22.Влажный воздух. Основные определения

Влажный воздух – смесь сухого воздуха и водяного пара.

Водяной пар, содержащийся во влажном воздухе можно рассматривать как идеальный газ. Поэтому к влажному воздуху можно применить закон Дальтона: ,

где р_в и р_п – парциальные давления сухого воздуха и водяного пара в смеси.

Содержание водяного пара во влажном воздухе может быть. различным и характеризуется количеством пара в килограммах, приходящимся на 1 м³ влажного воздуха. Эта величина называется абсолютной влажностью воздуха.

Абсолютная влажность воздуха численно равна плотности содержащегося в нем водяного пара ρ при парциальном давлении его в воздухе р_n и температуре воздуха t.

Рассмотрим в – диаграмме различные состояния водяного пара во влажном воздухе при давлении последнего, р авном р (рис. 8.2).

Предположим, что состояние его характеризуется точкой 1. В этом случае температура влажного воздуха t₁меньше, чем температура насыщения водяного пара при давлении р, т. е. меньше, чем t_нр, а парциальное давление пара в воздухе р_п меньше, чем давление насыщения р_н при температуре t₁. Влажный воздух в таком состоянии, когда содержащийся в нем пар перегрет; называется ненасыщенным, потому что количество пара в нём при заданной температуре t₁ может быть и больше, чем ρ_п. В этом легко убедиться, перемещав точку 1 вверх по изотерме t₁. Величина при этом будет уменьшаться следовательно, величина ρ_п – увеличиваться.

Максимально возможное содержание водяного пара в воздухе при температуре t₁ будет иметь место в том случае, когда парциальное давление пара р_п станет равным р_н (точка 2). Очевидно, оно будет равно плотности сухого насыщенного пара при давлении р_н и температуре t₁. В этом случае влажный воздух будет представлять собой смесь сухого воздуха и сухого насыщенного пара. Такой воздух называется насыщенным.

Диаграмма показывает, что с повышением температуры насыщенного влажного воздуха парциальное давление пара в нем р_н, возрастает и при

t= t _нр получаем р_н = р, т. е. при этой температуре состояние насыщения достигается в том случае, если сухого воздуха в смеси не будет вообще (р_в=0) и она будет представлять собой фактически лишь один сухой насыщенный пар (точка 3). Иными словами, любая смесь сухого воздуха с паром при температуре t_нр является ненасыщенным влажным воздухом. Максимально возможное содержание пара в этом случае равно плотности пара при параметрах р и t_нр.

23. Id – диаграмма влажного воздуха

Влагосодержание d – отношение массы водяного пара к массе воздуха смеси.

,

Рабочая часть диаграммы φ.

Для расчётов параметров влажного воздуха в id диаграмме необходимо знать значения температур сухого и влажного воздуха определяющегося по психрометру.

24.Термодинамический анализ работы компрессора, многоступенчатое сжатие в компрессорах.

Сущность термодинамического процесса во всех компрессорах одинакова. В идеальном компрессоре происходит процесс политропного сжатия рабочего тела.

1-2 процесс политропного сжатия. Работа l_т, затрачиваемая на сжатие, является величиной отрицательной и изображается площадью 1-2-5-6-1.

Представим себе два крайних случая:

1) Будим считать процесс адиабатным, т.е. без теплообмена между раб. телом и окруж. средой. Линия процесса 1-3, работа изображается площадью 1-3-5-6-1,

2) Будим считать стенки компрессора идеально теплопроводными, а процесс сжатия изотермическим. Линия процесса 1-4, работа изобразится площадью 1-4-5-6-1.

Рассмотрение -диаграммы показывает, что затрата технической работы при адиабатном сжатии будет наибольшей, а при изотермическом сжатии получается наименьшей. Этим определяется техническая целесообразность устройства водяного охлаждения стенок компрессора.

Полностью охладить компрессор невозможно. Поэтому более реальным является процесс политропного сжатия, при котором кривая процесса сжатия располагается между адиабатой и изотермой, т. е. показатель политропы .

Техническая работа затраченная на привод

Количество отводимой теплоты

Многоступенчатое сжатие:

Политропное сжатие, как и адиабатное, сопровождается повышением температуры и при больших степенях сжатия конечная температура получается недопустимо высокой даже при интенсивном искусственном охлождении.

П оэтому при необходимости получения высокого давления компрессоры выполняются многоступенчатыми, и после каждой ступени рабочее тело поступает в холодильник, где охлаждается при постоянном давлении до исходной температуры.