара t при давлении смеси, то будет равна плотности насыщенного пара при данной температуре, т. е. и значение ее определяется по таблицам насыщенного пара. Если же t_в >t_нас, при давлении смеси, то будет равна плотности перегретого водяного пара при температуре и давлении смеси. Значения в этом случае определяют из таблиц для перегретого водяного пара.

Относительная влажность может быть также представлена, как отношение парциального давления водяного пара в ненасыщенном влажном воздухе р_n к парциальному давлению водяного пара при той же температуре и полном насыщении , то есть

. (3.18)

Если p_n<p_н, то пар в воздухе перегрет, а следовательно, воздух при этом не насыщен.

Давление насыщенного водяного пара является функцией только температуры и может быть найдено по таблице, которая составлена экспериментальным путем или по формуле (для области положительных температур)

. (3.19)

При обработке воздуха и изменении его свойств в вентиляционном процессе количество сухого воздуха остается неизменным, поэтому при рассмотрении тепловлажностного состояния воздуха все показатели относят к 1 кг сухой части влажного воздуха.

Влагосодержание воздуха – количество влаги (водяных паров) в г или кг, приходящейся на 1 кг сухого воздуха. Влагосодержание d, г/кг, может быть определено по формуле

, (3.20)

т. е. влагосодержание воздуха пропорционально барометрическому давлению и является функцией только парциального давления пара.

Из уравнения (3.20) следует

, (3.21)

т. е. парциальное давление пара при данном давлении является функцией только влагосодержания.

Т. к. , то , тогда

. (3.22)

Удельная теплоемкость воздуха – это количество теплоты, которое необходимо сообщить единице массы (удельная массовая теплоемкость) или единице объема (удельная объемная теплоемкость), или молю (удельная мольная теплоемкость), чтобы повысить температуру на градус.

Соответственно или , или .

Удельные теплоемкости сухого воздуха и водяного пара в обычном для вентиляционного процесса диапазоне температур можно считать постоянными: .

Энтальпия влажного воздуха – это количество теплоты, содержащейся в нем и отнесенной к 1 кг заключенного в нем сухого воздуха, , кДж/кг.

Удельную энтальпию сухого воздуха при температуре t=0C принимают равной нулю. При произвольном значении температуры

. (3.23)

Теплота парообразования для воды при t= 0С равна 2500 кДж/кг, поэтому энтальпия пара во влажном воздухе при этой температуре равна . При произвольной температуре

. (3.24)

Энтальпия влажного воздуха складывается из энтальпии сухой его части и энтальпии водяных паров.

= (3.25)

Если ввести характеристику теплоемкости влажного воздуха

тогда . (3.26)

В результате конвективного теплообмена воздуху передается явная теплота, температура воздуха повышается и соответственно изменяется его энтальпия.

При поступлении водяного пара (при подаче пара из внешних источников) в воздух передается теплота парообразования, и энтальпия воздуха возрастает. В данном случае это происходит вследствие изменения энтальпии водяного пара, масса которого увеличивается. Температура же воздуха остается неизменной.

При температуре влажного воздуха ниже 0⁰ его энтальпия имеет отрицательное значение.

ПРИМЕРЫ:

ЗАДАЧА 3.1. Определить объем, который занимает масса воздуха G, кг, при температуре t, С и барометрическом давлении В, мм рт. ст.(табл. 3.1)

Таблица 3.1–Исходные данные к задаче 3.1

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
М, кг	500	700	1000	1200	1400	1500	1700	2000	2200	2400	2500	2800
tС	30	27	25	23	21	19	18	15	12	10	5	3
В,мм рт. ст.	720	723	725	728	731	735	738	741	745	747	749	752

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
М, кг	3000	3200	3400	3500	4000	4300	4500	4800	5000	5500	6000	6500	7000
t, С	0	-2	-5	-7	-10	-15	-17	-18	-20	-22	-24	-25	-27
В,мм рт. ст.	755	757	762	764	767	770	773	777	780	782	785	787	790

Пример. Задано М=750, t=30С; В=772 мм рт. ст.

Решение. По формуле (3.2)

;

ЗАДАЧА 3.2 Известна масса 1 м воздуха при определенных условиях (табл .3.2).

Определить плотность и удельный объем при этих условиях.

Таблица 3.2–Исходные данные к задаче 3.2

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Масса 1м воздуха, кг	1,396	1,374	1,363	1,353	1,348	1,342	1,332	1,322	1,303	1,284	1,275	1,265

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
Масса воздуха 1м, кг	1,256	1,248	1,239	1,230	1,222	1,213	1,205	1,192	1,189	1,181	1,173	1,165	1,161

Пример. Масса 1м воздуха составляет 1,226 кг.

Решение. При этих условиях плотность воздуха составляет 1,226 кг/м. Удельный объем по формуле (3.10) .

ЗАДАЧА 3.3 Определить плотность сухого воздуха при нормальном давлении и заданной температуре . (табл. 3.3)

Таблица 3.3–Исходные данные к задаче 3.3

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
,	-20	-18	-16	-14	-12	-10	-8	-6	-4	-2	2	4

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	6	8	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30

Пример. Задана температура воздуха .

Решение. Плотность сухого воздуха по формуле (3.12) составит:

ЗАДАЧА 3.4 Определить плотность сухого воздуха при заданных температуре и давлении, отличающихся от стандартных (табл. 3.4).

Таблица 3.4–Исходные данные к таблице 3.4

Вари-ант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	-20	-18	-16	-14	-12	-10	-8	-6	-4	-2	0	2
, мм, рт.ст.	720	723	725	728	731	735	738	741	745	747	749	752

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	4	6	8	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28
, мм рт. ст.	755	757	762	764	767	770	773	777	780	782	785	787	790

Пример. Задана температура воздуха , давление мм рт. ст.

Решение. По формуле (3.15) плотность сухого воздуха будет равна:

ЗАДАЧА 3.5 Определить плотность влажного воздуха при температуре , если парциальное давление водяных паров равно , мм рт. ст. (табл. 3.5). Определить, на сколько процентов плотность влажного воздуха отличается от плотности сухого воздуха.

Таблица 3.5–Исходные данные к задаче 3.5

Вари-ант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	-20	-18	-16	-14	-12	-10	-8	-6	-4	-2	0	2
рn мм рт. ст.	0,56	0,67	0,78	0,93	1,1	1,3	1,5	1,7	2,0	2,4	2,7	3,2

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	4	6	8	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28
рn мм рт. ст.	3,7	4,2	4,8	5,5	6,3	7,2	8,2	9,3	10,6	11,9	13,4	15,1	17,1

Пример. При заданных условиях: и мм рт. ст. плотность влажного воздуха, определенная по формуле (3.16), составит

Плотность сухого воздуха при этих же условиях

Расхождение

ЗАДАЧА 3.6 Определить газовую постоянную и плотность водяного пара при температуре (табл. 3.6), барометрическом давлении В=760 мм рт. ст.

Таблица 3.6–Исходные данные к задаче 3.6

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30	32

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	34	36	38	40	42	44	46	48	50	55	60	65	70

Пример. В=760 мм рт. ст.;

Решение. Газовая постоянная пара в соответствии с (3.4)

Плотность пара определенная по формуле (3.13) составит

ЗАДАЧА 3.7 Определить влагосодержание воздуха при температуре , относительной влажности и барометрическом давлении В=760 мм рт. ст. (табл. 3.7)

Таблица 3.7–Исходные данные к задаче 3.7

Вари-ант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	30	27	25	23	21	19	18	15	12	10	5	3
	30	32	34	36	38	40	42	44	46	48	50	52

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	0	-3	-4	-5	-6	-8	-10	-12	-14	-15	-16	-18	-20
	54	56	58	60	62	64	66	68	70	72	75	80	85

Пример. Заданы

Решение. По таблице, характеризующей свойства влажного воздуха (прил. 6), для находят величину парциального давления насыщенного пара

По формуле (3.22) влагосодержание составит

ЗАДАЧА 3.8 Определить парциальное давление водяного пара во влажном насыщенном воздухе и влагосодержание при различных температурах воздуха: и (табл. 3.8). Сделать вывод об изменении этих параметров при изменении температуры воздуха

Таблица 3.8–Исходные данные к задаче 3.8

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	4	5	6	7	8	9	10	9	8	7	6	5
	10	12	18	20	22	25	26	28	24	18	20	10

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
	18	24	14	15	18	25	21	23	24	26	25	28	30

Пример.

Решение. Парциальное давление водяного пара в насыщенном влажном воздухе можно определить по прил. 6 или по формуле (3.19)

При , тогда влагосодержание, определенное по формуле (3.20), составит

При

Вывод: влагосодержание насыщенного воздуха зависит от температуры: повышается с ее увеличением.

ЗАДАЧА 3.9 Определить состояние воздуха при заданной температуре и парциальном давлении в нем (табл. 3.9) В=760 мм рт. ст.

Таблица 3.9–Исходные данные к задаче 3.9

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	-20	-18	-16	-14	-12	-10	-8	-6	-4	-2	0	2
рn, мм.рт.ст.	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	2	3	5	7

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	4	6	8	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28
рn, мм. рт. ст.	8	10	12	14	16	18	20	25	30	34	36	38	40

Пример.

Решение. По приложению 6 определяем . Для

т.к. p_n<p_н, то пар в воздухе перегрет, а следовательно воздух при этом не насыщен.

ЗАДАЧА 3.10 Состояние влажного воздуха характеризуется температурой , относительной влажностью Барометрическое давление В. Найти парциальное давление пара в воздухе р_n и влагосодержание

Таблица 3.10–Исходные данные к задаче 3.10

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	5	7	9	11	12	14	15	16	18	21	22	23
	25	27	29	30	32	34	36	38	40	42	44	46
В мм. рт. ст.	730	740	770	785	782	780	777	773	767	764	762	757

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	24	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36	38
	48	50	52	54	56	58	60	62	64	66	68	70	75
В мм. рт. ст.	757	755	752	749	745	741	738	735	731	728	725	723	720

Пример.

Решение. По (прил. 6) для

Из формулы (3.18)

По формуле (3.20)

ЗАДАЧА 3.11 Задано состояние влажного воздуха:

• температура ;

• парциальное давление водяного пара

• барометрическое давление В, мм. рт. ст. (табл. 3.11)

Определить:

• относительную влажность

• влагосодержание

• плотность

Таблица 3.11–Исходные данные к задаче 3.11

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	30	28	26	24	22	21	18	16	14	12	10	8
рn , мм. рт. ст.	17,2	16,9	14,9	13,2	11,7	10,5	9,2	8,1	7,1	6,2	5,4	4,7
В, мм. рт. ст.	720	723	725	728	731	735	738	741	745	747	749	752

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	6	4	2	-2	-5	-7	-8	-10	-13	-15	-17	-19	-20
рn , мм. рт. ст.	4,1	3,6	3,1	2,2	1,6	1,5	1,4	1,3	1,1	0,92	0,77	0,66	0,55
В, мм.рт.ст.	755	757	762	764	767	770	773	777	780	782	785	787	790

Пример. Задано:

Решение. По таблице (прил. 6) при парциальное давление насыщенных водяных паров мм. рт. ст.. Относительная влажность воздуха составит

Влагосодержание по формуле (3.20) составит

Плотность воздуха определенная по формуле (3.15), составит

4 i –d - диаграмма влажного воздуха

На основе уравнений:

.

профессор Л.К. Рамзин в 1918 г. составил так называемую диаграмму, широко используемую в расчетах вентиляции, кондиционирования воздуха, осушки и других процессах, связанных с изменением состояния влажного воздуха. В диаграмме графически связаны все параметры, определяющие тепловлажностное состояние воздуха: для заданного барометрического давления. Постоянные значения (const) этих параметров представлены линиями.

В диаграмме выбраны в качестве координат параметры и . Для обеспечения четкого графического изображения параметров влажного воздуха диаграмма построена в косоугольной системе координат, где ось ординат , проведена вертикально, а ось абсцисс , под углом 135 к оси . Это позволяет расширить на диаграмме область ненасыщенного воздуха (рис. 4.1).

Для удобства ось на диаграмме не вычерчивается, а вместо нее через начало координат проводится горизонтальная вспомогательная линия, на которой откладываются значения влагосодержаний. Через полученные точки проводятся вертикали, представляющие собой линии постоянного влагосодержания .

На поле диаграммы нанесены также линии Изотермы не параллельны между собой и чем выше температура влажного воздуха, тем больше отклоняются вверх его изотермы.

Кроме линий постоянных значений на поле диаграммы нанесены линии постоянных значений относительной влажности воздуха Кривая, соответствующая , является геометрическим местом точек, соответствующих состоянию полного насыщения воздуха водяными парами (кривую иногда называют пограничной кривой). Эта кривая построена по экспериментальным данным зависимости давления водяного пара в насыщенном состоянии от температуры (эти данные приводятся в специальных таблицах термодинамического состояния, влажного воздуха, составленных

М. П. Вукаловичем).

Все поле диаграммы разделено линией на две части. Выше этой линии расположена область ненасыщенного влажного воздуха. Линия соответствует состоянию воздуха, насыщенного водяными парами. Ниже этой линии – область перенасыщенного воздуха (воздуха в метастабильном состоянии, область тумана).

Рисунок 4.1– Принципиальная схема диаграммы

Если положение изотерм и изоэнтальпий в диаграмме практически не зависит от барометрического давления В, то положение кривых меняется в зависимости от В. При повышении В линия насыщения на диаграмме смещается вверх, а при понижении – вниз, но при изменениях В в пределах эти изменения незначительны, и их можно не учитывать. Наиболее часто применяется на практике диаграмма, составленная для В=760 мм. рт. ст. или для В=745 мм. рт. ст., характерном для центральных районов России, расположенных на высоте около 200 м над уровнем моря.

В нижней части диаграммы расположена кривая, имеющая самостоятельную ось ординат. Эта кривая связывает влагосодержание d с парциальным давлением (упругостью) водяных паров . Для любой точки диаграммы соответствующее определится, если провести вниз линию по до пересечения с линией , т. к. линии постоянного парциального давления совпадают с линиями (рис. 4.1).

По контуру диаграммы построена шкала угловых коэффициентов лучей процессов изменения состояния воздуха .

На диаграмме каждая точка обозначает вполне определенное физическое состояние воздуха. Положение точки определяется любыми двумя из пяти () параметров состояния. Остальные три могут быть определены по диаграмме как производные.

Пользуясь диаграммой, можно получить еще два очень важных параметра тепловлажностного состояния воздуха: температуру точки росы воздуха и температуру мокрого термометра .

Температурой точки росы называется та температура, до которой надо охладить ненасыщенный воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении постоянного влагосодержания.

Для получения этой температуры нужно на диаграмме от точки, соответствующей данному состоянию воздуха, опустится по линии до пересечения с линией . Проходящая через точку пересечения линия будет соответствовать значению (рис. 4.1)

Температура мокрого термометра – это такая температура, которую принимает влажный воздух при достижении насыщенного состояния и сохранении постоянной энтальпии воздуха, равной начальной, т. е. это предельная температура адиабатического охлаждения.

В диаграмме температуре соответствует линия , проходящая через точку пересечения линии заданного состояния воздуха с линией (рис. 4.1).

ПРИМЕРЫ:

ЗАДАЧА 4.1. Известна температура внутреннего воздуха в помещении t, ⁰С, и относительная влажность φ %. С помощью i-d диаграммы (табл. 4.1) определить остальные параметры, характеризующие состояние воздуха в помещении.

Таблица 4.1–Исходные данные к задаче 4.1

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
t, 0С	22	23	24	21	22	23	19	20	21	17	18	19	16	17
φ, %	60	45	40	60	50	40	60	55	40	55	50	40	60	55

Вариант	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
t, 0С	18	23	24	25	22	23	24	20	21	22	19
φ, %	40	60	50	40	55	50	40	60	55	40	60

Пример: t = 20 ⁰C, φ = 40 %.

Решение: По заданным значениям t и φ на i = d диаграмме строим точку, соответствующую состоянию воздуха в помещении. По положению точки находим остальные параметры:

ЗАДАЧА 4.2. Состояние влажного воздуха характеризуется параметрами t и d (табл. 4.2). С помощью i – d диаграммы определить φ, i, р_н, t_р и t_м.

Таблица 4.2–Исходные данные к задаче 4.2

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
t, 0С	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	20
d,г/кг	6	6,5	8	7	7	8	9	10	11	12	13	10	9	10

Вариант	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
t, 0С	21	22	23	20	19	24	25	26	27	28	29
d,г/кг	11	12	9	5	9	10	13	12	6	7	8

Пример: .

Решение: По заданным значениям t и d на i – d диаграмме строим точку, соответствующую данному состоянию воздуха. По положению точки определяем остальные параметры:

ЗАДАЧА 4.3. Известна температура мокрого термометра t_м, ⁰С, температура сухого термометра t_с, ⁰С (табл. 4.3). Барометрическое давление В = 760 мм рт. ст. Определить относительную влажность воздуха φ.

Таблица 4.3–Исходные данные к задаче 4.3

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
tм , 0С	10	11	12	13	14	15	16	17	10	11	12	13	14	15
tс , 0С	15	16	17	18	19	20	21	22	16	17	18	19	20	21

Вариант	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
tм , 0С	16	17	18	19	20	21	22	10	11	12	13
tс , 0С	22	23	21	22	25	26	27	14	15	16	18

Пример: t_м= 20 ⁰С, t_с= 30 ⁰С.

Решение: По изотерме t_м= 20 ⁰ движемся до пересечения с (рис. 4.2).

Получаем точку А. От точки поднимаемся по до пересечения с изотермой , получаем точку Б. Относительная влажность в точке Б

Рисунок 4.2–К задаче 4.3

ЗАДАЧА 4.4. Пользуясь диаграммой, найти парциальное давление водяных паров в воздухе при относительной влажности и , если температура воздуха t (табл. 4.4) В=760 мм. рт. ст.

Таблица 4.4 - Исходные данные к задаче 4.4

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	40	45	50	55	60	70	75	70	60	55	50	45
	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	40	45	50	55	60	70	60	55	50	45	40	50	60
	27	28	29	30	15	16	17	18	19	20	22	24	26

Пример.

Решение. По изотерме движемся до пересечения с (точка А) и с (точка Б) (рис. 4.3). Из полученных точек по опускаемся до пересечения с линией парциального давления водяного пара и определяем значения .

Рисунок 4.3 – К задаче 4.4

ЗАДАЧА 4.5. Если температура воздуха по сухому термометру , а температура точки росы (табл. 4.5), то чему равна температура по мокрому термометру .

Таблица 4.5–Исходные данные к задаче 4.5

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	15	16	17	18	19	20	21	22	24	25	26	27
	8	9	10	11	12	13	14	15	14	13	12	11

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	28	29	30	31	32	33	34	35	30	31	32	22	20
	10	9	8	10	11	12	13	14	9	10	13	11	9

Пример.

Решение. По изотерме движемся до пересечения с , получаем точку А (рис. 4.4). Из точки А по поднимаемся вверх до пересечения с изотермой , получаем точку Б. На пересечении с и получаем точку мокрого термометра (точка С).

Рисунок 4.4– К задаче 4.5

ЗАДАЧА 4.6 Если температура точки росы , а температура сухого термометра (табл. 4.6), то чему равна относительная влажность воздуха , и энтальпия .

Таблица 4.6–Исходные данные к задаче 4.6

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	11
	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	12	13	14	15	16	17	18	19	20	5	8	10	12
	27	28	29	30	31	32	33	34	35	17	20	22	24

Пример.

Решение. Точку росы получаем на пересечении и . Из нее по поднимаемся вверх до пересечения с изотермой . Для полученной точки , (рис. 4.5).

Рисунок 4.5– К задаче 4.6

ЗАДАЧА 4.7 Во время отопительного сезона надо нагреть воздух от температуры сухого термометра и температуры мокрого термометра до температур соответственно (табл. 4.7). Определить количество явной теплоты, которое необходимо подвести к 1кг сухого воздуха.

Таблица 4.7–Исходные данные к задаче 4.7

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	19	21	19,5	24	22	22	26	20,2	26	25	20	21
	15	16	16	20	18,5	17	19	15,5	17,5	21	16,5	15
	23	26	25	25,8	26	25	28,8	23	29	27,5	23	24
	16,5	17,5	18	20,5	20,9	18	20	16,5	18,5	21,7	17,5	16,2

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	25,5	23	21	19,3	20	19	21	14	12	22	21	20	23
	19,5	16	14	16,1	14,5	14	14	12,8	8	10	12	12,5	12,8
	27,5	29	29	30	28	25	27	20	18	30	28	26,5	29
	20	18	16,8	19,5	17,5	16	16	15,5	10,8	13,2	14,5	15	15

Пример.

Решение. На диаграмме строим точку 1, соответствующую начальному состоянию воздуха () и точку 2, соответствующую состоянию воздуха после нагрева () (рис. 4.6). Соответственно находим - это изменение теплоты, являющееся изменением количества только сухой теплоты, т. к. нет изменения влагосодержания.

Рисунок 4.6– К задаче 4.7

ЗАДАЧА 4.8 Воздух имеющий параметры , должен быть обработан так, чтобы его параметры стали , . (табл. 4.8)

Определить необходимое количество добавляемой скрытой теплоты и количества добавляемой влаги.

Таблица 4.8–Исходные данные к задаче 4.8

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	19	20	21	19,5	18	22	19	20,5	17	23	21,5	20
	11,2	14,2	16,8	19	17,2	14,3	15	19,5	15	11,5	12	18
	15	16,5	19,5	16,2	12,5	17,8	11,2	11,5	10,3	17,2	18,5	12,5

Вариант	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	16,5	23	24	18,5	16	19,5	14	23,5	15	21	17	22	18
	9,5	20	11,5	10,8	15,5	12	5,5	10,8	5,8	18,5	6,8	19,5	8
	14,5	12,8	19,5	15,8	8	14,5	12	18	12,5	14	15,5	12,5	15,8

Пример.

Решение. На диаграмме строим точку 1, соответствующую начальному состоянию воздуха () и точку 2, соответствующую состоянию обработанного воздуха () (рис. 4.7).

Соответственно находим .

Количество влаги, которую следует добавить к обрабатывающему воздуху, составит г/кг. Количество теплоты, добавляемой к этому воздуху, составит .

Это изменение теплоты является изменением количества только скрытой теплоты, т. к. нет изменения температуры.

Рисунок 4.7 –К задаче 4.8