НП "Инженеры по отоплению вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике" (НП "АВОК")

АВОК СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ

Влажный воздух abok справочное пособие - 1 – 2004

Разработан творческим коллективом Некоммерческого Партнерства "Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике" (НП "АВОК") канд. техн. наук М.Г. Тарабанов (НИЦ "Инвент"), канд. техн. наук В.Д. Коркин (СПбГАИЖСА), В.Ф. Сергеев (НИЦ "Инвент")

Внесен Комитетом по техническому нормированию, стандартизации и сертификации НП "АВОК".

Замечания и предложения направлять по адресу: 107031, Москва, ул. Рождественка, д. 11, МАрхИ, АВОК или по e-mail: standard@abok.ru

Предисловие

В справочном пособии изложены основные законы термодинамики идеальных газов и смесей, используемые в технике вентиляции и кондиционирования воздуха, даны определения основных параметров влажного воздуха и расчетные зависимости для их вычисления с примерами расчетов. Подробно рассмотрены построения процессов тепловлажностной обработки влажного воздуха на J-d диаграмме. Приведены таблицы значений давления насыщенного водяного пара над поверхностью льда и чистой воды, а также значений влагосодержания насыщенного влажного воздуха при барометрическом давлении 99 и 101 кПа.

К стандарту приложены J-d диаграммы влажного воздуха для интервала температур от -40 до +60 °С и значения влагосодержания до 30 г/кг св. при барометрическом давлении 99 и 101 кПа. При построении J-d диаграмм масштабы J и d выбраны таким образом, чтобы получить широкое рабочее поле для построения процессов изменения параметров влажного воздуха наиболее характерных для систем вентиляции и кондиционирования воздуха жилых, общественных и промышленных зданий.

В справочном пособии использованы некоторые расчетные зависимости и табличные материалы из справочника ASHRAE.

Настоящее справочное пособие является первой в отечественной практике попыткой систематизировать определения и расчетные зависимости основных параметров влажного воздуха и привести их в соответствие с международными стандартами.

Справочное пособие предназначено для специалистов по проектированию, наладке и эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха и студентов высших учебных заведений.

1. Основные положения термодинамики идеальных газов

1.1. Основные понятия

Термодинамической системой называется совокупность материальных тел в ограниченной области пространства, являющихся объектом изучения и находящихся во взаимодействии с окружающей средой.

Система отделяется от внешней среды материальной или воображаемой поверхностью - границей системы, которая может быть закрытой, т.е. непроницаемой для вещества, или открытой, если граница системы проницаема для вещества.

Если граница системы непроницаема для вещества и не допускает обмена с окружающей средой как теплотой, так и работой, то такая термодинамическая система называется изолированной.

Система называется неизолированной, если она допускает обмен с внешней средой и теплотой, и работой.

Система, имеющая во всех своих частях однородный состав и физические свойства, называется однородной.

Однородная термодинамическая система, внутри которой нет поверхности раздела фаз, называется гомогенной.

Система из двух или более фаз называется гетерогенной.

Примером гомогенной системы является атмосферный воздух, состоящий из смеси различных газов и водяного пара, а гетерогенной системы - туман, когда наряду с газовой фазой в системе присутствует жидкая (взвешенные капли воды) или твердая (кристаллы льда) фазы.

Термодинамическая система описывается рядом термодинамических величин, характеризующих ее свойства.

При устойчивом состоянии системы эти величины называются параметрами состояния.

Внутренние параметры характеризуют внутреннее состояние системы, к ним относятся давление, температура, объем и др.

Внешние параметры определяют положение системы (ее координаты) во внешних силовых полях и ее скорость.

Внутренние параметры подразделяются на интенсивные и экстенсивные. Интенсивные - это те параметры, величина которых не зависит от размеров или массы системы, например, давление, температура, удельный объем, удельная теплоемкость.

Параметры состояния, значения которых определяются суммой параметров состояния составляющих частей условно разделенной системы, называются экстенсивными. Примером экстенсивных параметров состояния являются объем и масса.

Для характеристики конкретных условий, в которых находится данная система, или процесса, идущего в системе, обычно необходимо знать такие интенсивные параметры состояния, как удельный объем, давление, абсолютная температура.

Удельный объем v - это отношение объема к его массе, т.е. объем единицы массы

, (1.1)

где V - объем, занимаемый системой, м³;

m - масса вещества системы, кг.

Масса вещества, содержащаяся в единице объема, или величина, обратная удельному объему, называется плотностью (, кг/м³)

. (1.2)

Давление - отношение нормальной составляющей силы, действующей на заданную поверхность, к площади этой поверхности (Р, Па = Н/м²)

, (1.3)

где F_н - нормальная составляющая силы, Н;

S - площадь поверхности, нормальной к действующей силе, м².

Температура (Т, К) - величина, характеризующая степень нагретости тела. Она представляет собой меру средней кинетической энергии поступательного движения молекул.

В настоящее время используются температурная шкала Цельсия и термодинамическая шкала температур, основанная на втором законе термодинамики. Между температурами, выраженными в Кельвинах и градусах Цельсия, имеется следующее соотношение

Т, К = 273,15 + t°C. (1.4)

Заметим, что параметром состояния является абсолютная температура, выраженная в Кельвинах, но градус абсолютной шкалы численно равен градусу шкалы Цельсия, так что dT = dt.

Состояние термодинамической системы может быть равновесным и неравновесным. Равновесным называют такое состояние системы, при котором во всех точках ее объема все параметры состояния и физические свойства одинаковы (давление, температура, удельный объем и др.), иными словами, система находится в термодинамическом равновесии, если при изоляции ее от воздействия внешней среды параметры состояния системы не изменяются.