Termodinamički parametri vlažnog zraka. Glavne karakteristike vlažnog klima uređaja Proces hlađenja vazduhom

stanje vlažan zrak određuje se nizom parametara: temperatura zraka t in, relativna vlažnost u%, brzina vazduha V u m / s, koncentracija štetnih nečistoća C mg / m 3, sadržaj vlage d g / kg, sadržaj toplote I kJ / kg.

Relativna vlažnost u frakcijama ili u% pokazuje stepen zasićenja vazduha vodenom parom u odnosu na stanje potpune zasićenosti i jednak je odnosu pritiska P p vodene pare u nezasićenom vlažnom vazduhu prema parcijalnom pritisku P p N. vodena para u zasićenom vlažnom vazduhu pri istoj temperaturi i barometarskom pritisku:

d \u003d ili d \u003d 623, g / kg, (1.2)

gdje je B barometarski pritisak vazduha, jednak zbroju parcijalnih pritisaka suvog vazduha R S.V. i vodene pare R P.

Parcijalni pritisak zasićene vodene pare ovisi o temperaturi:

KJ / kg, (1,4)

gdje je sa B - toplotni kapacitet suvog zraka jednak 1.005;

c P - toplotni kapacitet vodene pare jednak 1,8;

r - specifična toplota isparavanja, jednaka 2500;

I \u003d 1,005t + (2500 + 1,8t) d * 10 -3, kJ / kg. (1.5)

I-d dijagram vlažnog zraka. Izgradnja glavnih procesa promjene stanja zraka. Tačka rose i mokar termometar. Nagib i njegov odnos sa protokom toplote i vlage u prostoriju

I-d dijagram vlažnog zraka glavni je alat za izgradnju procesa promjene njegovih parametara. I-d dijagram zasnovan je na nekoliko jednadžbi: sadržaj topline vlažnog zraka:

I \u003d 1.005 * t + (2500 + 1.8 * t) * d / 1000, kJ / kg (1.6)

zauzvrat, pritisak vodene pare:

pritisak vodene pare koja zasićuje zrak:

Pa (Filneijeva formula), (1.9)

a - relativna vlažnost vazduha,%.

Zauzvrat, formula 1.7 uključuje barometarski pritisak P bar, koji je različit za različita područja građevine, stoga je za preciznu izgradnju procesa potreban I-d dijagram za svako područje.

I-d dijagram (slika 1.1) ima kosi koordinatni sistem za povećanje radne površine koja se može pripisati vlažnom zraku i leži iznad crte \u003d 100%. Ugao otvaranja može biti različit (135 - 150ê).

I-d karta povezuje 5 parametara vlažnog zraka: sadržaj toplote i vlage, temperaturu, relativnu vlažnost i zasićenost pritiska vodene pare. Poznavajući dva od njih, sve ostale možete odrediti prema položaju tačke.

Glavni karakteristični procesi u I-d dijagramu su:

Zagrijavanje zraka prema d \u003d const (bez povećanja sadržaja vlage) Slika 1.1, točke 1-2. U stvarnim uvjetima ovo je zagrijavanje zraka u grijaču. Povećava se temperatura i sadržaj toplote. Relativna vlažnost zraka se smanjuje.

Vazdušno hlađenje prema d \u003d const. Tačke 1-3 na slici 1.1. Ovaj proces se odvija u hladnjaku površinskog zraka. Temperatura i sadržaj toplote se smanjuju. Povećava se relativna vlažnost zraka. Ako nastavite s hlađenjem, postupak će doseći liniju \u003d 100% (točka 4) i, bez prelaska crte, ići će duž nje, oslobađajući vlagu iz zraka (točka 5) u količini (d 4 -d 5) g / kg. Sušenje na zraku temelji se na ovom fenomenu. U stvarnim uvjetima proces ne doseže \u003d 100%, a konačna relativna vlažnost zraka ovisi o početnoj vrijednosti. Prema profesoru Kokorinu O. Ya. za hladnjake površinskog zraka:

max \u003d 88% na početku pokretanja \u003d 45%

max \u003d 92% s početnih 45%< нач 70%

max \u003d 98% s početnim startom\u003e 70%.

Na I-d dijagramu postupak hlađenja i sušenja označen je pravom linijom povezujući tačke 1 i 5.

Međutim, susret sa \u003d 100% rashladnog voda na d \u003d const ima svoje ime - to je tačka rose. Položaj ove točke može lako odrediti temperaturu rosišta.

Izotermni proces t \u003d const (linija 1-6 na slici 1.1). Svi parametri se povećavaju. Povećavaju se i toplota, sadržaj vlage i relativna vlažnost. U stvarnim uvjetima ovo je vlaženje zraka parom. Mala količina osjetljive topline koju uvodi para obično se ne uzima u obzir pri dizajniranju postupka, jer je beznačajna. Međutim, takvo ovlaživanje prilično je energetski intenzivno.

Adijabatski proces I \u003d const (linija 1-7 na slici 1.1). Temperatura zraka se smanjuje, sadržaj vlage i relativna vlažnost se povećavaju. Postupak se izvodi direktnim kontaktom zraka i vode, prolazeći ili kroz navodnjavanu mlaznicu ili kroz komoru mlaznice.

Na dubini navodnjavane mlaznice od 100 mm moguće je dobiti zrak s relativnom vlažnošću od 45% s početnom vlažnošću od 10%, mlaznica s dubinom od 200 mm daje \u003d 70%, a 300 mm - \u003d 90% (prema podacima komora VEZA ćelijske blokade za vlaženje). Prolazeći kroz komoru mlaznice, vazduh se vlaži do vrednosti od 90 - 95%, ali sa znatno većom potrošnjom energije za prskanje vode nego u navodnjavanim mlaznicama.

Nastavljajući liniju I \u003d const do \u003d 100%, dobivamo točku (i temperaturu) mokrog termometra, to je točka ravnoteže kada zrak dolazi u kontakt s vodom.

Međutim, na uređajima u kojima postoji kontakt zraka i vode, posebno u adijabatskom ciklusu, može nastati patogena flora, pa su takvi uređaji zabranjeni za upotrebu u brojnim medicinskim i prehrambenim industrijama.

U zemljama s vrućom i suvom klimom uređaji zasnovani na adijabatskom ovlaživanju vrlo su česti. Na primjer, u Bagdadu, pri dnevnoj temperaturi u junu - julu od 46 ° C i relativnoj vlažnosti od 10%, takav hladnjak može smanjiti temperaturu dovodnog vazduha na 23 ° C i, s 10-20 puta izmjene zraka u sobi, doseći unutrašnju temperaturu od 26 ° C i relativnu vlažnost od 60-70%.

Uz postojeću metodologiju za konstruiranje procesa na I-d dijagramu vlažnog zraka, nazivi referentnih točaka dobili su sljedeću skraćenicu:

H - tačka vanjskog zraka;

B - tačka unutrašnjeg vazduha;

K - tačka nakon zagrijavanja zraka u grijaču;

P - tačka dovodnog vazduha;

Y - tačka vazduha uklonjena iz prostorije;

O - tačka ohlađenog vazduha;

S - tačka smeše vazduha dva različita parametra i mase;

TP - tačka rose;

TM je točka mokrog termometra, koji će pratiti sve daljnje konstrukcije.

Kada se miješa zrak dvaju parametara, linija smjese ići će pravocrtno povezujući ove parametre, a točka smjese ležati će na udaljenosti obrnuto proporcionalnoj masama miješanog zraka.

KJ / kg, (1,10)

G / kg. (1.11)

Uz istovremeno ispuštanje viška toplote i vlage u prostoriju, što se obično događa kada su ljudi u sobi, zrak će se zagrijavati i vlažiti duž linije koja se naziva nagib (ili procesna greda, ili odnos toplote i vlažnosti) e:

KJ / kgN 2 O, (1,12)

q n - ukupna količina ukupne toplote, kJ / h;

W je ukupna količina vlage, kg / h.

Kada? Q n \u003d 0 e \u003d 0.

Kada? W \u003d 0 e\u003e? (Slika 1.2)

Dakle, I-d dijagram u odnosu na unutrašnji zrak (ili na drugu tačku) podijeljen je u četiri kvadranta:

Tj. Od? do 0 je grejanje i vlaženje;

IIe od 0 do -? - hlađenje i vlaženje;

IIIe od -? do 0 - hlađenje i sušenje;

IVe od 0 do? - grijanje i sušenje - ne koristi se u ventilaciji i klimatizaciji.

Da biste precizno nacrtali procesnu gredu na dijagramu Id, trebali biste uzeti vrijednost e u kJ / gH 2 O, te narisati sadržaj vlage d \u003d 1, ili 10 g na os, a na osi sadržaj toplote u kJ / kg koji odgovara e i rezultirajuću tačku povezati s tačkom 0 ID grafikona.

Procesi koji nisu osnovni nazivaju se politropnim.

Izotermni proces t \u003d const karakterizira vrijednost e \u003d 2530 kJ / kg.

Slika 1.1

Slika 1.2 I-d dijagram vlažnog zraka. Osnovni procesi

Apsolutna vlažnost zraka ρ p, kg / m, je masa vodene pare sadržane u 1 m 3 vlažnog zraka, tj. apsolutna vlažnost zraka je numerički jednaka gustini pare pri danom parcijalnom tlaku P p i temperaturi smjese t.

Sadržaj vlage je odnos mase pare i mase suvog vazduha sadržane u istoj zapremini vlažnog plina. Zbog malih vrijednosti mase pare u vlažnom zraku, sadržaj vlage izražen je u gramima na 1 kg suhog zraka i označen sa d. Relativna vlažnost φ je stepen zasićenja gasa parom i izražava se odnosom apsolutne vlažnosti ρ n do maksimuma moguće pri istim pritiscima i temperaturama ρ n.

Pozivajući se na proizvoljnu zapreminu vlažnog zraka V, koji sadrži D p kg, vodene pare i L kg, suh zrak pri barometarskom pritisku P b i apsolutnu temperaturu T, možemo napisati:

(5.2)

(5.3)

(5.4)

Ako se vlažni zrak smatra smjesom idealnih plinova za koje vrijedi Daltonov zakon, P b \u003d R v + R p, i Clapeyronova jednadžba, PV \u003d G ∙ R ∙ T, tada za nezasićeni zrak:

(5.5)

za zasićeni vazduh:

(5.6)

gdje je D p, D n - masa pare u nezasićenim i zasićenim stanjima vazduha;
R p - gasna konstantna para.

Odakle slijedi:

(5.7)

Iz jednačina stanja napisanih za zrak i paru dobiva se:

(5.9)

Odnos plinskih konstanti zraka i pare je 0,622, tada:

Budući da u procesima izmjene topline uz sudjelovanje vlažnog zraka masa njegovog suhog dijela ostaje nepromijenjena, pri izračunu toplinskog inženjerstva pogodno je koristiti entalpiju vlažnog zraka H, \u200b\u200bkoja se odnosi na masu suhog zraka:

gde je S v - prosečna specifična toplota suvog vazduha u temperaturnom opsegu 0 ÷ 100 o S, (S v \u003d 1.005 kJ / kg ∙ K); C p - prosečna specifična toplota vodene pare (C p \u003d 1,807 kJ / kg ∙ K).

Slika promjene stanja vlažnog plina u industrijskim postrojenjima prikazana je na H-d dijagramu (slika 5.3).

H-d-dijagram je grafički prikaz odabranog barometarskog pritiska glavnih parametara zraka (H, d, t, φ, P p). Za praktičnost praktične upotrebe H-d-dijagrama koristi se kosi koordinatni sistem u kojem su linije H \u003d const smještene pod uglom b \u003d 135 o prema vertikali.

Slika 5.3 - Konstrukcija linija t \u003d const, P p i φ \u003d 100% u H-d dijagramu

Tačka a odgovara H \u003d 0. Od tačke a na prihvaćenoj skali polaže se pozitivna vrijednost entalpije, a prema dolje negativna vrijednost koja odgovara negativnim vrijednostima temperatura. Da biste nacrtali liniju t \u003d const, upotrijebite jednadžbu H \u003d 1,0t + 0,001d (2493 + 1,97t). Ugao α između izoterme t \u003d 0 i izenthalpe H \u003d 0 određuje se iz jednadžbe:

Dakle, α≈45 °, a izoterma t \u003d 0 o S je vodoravna linija.

Za t\u003e 0, svaka izoterma se crta u dvije točke (izoterma t 1 u točkama b i u). S porastom temperature, komponenta entalpije povećava, što dovodi do kršenja paralelizma izotermi.

Da bi se nacrtala linija φ \u003d const, primjenjuje se linija djelomičnog tlaka pare na određenoj skali, ovisno o sadržaju vlage. P p ovisi o zračnom tlaku, pa je dijagram izgrađen za P b \u003d const.

Linija parcijalnog pritiska izgrađena je prema jednačini:

(5.11)

Postavljanjem vrijednosti d 1, d 2 i određivanjem P p1 P p2, pronađite točke d, d ..., koje se spajaju, dobivaju liniju parcijalnog pritiska vodene pare.

Konstrukcija linija φ \u003d const započinje linijom φ \u003d 1 (P p \u003d P s). Koristeći termodinamičke tablice vodene pare, za nekoliko proizvoljnih temperatura t 1, t 2 ... odgovarajuće vrijednosti P s 1, P s 2 ... Tačke presjeka izotermi t 1, t 2 ... s linijama d \u003d const koje odgovaraju P s 1, P s 2 ..., odredite liniju zasićenja φ \u003d 1. Područje dijagrama koje leži iznad krivulje φ \u003d 1 karakterizira nezasićeni zrak; područje dijagrama ispod φ \u003d 1 karakterizira zrak u zasićenom stanju. Izoterme u području ispod linije φ \u003d 1 (u području magle), prekidaju se i imaju pravac koji se podudara s H \u003d const.

Postavljajući različitu relativnu vlažnost i izračunavajući istovremeno P p \u003d φP s, crte φ \u003d const crtaju se na isti način kao i linija φ \u003d 1.

Pri t \u003d 99,4 o S, što odgovara tački ključanja vode na atmosferski pritisak, krivulje φ \u003d const prolaze kroz prekid, jer je pri t≥99,4 o S P p max \u003d P b. Ako , tada izoterme odstupaju lijevo od vertikale i ako , linije φ \u003d const bit će vertikalne.

Kada se vlažni zrak zagrije u rekuperativnom izmjenjivaču toplote, temperatura i entalpija se povećavaju, a relativna vlažnost smanjuje. Odnos masa vlage i suvog zraka ostaje nepromijenjen (d \u003d const) - postupak 1-2 (slika 5.4 a).

U procesu hlađenja vazduha u rekuperativnom HA temperatura i entalpija se smanjuju, relativna vlažnost se povećava, a sadržaj vlage d ostaje nepromijenjen (postupak 1-3). Daljnjim hlađenjem zrak postiže potpuno zasićenje, φ \u003d 1, točka 4. Temperatura t 4 naziva se temperatura rosišta. Kada se temperatura smanji sa t 4 na t 5, vodena para (delimično) se kondenzuje, stvara se magla i sadržaj vlage opada. U tom će slučaju stanje zraka odgovarati zasićenju na određenoj temperaturi, tj. Proces će se odvijati duž linije φ \u003d 1. Kapljica vlage d 1 - d 5 uklanja se iz zraka.

Slika 5.4 - Glavni procesi promjene stanja zraka u H-d-karta

Kod miješanja zraka dva stanja, entalpija smjese je H cm:

Omjer miješanja k \u003d L 2 / L 1

i entalpija
(5.13)

Na H-d dijagramu točka smjese leži na ravnoj liniji koja spaja točke 1 i 2 kao k → ~ H cm \u003d H 2, kao k → 0, H cm → H 1. Moguć je slučaj kada je stanje smjese u području prezasićenih zraka. U tom slučaju nastaje magla. Tačka smjese provodi se duž linije H \u003d const do linije φ \u003d 100%, dio kapljice vlage ∆d ispada (slika 5.4 b).

Oko nas atmosferski vazduh je smjesa plinova. Gotovo je uvijek mokro. Vodena para, za razliku od ostalih komponenata smjese, može biti u zraku, i u pregrijanom i u zasićenom stanju. Sadržaj vodene pare u vazduhu se menja, kako u procesu obrade vlage u dovodnim ventilacionim sistemima i klima uređajima, tako i pri asimilaciji vlage u sobi vazduhom. Suvi deo vlažnog vazduha obično sadrži (zapreminski): oko 75% azota, 21% kiseonika, 0,03% ugljen-dioksida i malu količinu inertnih gasova - argon, neon, helij, ksenon, kripton), vodonik, ozon i druge. Navedene komponente plinske smjese zraka čine njen suhi dio, drugi dio vazdušna masa to je vodena para.

Zrak se posmatra kao mješavina idealnih plinova, koji vam omogućava da koristite zakone termodinamike za dobivanje dizajnerskih formula.

Prema Daltonovom zakonu, svaki plin u smjesi, koji čini zrak, zauzima vlastiti volumen, ima svoj parcijalni pritisak

P i ,

i ima istu temperaturu sa ostalim plinovima u ovoj smjesi.

Pažnja! Važna definicija:

Zbir parcijalnih pritisaka svake od komponenata smjese jednak je ukupnom zračnom tlaku.

B \u003d Σ P i, Pa.

Razmotrite koncept onoga što jeste parcijalni pritisak ?

Parcijalni pritisak - ovo je pritisak koji bi plin imao u sastavu ove smjese da je u istoj količini, u istoj zapremini i na istoj temperaturi kao u smjesi.

Pri izračunavanju ventilacije vlažni zrak smatramo binarnom smjesom, tj. mješavina dva plina koja se sastoji od vodene pare i suvog dijela zraka. Suhi dio zraka konvencionalno uzimamo kao homogen plin.

Na ovaj način, barometarski pritisak jednak zbroju parcijalnih pritisaka suvog vazduha P r.v. i vodene pare P n , tj.

B \u003d P r.v. + P n

U normalnim zatvorenim uvjetima kada je pritisak vodene pare R str približno jednako 15 mm. rt. Čl., Udio drugog člana P r.v. u formuli barometrijskog pritiska, uzimajući u obzir razliku u gustini vlažnog i suhog zraka, uz ostale jednake uvjete, ona iznosi samo 0,75% vrijednosti gustine suhog zraka ρ r.v. ... Stoga se u našim inženjerskim proračunima pretpostavlja da

ρ zrak. \u003d ρ r.v.

ρ zrak. \u003d ρ r.v.

Kada se u procesima ventilacije promijeni vlažnost zraka, masa njenog suvog dijela ostaje nepromijenjena. Na osnovu toga, uobičajeno je upućivati \u200b\u200bna masu vodene pare sadržane u zraku 1 kg. suvi dio zraka.

Idemo direktno na one fizičke veličine koje određuju parametre vlažnog zraka. Kombinacija ovih parametara određuje stanje vlažnog zraka:

je veličina koja karakterizira stepen telesne toplote... To je mjera prosječne kinetičke energije translacijskog gibanja molekula. Trenutno se koriste Celzijeva temperaturna skala i Kelvin termodinamička temperaturna skala, koje se temelje na drugom zakonu termodinamike. Postoji veza između temperatura izraženih u Kelvinima i Celzijusima, naime:

T, K \u003d 273,15 + t ° C

Važno je napomenuti da je parametar stanja apsolutna temperatura, izražena u Kelvinima, ali je stepen apsolutne skale numerički jednak stepenu Celzijusa, tj.

dT \u003d dt.

Vlažnost zraka karakterizira masa vodene pare koja se u njoj nalazi. Naziva se masa vodene pare u gramima po 1 kg suvog dijela vlažnog zraka sadržaj vlage u zraku d, g / kg.

Količina d jednako je:

gdje: B - barometarski pritisak jednak zbroju parcijalnih pritisaka suvog vazduha.
P r.v. i vodene pare P n ;
P n - parcijalni pritisak vodene pare u nezasićenom vlažnom vazduhu.

Količina φ jednak omjeru parcijalnog pritiska vodene pare u nezasićenom vlažnom zraku Str. do parcijalnog pritiska vodene pare u zasićenom vlažnom vazduhu P n.p. na istoj temperaturi i barometarskom pritisku, tj.

Pri relativnoj vlažnosti od 100%, zrak je potpuno zasićen vodenom parom, i on je tzv zasićeni vlažni zrak , a vodena para sadržana u ovom zraku je u zasićenom stanju.

Ako φ < 100%, tada zrak sadrži vodenu paru u pregrijanom stanju i naziva se nezasićeni vlažni zrak .

Pritisak zasićene vodene pare ovisi samo o temperaturi. Njegova vrijednost određuje se eksperimentalno i data je u posebnim tablicama. Postoji niz formula koje aproksimiraju zavisnost 22410 u Pa ili u mm rt. st... od temperature u t ° C.

Na primjer, za područje pozitivnih temperatura od 0 ° C i iznad pritiska zasićene vodene pare u Pa, približno izraženog zavisnošću:

P n.p. \u003d 479 + (11,52 + 1,62 t) 2, Pa

Koristeći koncept relativne vlažnosti φ , sadržaj vlage u zraku može se definirati kao

Za ventilacijske procese, raspon temperatura je konstantna vrijednost i jednaka je

Od s.v. \u003d 1.005 kJ / (kg × ° C).

U tipičnim ventilacijskim procesima u temperaturnom području, ova se vrijednost može smatrati konstantnom i jednakom

C n \u003d 1,8 kJ / (kg × ° C).

J s.v. \u003d C s.v. × t,

gdje: t - temperatura zraka, u ° C.

Entalpija suvog zraka J s.v. u t \u003d 0 ° C uzeti jednako 0.

za vodu na t \u003d 0 ° C jednako 2500 kJ / kg.

u vazduhu na bilo kojoj temperaturi t, je

J p \u003d 2500 + 1,8 t.

sastoji se od entalpije njegovog suvog dijela i entalpije vodene pare.

Entalpija J vlažni zrak, 1 kg suhi dio vlažnog zraka, u kJ / kg, na proizvoljnoj temperaturi t i proizvoljan sadržaj vlage d, jednako je:

gdje: 1,005 – C s.v. toplotni kapacitet suvog vazduha, _kJ / (kg × ° S);
2500 – r specifična toplota isparavanja, kJ / (kg × ° S);
1,8 – C str toplotni kapacitet vodene pare, kJ / (kg × ° S).

Ako se vazduh prebaci očigledna toplina, zagrijava se, tj. temperatura mu raste. Kada se vlažni zrak zagrije, entalpija se mijenja kao rezultat promjene temperature suhog dijela zraka i vodene pare. Kada vodena para iste temperature uđe u zrak iz vanjskih izvora (izotermno ovlaživanje parom), ona se prenosi latentna toplota isparavanje. U ovom slučaju povećava se i entalpija vlažnog zraka, jer se entalpija vodene pare dodaje entalpiji suhog dijela zraka. Istodobno, temperatura zraka gotovo se ne mijenja, što je bio razlog uvođenja ovog pojma - latentna vrućina.

Općenito, entalpija vlažnog zraka sastoji se od osjetne i latentne topline, pa se entalpija ponekad naziva ukupnom toplinom.

Za daljnje proračune sistema ventilacije i klimatizacije potrebni su nam sljedeći osnovni parametri vlažnog zraka:

• temperatura t in , ° C ;
• sadržaj vlage d in , g / kg ;
• relativna vlažnost φ in , % ;
• sadržaj toplote J in , kJ / kg ;
• koncentracija štetnih nečistoća OD , mg / m 3 ;
• brzina putovanja V in , m / sek.

Atmosferski zrak uvijek sadrži jednu ili drugu količinu vlage u obliku vodene pare. Ova mješavina suvog zraka i vodene pare naziva se vlažnim zrakom. Osim vodene pare, vlažni zrak može sadržavati i sitne kapljice vode (u obliku magle) ili kristale leda (snijeg, ledena magla). Vodena para u vlažnom zraku može biti zasićena ili pregrijana. Zove se mješavina suhog zraka i zasićene vodene pare zasićen vlažan zrak. Zove se mješavina suhog zraka i pregrijane vodene pare nezasićen vlažan zrak. Pri niskim (bliskim atmosferskim) pritiscima, sa tačnošću dovoljnom za tehničke proračune, i suh vazduh i vodena para mogu se smatrati idealnim gasovima. Pri izračunavanju procesa s vlažnim zrakom obično se uzima u obzir 1 kg suvog zraka. Promjenjiva količina je količina pare sadržane u smjesi. Stoga se sve specifične količine koje karakteriziraju vlažni zrak odnose na 1 kg suhog zraka (a ne na smjesu).

Termodinamička svojstva vlažnog zraka karakteriziraju sljedeći parametri stanja: temperatura suvog termometra t c; sadržaj vlage d, entalpija I, relativna vlažnost φ. Pored toga, u proračunima se koriste i drugi parametri: temperatura mokrog termometra t m, temperatura rosišta t p, gustina zraka ρ, apsolutna vlažnost e, parcijalni pritisak vodene pare p p.

Temperatura -termodinamička veličina koja određuje stepen zagrevanja tela. Trenutno se koriste razne temperaturne skale: Celzijus (t, ºS), Kelvin (T, K), Fahrenheit (f, ºF) itd. Odnosi između očitanja na ovim skalama određuju se sljedećim jednačinama:

T K \u003d t ºS +273,

tºS \u003d 5/9 (fºF - 32),

fºF \u003d 9/5 tºS +32.

Pritisak atmosferski zrak p b (Pa) jednak je zbroju parcijalnih pritisaka suvog zraka p s.v i vodene pare p p (Daltonov zakon):

p b \u003d p s.v + p p. (1)

Parcijalni pritisak vodene pare u atmosferskom vazduhu određuje se formulom:

p n \u003d φ p n, (2)

gdje je φ relativna vlažnost zraka,%; r n tlak zasićenja, određen iz tablica zasićene vodene pare na odgovarajućoj temperaturi, Pa.

Gustina atmosferski vazduh jednak je zbiru gustina suvog vazduha i vodene pare:

ρ \u003d ρ r.v + ρ stavka (3)

Primjenjujući jednadžbu stanja idealnog plina:, dobivamo:

(4)

gdje je R s.v \u003d 287 J / (kg K) - specifična plinska konstanta suvog zraka;

R p \u003d 463 J / (kg · K) - specifična plinska konstanta vodene pare.

Pri atmosferskom pritisku p b \u003d 101,325 kPa, gustina suvog vazduha je:

. (5)

Pri t \u003d 0 ºS i p b \u003d 101,325 kPa, gustina suhog zraka je ρ d.w \u003d 1,293 kg / m 3.

Gustina atmosferskog zraka je:

. (6)

Iz jednačine (6) se može vidjeti da je atmosferski (vlažni) zrak lakši od suhog zraka pri istim temperaturama i pritiscima, a povećanje sadržaja vodene pare u zraku smanjuje njegovu gustinu. Budući da je razlika u vrijednostima ρ d.v. i ρ neznatna, u praktičnim proračunima uzimamo ρ ≈ ρ r.v.

Vlažnost.Razlikujte apsolutnu vlažnost, sadržaj vlage i relativnu vlažnost.

Apsolutna vlaga e masa vodene pare (kg) sadržane u 1 m 3 vlažnog vazduha. Apsolutna vlažnost zraka može se izraziti kao gustina pare u smjesi pri njenom parcijalnom tlaku i temperaturi smjese i određuje se formulom:

. (7)

Maksimalna moguća apsolutna vlažnost odgovara stanju zasićenja i naziva se kapacitet vlage.

Koristeći jednadžbu stanja za idealan gas, dobijamo:

Relativna vlažnost φ je jednak omjeru apsolutne vlažnosti zraka ρ p prema maksimalno mogućoj apsolutnoj vlažnosti ρ n (kapacitet vlage) na određenoj temperaturi. Prikazuje stepen zasićenja vazduha vodenom parom u odnosu na stanje potpune zasićenosti. Za idealne plinove omjer gustine može se zamijeniti omjerom parcijalnih pritisaka komponenata.

Relativna vlažnost zraka određuje se formulom:

. (10)

Za φ< 100% воздух ненасыщенный, при φ = 100% воздух полностью насыщен водяными парами, и его называют насыщенным.

Zasićenje vazduhom Ψ je omjer sadržaja vlage nezasićenog i zasićenog zraka i određuje se formulom:

. (11)

Kapacitet toplotevlažni zrak obično se odnosi na (1 + d) kg vlažnog zraka i određuje se formulom:

s in \u003d s s.v + d s n, (12)

gdje su c d.w i c p - specifična toplota pri konstantnom pritisku, odnosno suvi vazduh i vodena para, kJ / (kg K).

Za temperaturni opseg od minus 50 ° C do 50 ° C, specifični toplotni kapaciteti suvog vazduha i pare mogu se smatrati konstantnima: sa d.w \u003d 1.006 kJ / (kg K), s n \u003d 1.86 kJ / (kg K).

Entalpija vlažni zrak definira se kao entalpija smjese plina koja se sastoji od 1 kg suhog zraka i d kg vodene pare, a određuje se formulom:

I \u003d i s.v + d i p (13)

gdje i s.v - specifična entalpija suhog zraka, kJ / kg; i p - specifična entalpija vodene pare sadržane u vlažnom vazduhu, kJ / kg.

Entalpije suvog zraka i vodene pare određuju se prema formulama:

i s.v \u003d s.v. t \u003d 1.006 t, (14)

i n \u003d r + sa n · t. (15)

gdje je r latentna toplota isparavanja pri parcijalnom pritisku vodene pare u smjesi, kJ / kg.

Latentna toplota isparavanja r za vrednosti t H od 0 ° C do 100 ° C može se izraziti formulom:

r \u003d 2500 - 2,3 t n.

Pri izračunavanju entalpije smjesa, uvijek je vrlo važno imati istu referentnu točku za entalpije svake komponente. Kao referentnu točku uzet ćemo entalpiju pri t \u003d 0ºS i d \u003d 0. Za atmosferski zrak entalpija određuje količinu toplote koja se mora dovoditi u zrak čiji suhi dio ima masu od 1 kg kako bi promijenio svoje stanje od početnog (I \u003d 0 kJ / kg ) pre ovoga. Entalpija može biti pozitivna ili negativna.

Zamjenom dobivenih relacija u formulu (13) dolazi se do oblika:

Temperatura rosišta t str Je li temperatura zraka do koje je potrebno hladiti nezasićeni vlažni zrak tako da pregrijana para sadržana u njemu postane zasićena. Daljnjim hlađenjem vlažnog zraka (ispod temperature rosišta), vodena para se kondenzira.

Vlažna temperatura žarulje... Uređaj koji se naziva psihrometar često se koristi za mjerenje vlažnosti. Sastoji se od dva termometra - suvog i mokrog. Vlažni termometar razlikuje se po tome što je osjetni element umotan u krpu navlaženu vodom. Suvi termometar pokazuje temperaturu vlažnog zraka, nazivaju se njegova očitanja suva temperatura žaruljet s. Mokri termometar pokazuje temperaturu vode sadržane u mokroj krpi. Kada se zrak puše preko mokrog termometra, voda isparava s površine mokre krpe. Budući da se toplina isparavanja troši na isparavanje vlage, temperatura vlažne krpe će se smanjiti, pa takav termometar uvijek pokazuje nižu temperaturu od suhog termometra. U prisutnosti temperaturne razlike između zraka i vode dolazi do protoka toplote iz zraka u vodu. Kada toplina koju voda prima iz zraka postane jednaka toplini potrošenoj na isparavanje, porast temperature vode prestaje. Ova ravnotežna temperatura se naziva temperatura vlažne žaruljet m . Ako voda uđe u određenu količinu zraka na temperaturi t m, tada uslijed isparavanja dijela ove vode zrak nakon nekog vremena postaje zasićen. Taj se proces zasićenja naziva adijabatskim. U tim se uvjetima sva toplina koja se dovodi iz zraka u vodu troši samo za isparavanje, a zatim se vraća s parom natrag u zrak.

I-d dijagram vlažnog zraka

Dijagram vlažnog zraka daje grafički prikaz odnosa između parametara vlažnog zraka i glavni je za određivanje parametara stanja zraka i proračun procesa toplotne i vlažne obrade.

Na I-d dijagramu (slika 2), apscisa prikazuje sadržaj vlage d g / kg suhog zraka, a ordinata prikazuje entalpiju I vlažnog zraka. Dijagram prikazuje vertikalne ravne linije konstantnog sadržaja vlage (d \u003d const). Za referentnu točku uzima se točka O, pri kojoj je t \u003d 0 ° C, d \u003d 0 g / kg i, prema tome, I \u003d 0 kJ / kg. Prilikom izrade dijagrama korišten je kosi koordinatni sistem za povećanje površine nezasićenog zraka. Kut između smjera osi je 135 ° ili 150 °. Radi lakše upotrebe, konvencionalna os vlage se povlači pod uglom od 90 ° prema osi entalpije. Grafikon je ucrtan za konstantni barometarski pritisak. Koriste se I-d dijagrami izgrađeni za atmosferski pritisak p b \u003d 99,3 kPa (745 mm Hg) i atmosferski pritisak p b \u003d 101,3 kPa (760 mm Hg).

Na dijagramu su prikazane izoterme (t c \u003d const) i krivulje relativne vlažnosti (φ \u003d const). Jednadžba (16) pokazuje da su izoterme u I-d dijagramu ravne linije. Čitavo polje dijagrama podijeljeno je na dva dijela linijom φ \u003d 100%. Iznad ove linije nalazi se područje nezasićenog zraka. Linija φ \u003d 100% sadrži parametre zasićenog zraka. Ispod ove crte nalaze se parametri stanja zasićenog vazduha koji sadrži vlagu suspendovanih kapljica (magla).

Radi lakšeg rada, na dnu dijagrama ucrtana je zavisnost, nacrtana je linija parcijalnog pritiska vodene pare p p o sadržaju vlage d. Skala pritiska nalazi se na desnoj strani dijagrama. Svaka točka na I-d dijagramu odgovara određenom stanju vlažnog zraka.

Određivanje parametara vlažnog zraka prema I-d dijagramu.Metoda određivanja parametara prikazana je na sl. 2. Položaj točke A određuju dva parametra, na primjer, temperatura t A i relativna vlažnost φ A. Grafički određujemo: temperaturu suhe žarulje t c, sadržaj vlage d A, entalpiju I A. Temperatura rosišta t p definira se kao temperatura točke presijecanja linije d A \u003d const s linijom φ \u003d 100% (točka P). Parametri zraka u stanju potpune zasićenosti vlagom određeni su na presjeku izoterme t A s linijom φ \u003d 100% (točka H).

Proces vlaženja zraka bez opskrbe i odvođenja topline odvijat će se uz konstantnu entalpiju I A \u003d const ( proces A-M). Na presjeku linije I A \u003d const s linijom φ \u003d 100% (točka M), nalazimo temperaturu vlažnog termometra t m (linija konstantne entalpije praktično se podudara s izotermom
t m \u003d const). U nezasićenom vlažnom zraku temperatura vlažne žarulje niža je od temperature suhe žarulje.

Parcijalni pritisak vodene pare p P nalazimo povlačenjem linije d A \u003d const od tačke A do presjeka s linijom parcijalnog pritiska.

Temperaturna razlika t c - t m \u003d Δt ps naziva se psihrometrijska, a temperaturna razlika t c - t p higrometrijska.

Vlažni zraknaziva se mješavina suvog zraka sa vodenom parom. Zapravo, atmosferski zrak uvijek sadrži određenu količinu vodene pare, tj. je mokro.

Vodena para u zraku je obično u razrijeđenom stanju i poštuje zakone za idealan plin, što omogućava primjenu tih zakona na vlažni zrak.

Stanje pare u zraku (pregrijano ili zasićeno) određuje se vrednostom njegovog parcijalnog pritiska str, koji ovisi o ukupnom pritisku vlažnog zraka str i parcijalni pritisak suvog vazduha str:

Zasićeni vazduh– vazduh sa maksimalnim sadržajem vodene pare na određenoj temperaturi.

Apsolutna vlažnost zraka Sadrži li masa vodene pare

u 1 mvlažni vazduh (gustina pare) pri njegovom parcijalnom pritisku i temperaturi vlažnog vazduha:

Relativna vlažnost - odnos stvarne apsolutne vlažnosti zraka i apsolutne vlažnosti zasićenog zraka pri istoj temperaturi:

Pri konstantnoj temperaturi, pritisak vazduha se menja proporcionalno njegovoj gustini (Boyle-Mariotteov zakon), pa se relativna vlažnost vazduha može odrediti i jednačinom:

gde str- pritisak zasićenja vazduha na određenoj temperaturi;

str- parcijalni pritisak pare pri datoj temperaturi:

Za suvi zrak \u003d 0, za zasićeni zrak \u003d 100%.

Tačka rose - temperatura tpri kojem je pritisak pare strpostaje jednak pritisku zasićenja str... Kad se zrak ohladi ispod točke rosišta, vodena para se kondenzira.

zrak (11.5)

Koristeći jednadžbu stanja idealnog gasa za komponente vlažnog vazduha (para i suh vazduh), zavisnosti (11.2), (11.3) i (11.5), kao i molekulske mase vazduha (\u003d 28.97) i pare (\u003d 18.016), dobija se formula izračuna :

zrak (11.6)

U slučaju kada je vlažni vazduh pod atmosferskim pritiskom: p \u003d B.

Kapacitet topline vlažnog zraka pri konstantnom pritisku definira se kao zbroj toplotnih kapaciteta 1 kg suh vazduh i d, kg vodena para:

(11.7)

U proračunima možete uzeti:

Entalpija vlažnog zraka na temperaturi t definira se kao zbroj entalpija 1 kg suh vazduh i d, kg vodena para:

Evo r - latentna toplota isparavanja, jednaka ~ 2500 kJ / kg... Dakle, izračunata zavisnost za određivanje vrijednosti entalpije vlažnog zraka ima oblik:

(11.9)

Bilješka: magnitude Ja odnosi se na 1 kg suvog zraka ili do (1+ d) kgvlažan zrak.

U tehničkim proračunima obično se koristi za određivanje parametara vlažnog zraka I - d dijagram vlažnog zraka koji je 1918. godine predložio profesor L.K. Ramzin.

IN I - d dijagram (vidi sliku 11.2) grafički povezuje glavne parametre koji određuju toplotno i vlažno stanje vazduha: temperaturu t, relativna vlažnost, sadržaj vlage d, entalpija Ja, parcijalni pritisak pare Strsadržana u smeši para-vazduh. Poznavajući bilo koja dva parametra, ostatak se može pronaći na sjecištu odgovarajućeg

linije I - d- dijagrami.

2. Dijagram laboratorijske postavke (instrument )

Relativna vlažnost vazduh u laboratorijskom radu određuje se pomoću psihrometra tipa: "Psihrometrijski higrometar VIT-1".

Psihrometar (slika 11.1) sastoji se od dva identična termometra:

"Suho" - 1 i "mokro" - 2. Mokrenje kuglice termometra 2 vrši se pomoću fitilj-kambrita 3, spuštenog u posudu 4 s vodom.

2 1

3 t

4ta vlažnost zraka φ za ovaj uređaj utvrđena je eksperimentalno. Na osnovu rezultata eksperimenata sastavljen je poseban psihrometrijski sto (pasoš), postavljen na prednju ploču laboratorijskog psihrometra.

Brzina strujanja zraka oko kambričnog fitilja značajno utječe na brzinu isparavanja, što dovodi do pogreške u očitanjima konvencionalnog psihrometra. Ova se greška uzima u obzir pri proračunima uvođenjem ispravki u skladu s pasošem instrumenta.

Bilješka:na psihrometru nema navedenog nedostatka Avgustau kojem oba termometra (suvi i mokri) konstantnom brzinom puše strujanje zraka koje stvara ventilator s opružnim motorom.