Niiske õhu termodünaamilised parameetrid. Niiske kliimaseadme peamised omadused Õhu jahutamise protsess

seisund niiske õhk määratakse parameetrite kogumi abil: õhutemperatuur t in, suhteline õhuniiskus%, õhu liikumiskiirus V m / s, kahjulike lisandite kontsentratsioon C mg / m 3, niiskusesisaldus d g / kg, soojussisaldus I kJ / kg.

Suhteline õhuniiskus fraktsioonides või protsentides näitab õhu küllastumise astet veeaurudega täieliku küllastumise oleku suhtes ja on võrdne küllastumata niiskes õhus veeauru rõhu P p ja osalise rõhu P p N suhtega. . veeaur küllastunud niiskes õhus samal temperatuuril ja õhurõhul:

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

kus B on õhurõhk õhurõhus, mis võrdub kuiva õhu osaliste rõhkude Р С.В summaga. ja veeaur R P.

Küllastunud veeauru osaline rõhk sõltub temperatuurist:

KJ / kg, (1,4)

kus B-ga - kuiva õhu soojusvõimsus, võrdne 1,005;

c P - veeauru soojusvõimsus võrdne 1,8;

r - aurustumise erisoojus, võrdne 2500;

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

I-d skeem niiskest õhust. Õhuseisundi muutmise peamiste protsesside ehitamine. Kastepunkt ja niiske pirniga termomeeter. Kallak ja selle suhe ruumi soojuse ja niiskuse vooluga

Niiske õhu I-d diagramm on peamine parameetrite muutmise protsess. I-d diagramm põhineb mitmel võrrandil: niiske õhu soojussisaldus:

I \u003d 1,005 * t + (2500 + 1,8 * t) * d / 1000, kJ / kg (1,6)

omakorda veeauru rõhk:

õhku küllastava veeauru rõhk:

Pa (Filnei valem), (1,9)

a - suhteline õhuniiskus,%.

Omakorda sisaldab valem 1.7 õhurõhku P bar, mis on eri ehitusvaldkondade jaoks erinev, seetõttu on protsesside täpseks ülesehitamiseks vaja iga piirkonna I-d diagrammi.

I-d diagrammil (joonis 1.1) on kaldus koordinaatide süsteem, et suurendada niiske õhu tõttu tööpiirkonda ja asetseda joone kohal \u003d 100%. Avanemisnurk võib olla erinev (135 - 150є).

I-d diagramm ühendab niiske õhu 5 parameetrit: soojus- ja niiskusesisaldus, temperatuur, suhteline õhuniiskus ja küllastunud veeauru rõhk. Neist kahte teades saate kõik ülejäänud määrata punkti asukoha järgi.

I-d diagrammi peamised iseloomulikud protsessid on:

Õhuküte vastavalt d \u003d const (ilma niiskusesisaldust suurendamata) Joonis 1.1, punktid 1-2. Reaalsetes tingimustes on see kütteseadme õhu soojendamine. Temperatuur ja soojussisaldus suurenevad. Õhu suhteline niiskus väheneb.

Õhujahutus vastavalt d \u003d konst. Punktid 1-3 joonisel 1.1 See protsess toimub pinnaõhujahutis. Temperatuur ja soojussisaldus vähenevad. Õhu suhteline niiskus suureneb. Jahutamise jätkamisel jõuab protsess jooneni \u003d 100% (punkt 4) ja joont ületamata läheb seda mööda, vabastades õhust niiskust (punkt 5) koguses (d 4-d 5) g / kg. Õhu kuivatamine põhineb sellel nähtusel. Reaalsetes tingimustes ei jõua protsess \u003d 100% ja lõplik suhteline õhuniiskus sõltub algsest väärtusest. Professor Kokorin O. Ya sõnul. pinnaõhu jahutite jaoks:

max \u003d 88% algstardil \u003d 45%

max \u003d 92% esialgse 45% -ga< нач 70%

max \u003d 98% algstardiga\u003e 70%.

I-d diagrammil on jahutus- ja kuivatusprotsess tähistatud sirgjoonega, mis ühendab punkte 1 ja 5.

Kuid kohtumisel \u003d 100% jahutusjoonega punktis d \u003d const on oma nimi - see on kastepunkt. Selle punkti asend võimaldab kastepunkti temperatuuri hõlpsalt määrata.

Isotermiline protsess t \u003d const (joon 1-6 joonisel 1.1). Kõik parameetrid suurenevad. Samuti suureneb soojus, niiskusesisaldus ja suhteline õhuniiskus. Reaalsetes tingimustes on see õhu niisutamine auruga. Protsessi kavandamisel ei võeta tavaliselt arvesse auruga kaasnevat vähest mõistlikku soojust, kuna see on ebaoluline. Selline niisutamine on aga üsna energiamahukas.

Adiabaatiline protsess I \u003d const (joon 1-7 joonisel 1.1). Õhutemperatuur langeb, niiskusesisaldus ja suhteline õhuniiskus suurenevad. Protsess viiakse läbi õhu otsesel kokkupuutel veega, läbides kas niisutatud düüsi või läbi düüsikambri.

Kastetud otsiku 100 mm sügavusel on võimalik saada 45% suhtelise õhuniiskusega õhku algse õhuniiskusega 10%, 200 mm sügavusega düüs annab \u003d 70% ja 300 mm - \u003d 90% (VEZA raku niisutusplokkide kambrite andmetel). Düüsikambrit läbides niisutatakse õhku väärtuseni \u003d 90 - 95%, kuid vee pihustamiseks kulub energiat oluliselt rohkem kui niisutatavates düüsides.

Jätkates sirge I \u003d const kuni \u003d 100%, saame märja termomeetri punkti (ja temperatuuri), see on tasakaalupunkt, kui õhk veega kokku puutub.

Kuid seadmetes, kus õhukontakt tekib veega, eriti adiabaatilises tsüklis, võib tekkida patogeenne taimestik ja seetõttu on selliste seadmete kasutamine paljudes meditsiini- ja toiduainetööstustes keelatud.

Kuuma ja kuiva kliimaga riikides on adiabaatilisel niisutamisel põhinevad seadmed väga levinud. Näiteks Bagdadis võib juuni - juuli temperatuuril 46 ° C päevasel temperatuuril ja 10% suhtelise õhuniiskuse korral selline jahuti vähendada sissepuhkeõhu temperatuuri 23 ° C-ni ja 10–20-kordse õhuvahetuse korral toas jõuda. sisetemperatuur 26єC ja suhteline õhuniiskus 60–70%.

Olemasoleva metoodika abil niiske õhu I-d diagrammil protsesside koostamiseks said võrdluspunktide nimed järgmise lühendi:

H - välisõhu punkt;

B - siseõhu punkt;

K - punkt pärast kütteseadme õhu kuumutamist;

P - sissepuhkeõhupunkt;

Y - ruumist eemaldatud õhupunkt;

О - jahutatud õhu punkt;

C on kahe erineva parameetri ja massiga õhu segu punkt;

TP - kastepunkt;

TM on märja termomeetri punkt, mis kaasneb kõigi edasiste konstruktsioonidega.

Kahe parameetri õhku segades läheb segujoon mööda neid parameetreid ühendavat sirgjoont ja segu punkt jääb segatud õhu massidega pöördvõrdelisele kaugusele.

KJ / kg, (1,10)

G / kg. (1.11)

Ülemäärase soojuse ja niiskuse samaaegse vabanemisega ruumis, mis juhtub tavaliselt siis, kui inimesed viibivad ruumis, soojendatakse ja niisutatakse õhku piki joont, mida nimetatakse nõlvaks (või protsessikiireks või soojuse ja niiskuse suhteks) e :

KJ / kgN20, (1,12)

kus? Q n - üldsoojuse üldkogus, kJ / h;

W on kogu niiskuse kogus, kg / h.

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

Millal? W \u003d 0 e\u003e? (Joonis 1.2)

Seega on I-d diagramm siseõhu (või mõne muu punkti) suhtes jagatud neljaks kvadrandiks:

St pärit? kuni 0 on kuumutamine ja niisutamine;

Olen vahemikus 0 kuni -? - jahutamine ja niisutamine;

Olen pärit -? kuni 0 - jahutamine ja kuivatamine;

IVE vahemikus 0 kuni? - kuumutamine ja kuivatamine - ei kasutata ventilatsioonis ja kliimaseadmetes.

Protsessikiire täpseks joonistamiseks Id-diagrammile peaksite võtma väärtuse e (kJ / gH 2 O) ja joonistama teljele niiskusesisalduse d \u003d 1 või 10 g ja teljele soojussisalduse kJ / kg, mis vastab e-le ja ühendage saadud punkt punktiga 0 Diagramm id.

Protsesse, mis pole põhilised, nimetatakse polütropilisteks.

Isotermilist protsessi t \u003d const iseloomustab väärtus e \u003d 2530 kJ / kg.

Joonis 1.1

Joonis 1.2 I-d skeem niiskest õhust. Põhiprotsessid

Absoluutne niiskus ρ p, kg / m, on veeauru mass, mis sisaldub 1 m 3 niiskes õhus, st õhu absoluutne niiskus on arvuliselt võrdne aurutihedusega antud osalisel rõhul P p ja segu temperatuuriga t.

Niiskusesisaldus on auru massi ja kuiva õhu massi suhe, mis sisaldub samas mahus märjas gaasis. Kuna niiske õhu auru mass on väike, väljendatakse niiskusesisaldus grammides 1 kg kuiva õhu kohta ja tähistatakse d-ga. Suhteline niiskus φ on gaasiga küllastumisaste auruga ja väljendatakse absoluutse niiskuse suhtena ρ n maksimaalse väärtusega samal rõhul ja temperatuuril ρ n.

Viidates meelevaldsele niiske õhu mahule V, mis sisaldab D p kg, veeauru ja L kg, kuiva õhku õhurõhul P b ja absoluutsel temperatuuril T, võime kirjutada:

(5.2)

(5.3)

(5.4)

Kui niisket õhku peetakse ideaalsete gaaside seguks, mille puhul kehtib Daltoni seadus, P b \u003d R в + Р п ja Clapeyroni võrrand, PV \u003d G ∙ R ∙ T, siis küllastumata õhu korral:

(5.5)

küllastunud õhu korral:

(5.6)

kus D p, D n - auru mass küllastumata ja küllastunud õhus;
R p - gaasi konstantne aur.

Kust järgneb:

(5.7)

Õhu ja auru jaoks kirjutatud olekuvõrranditest saadakse:

(5.9)

Õhu ja auru gaasikonstantide suhe on 0,622, siis:

Kuna niiske õhu osavõtul toimuvates soojusvahetusprotsessides jääb selle kuiva osa mass muutumatuks, on soojustehnika arvutustes mugav kasutada niiske õhu H entalpiat, millele viidatakse kuiva õhu massile:

kus С в - kuiva õhu keskmine erisoojus temperatuurivahemikus 0 ÷ 100 о С, (С в \u003d 1,005 kJ / kg ∙ K); C p - veeauru keskmine erisoojus (C p \u003d 1,807 kJ / kg ∙ K).

Tööstusettevõtete märggaasi oleku muutuse pilt on näidatud H-d diagrammil (joonis 5.3).

H-d-diagramm on graafiline esitus peamiste õhuparameetrite (H, d, t, φ, P p) valitud õhurõhul. H-d-diagrammi praktilise kasutamise mugavuse huvides kasutatakse kaldus koordinaatsüsteemi, kus sirged H \u003d const paiknevad vertikaali suhtes nurga all b \u003d 135 o.

Joonis 5.3 - sirgete t \u003d const, P p ja φ \u003d 100% ehitamine H-d diagrammil

Punkt a vastab väärtusele H \u003d 0. Alates punktist a on entalpia positiivne väärtus määratud aktsepteeritud skaalal, allapoole - negatiivne väärtus, mis vastab negatiivsetele temperatuuride väärtustele. Liini t \u003d const joonestamiseks kasutage võrrandit H \u003d 1,0t + 0,001d (2493 + 1,97t). Nurk α isotermi t \u003d 0 ja isentermi H \u003d 0 vahel määratakse võrrandist:

Seega α≈45 ° ja isoterm t \u003d 0 о С on horisontaalne joon.

Kui t\u003e 0, joonistatakse iga isoterm kahte punkti (punktides isoterm t 1) b ja aastal). Temperatuuri tõustes entalpia komponent suureneb, mis viib isotermide paralleelsuse rikkumiseni.

Liini joonistamiseks plot \u003d const rakendatakse teatud skaalal osalise aururõhu rida, sõltuvalt niiskusesisaldusest. P p sõltub õhurõhust, seetõttu on diagramm koostatud P b \u003d const jaoks.

Osalise rõhu liin on ehitatud vastavalt võrrandile:

(5.11)

Kui määrate väärtused d 1, d 2 ja määrate P p1 P p2, leidke punktid d, d ..., mis ühendavad veeauru osalise rõhu joone.

Liinide φ \u003d const ehitamine algab sirgega φ \u003d 1 (P p \u003d P s). Termodünaamiliste veeauru tabelite abil mitmete meelevaldsete temperatuuride t 1, t 2 ... vastavad väärtused P s 1, P s 2 ... Isotermide t 1, t 2 lõikepunktid sirged d \u003d const, mis vastavad P s 1, P s 2 ..., määravad küllastusjoone φ \u003d 1. Kõvera φ \u003d 1 kohal asuv diagrammi pindala iseloomustab küllastumata õhku; allpool toodud diagrammi pindala φ \u003d 1 iseloomustab õhku küllastunud olekus. Isotermid piirkonnas, mis jääb alla joone φ \u003d 1 (udupiirkonnas), läbivad murdumise ja nende suund langeb kokku H \u003d const-ga.

Erineva suhtelise õhuniiskuse seadistamisel ja samal ajal P p \u003d calcP s arvutamisel ehitatakse jooned φ \u003d const samamoodi nagu joone φ \u003d 1 ehitus.

T \u003d 99,4 ° C juures, mis vastab vee keemistemperatuurile temperatuuril atmosfääri rõhk, kõverad φ \u003d const läbivad kummarduse, kuna ajahetkel t ≥99,4 о С P п max \u003d P b. Kui , siis kalduvad isotermid vertikaalist vasakule ja kui , jooned φ \u003d const on vertikaalsed.

Kui rekuperatiivses soojusvahetis kuumutatakse niisket õhku, tõuseb selle temperatuur ja entalpia ning suhteline õhuniiskus väheneb. Niiskuse ja kuiva õhu masside suhe jääb muutumatuks (d \u003d const) - protsess 1-2 (joonis 5.4 a).

Rekuperatiivse HA õhu jahutamise käigus temperatuur ja entalpia langevad, suhteline õhuniiskus suureneb ja niiskusesisaldus d jääb muutumatuks (protsess 1-3). Edasise jahutamise korral saavutab õhk täieliku küllastumise, φ \u003d 1, punkt 4. Temperatuuri t 4 nimetatakse kastepunkti temperatuuriks. Kui temperatuur langeb t 4-lt t 5-ni, kondenseerub veeaur (osaliselt), tekib udu ja niiskusesisaldus väheneb. Sel juhul vastab õhu olek antud temperatuuril küllastumisele, st protsess kulgeb mööda joont φ \u003d 1. Piiskade niiskus d 1 - d 5 eemaldatakse õhust.

Joonis 5.4 - õhu seisundi muutmise peamised protsessid H-d-diagramm

Kahes olekus õhu segamisel on segu entalpia H cm:

Segamissuhe k \u003d L 2 / L 1

ja entalpia
(5.13)

H-d diagrammil asub segu punkt sirgjoonel, mis ühendab punkte 1 ja 2 kui k → ~ H cm \u003d H 2, kui k → 0, H cm → H 1. Juhtum on võimalik, kui segu olek on üleküllastunud õhuseisundi piirkonnas. Sel juhul tekib udu. Segu punkt kantakse mööda joont H \u003d const sirgeni φ \u003d 100%, osa tilkniiskusest ∆d langeb välja (joonis 5.4 b).

Meid ümbritsev atmosfääriõhk on gaaside segu. Peaaegu alati on märg. Veeaur võib erinevalt segu muudest komponentidest olla õhus nii ülekuumutatud kui ka küllastunud olekus. Veeauru sisaldus õhus muutub nii niiskusravi protsessis sissepuhke ventilatsioonisüsteemides ja kliimaseadmetes kui ka ruumi õhuniiskuse omastamisel. Niiske õhu kuiv osa sisaldab tavaliselt (mahu järgi): umbes 75% lämmastikku, 21% hapnikku, 0,03% süsinikdioksiidi ja väikeses koguses inertseid gaase - argooni, neooni, heeliumi, ksenooni, krüptooni), vesinikku, osooni ja teisi . Õhu gaasisegu kindlaksmääratud komponendid moodustavad selle teise osa õhumass see on veeaur.

Õhku vaadatakse kui ideaalsete gaaside segu, mis võimaldab disainivalemite saamiseks kasutada termodünaamika seadusi.

Daltoni seaduse kohaselt on igal segus sisalduval gaasil, mis moodustab õhku, oma maht, oma osaline rõhk

P i ,

ja sellel on sama temperatuur teiste segus olevate gaasidega.

Tähelepanu! Oluline määratlus:

Segu iga komponendi osarõhkude summa võrdub õhu kogu õhurõhuga.

B \u003d Σ P i, Pa.

Mõtle mõiste, mis on osaline rõhk ?

Osaline rõhk - see on rõhk, mis gaasil oleks selle segu koostises, kui seda oleks samas koguses, samas mahus ja samal temperatuuril kui segus.

Ventilatsiooni arvutamisel arvestame niisket õhku kahendseguna, s.t. kahe gaasi segu, mis koosneb veeaurust ja kuivast osast õhust. Tavaliselt võtame õhu kuiva osa homogeense gaasina.

Seega õhurõhk võrdne kuiva õhu osarõhkude summaga P rv ja veeaur P n , s.t.

B \u003d P rv + P n

Normaalsetes sisetingimustes, kui veeauru rõhk R lk umbes 15 mm. rt. Art., Teise liikme osa P rv õhurõhu valemis, võttes arvesse niiske ja kuiva õhu tiheduse erinevust, kui muud tingimused on võrdsed, on see ainult 0,75% kuiva õhu tiheduse väärtusest ρ r.v. ... Seetõttu eeldatakse meie inseneriarvutuste puhul seda

ρ õhk. \u003d ρ r.v.

ρ õhk. \u003d ρ r.v.

Kui õhuniiskus muutub ventilatsiooniprotsessides, jääb selle kuiva osa mass muutumatuks. Selle põhjal on tavaks viidata õhus sisalduva veeauru massile 1 kg. kuiv osa õhust.

Läheme otse nende füüsikaliste suuruste juurde, mis määravad niiske õhu parameetrid. Niiske õhu seisundi määrab nende parameetrite kombinatsioon:

on suurus, mis iseloomustab kehasoojuse aste... See on molekulide translatsiooni liikumise keskmise kineetilise energia mõõt. Praegu kasutatakse Celsiuse temperatuuri skaalat ja Kelvini termodünaamilist temperatuuri skaalat, mis põhinevad termodünaamika teisel seadusel. Kelvinis ja Celsiuses väljendatud temperatuuride vahel on seos, nimelt:

T, K \u003d 273,15 + t ° C

Oluline on märkida, et oleku parameeter on absoluutne temperatuur, väljendatuna kelvinites, kuid absoluutse skaala aste on arvuliselt võrdne Celsiuse kraadiga, s.t.

dT \u003d dt.

Õhuniiskust iseloomustab selles sisalduva veeauru mass. Nimetatakse veeauru mass grammides 1 kg niiske õhu kuiva osa kohta õhu niiskusesisaldus d, g / kg.

Kogus d on võrdne:

kus: B - õhurõhk, mis võrdub kuiva õhu osarõhkude summaga.
P rv ja veeaur P n ;
P n - veeauru osaline rõhk küllastumata niiskes õhus.

Kogus φ võrdne küllastumata niiske õhu veeauru osalise rõhu suhtega Lk. veeauru osalisele rõhule küllastunud niiskes õhus P np samal temperatuuril ja õhurõhul, s.t.

100% suhtelise õhuniiskuse korral on õhk täielikult veeauruga küllastunud ja seda nimetatakse küllastunud niiske õhk ja selles õhus sisalduv veeaur on küllastunud olekus.

Kui φ < 100%, siis sisaldab õhk ülekuumendatud olekus veeauru ja seda nimetatakse küllastumata niiske õhk .

Küllastunud veeauru rõhk sõltub ainult temperatuurist. Selle väärtus määratakse katseliselt ja see on toodud spetsiaalsetes tabelites. On mitmeid valemeid, mis lähendavad sõltuvust Pn.p. aastal Pa või sisse mm. rt. st... temperatuuril t ° C.

Näiteks positiivsete temperatuuride piirkonnas alates 0 ° C ja üle küllastunud veeauru rõhu Pa, väljendatuna ligikaudu sõltuvusega:

P np \u003d 479 + (11,52 + 1,62 t) 2, Pa

Suhtelise niiskuse mõiste kasutamine φ , õhu niiskusesisaldust saab määratleda järgmiselt:

Ventilatsiooniprotsesside korral on temperatuurivahemik püsiv väärtus ja võrdub

Alates s.v. \u003d 1,005 kJ / (kg × ° C).

Temperatuurivahemiku tüüpilistes ventilatsiooniprotsessides võib seda väärtust pidada konstantseks ja võrdseks

C n \u003d 1,8 kJ / (kg × ° C).

J s.v. \u003d C s.v. × t,

kus: t - õhutemperatuur, ° C.

Kuiva õhu entalpia J s.v. kell t \u003d 0 ° C võtke võrdne 0-ga.

vee jaoks kl t \u003d 0 ° C võrdub 2500 kJ / kg.

mis tahes temperatuuril õhus t, on

J p \u003d 2500 + 1,8 t.

koosneb selle kuiva osa entalpiast ja veeauru entalpiast.

Entalpia J niiske õhk, millele viidatakse 1 kg kuiv osa niiskest õhust, sisse kJ / kg, suvalisel temperatuuril t ja meelevaldne niiskusesisaldus d, on võrdne:

kus: 1,005 – C s.v. kuiva õhu soojusvõimsus, _kJ / (kg × ° С);
2500 – r eriline aurustumissoojus, kJ / (kg × ° С);
1,8 – C lk veeauru soojusvõimsus, kJ / (kg × ° С).

Kui õhk läheb üle ilmne soojus, see kuumeneb, st. selle temperatuur tõuseb. Niiske õhu kuumutamisel muutub entalpia õhu kuiva osa ja veeauru temperatuuri muutuste tagajärjel. Kui sama temperatuuriga veeaur siseneb välistest allikatest õhku (isotermiline auru niisutamine), kantakse see üle varjatud kuumus aurustamine. Sel juhul suureneb ka niiske õhu entalpia, kuna õhu kuiva osa entalpiasse lisatakse veeauru entalpia. Samal ajal õhutemperatuur peaaegu ei muutu, mis oli selle termini - varjatud soojus - kasutuselevõtu põhjus.

Üldiselt koosneb niiske õhu entalpia mõistlikust ja varjatud kuumusest, seetõttu nimetatakse entalpiat mõnikord kogu soojuseks.

Ventilatsiooni- ja kliimaseadmete edasiseks arvutamiseks vajame niiske õhu järgmisi põhiparameetreid:

• temperatuur t sisse , ° C ;
• niiskusesisaldus d sisse , g / kg ;
• suhteline niiskus φ sisse , % ;
• soojussisaldus J sisse , kJ / kg ;
• kahjulike lisandite kontsentratsioon KOOS , mg / m 3 ;
• sõidukiirus V sisse , m / sek.

Atmosfääriõhk sisaldab alati üht või teist niiskust veeauru kujul. Seda kuiva õhu ja veeauru segu nimetatakse niiskeks õhuks. Lisaks veeaurule võib niiske õhk sisaldada pisikesi veetilku (udu kujul) või jääkristalle (lumi, jääudu). Niiskes õhus olev veeaur võib olla küllastunud või ülekuumenenud. Kuiva õhu ja küllastunud veeauru segu nimetatakse küllastunud niiske õhk. Kuiva õhu ja ülekuumendatud veeauru segu nimetatakse küllastumata niiske õhk. Madalal (atmosfäärilähedasel) rõhul ja tehniliste arvutuste jaoks piisava täpsusega võib ideaalseks gaasiks pidada nii kuiva õhku kui veeauru. Niiske õhuga protsesside arvutamisel võetakse tavaliselt arvesse 1 kg kuiva õhku. Muutuv kogus on segus sisalduv auru kogus. Seetõttu viitavad kõik niisket õhku iseloomustavad konkreetsed kogused 1 kg kuivale õhule (ja mitte segule).

Niiske õhu termodünaamilisi omadusi iseloomustavad järgmised olekuparameetrid: kuiva termomeetri temperatuur t c; niiskusesisaldus d, entalpia I, suhteline niiskus φ. Lisaks kasutatakse arvutustes muid parameetreid: märja termomeetri temperatuur t m, kastepunkti temperatuur t p, õhu tihedus ρ, absoluutne niiskus e, veeauru osaline rõhk p p.

Temperatuur -termodünaamiline suurus, mis määrab keha kuumenemise astme. Praegu kasutatakse erinevaid temperatuuriskaalasid: Celsius (t, ºС), Kelvin (T, K), Fahrenheit (f, ºF) jne. Nende skaalade näitude suhtarvud määratakse järgmiste võrranditega:

T К \u003d t ºС +273,

t ºС \u003d 5/9 (f ºF - 32),

f ºF \u003d 9/5 t ºС +32.

Rõhk atmosfääriõhk p b (Pa) võrdub kuiva õhu p s.v ja veeauru p p osarõhkude summaga (Daltoni seadus):

p b \u003d p sv + p lk (1)

Veeauru osaline rõhk atmosfääriõhus määratakse valemiga:

p n \u003d φ p n, (2)

kus φ on õhu suhteline niiskus,%; p n on küllastumisrõhk, mis on määratud küllastunud veeauru tabelite põhjal vastaval temperatuuril, Pa.

Tihedus atmosfääriõhk võrdub kuiva õhu ja veeauru tiheduse summaga:

ρ \u003d ρ r.v + ρ üksus (3)

Ideaalse gaasi olekuvõrrandi rakendamine:

(4)

kus R c.v \u003d 287 J / (kg K) - kuiva õhu spetsiifiline gaasikonstant;

R p \u003d 463 J / (kg · K) - veeauru spetsiifiline gaasikonstant.

Atmosfäärirõhul p b \u003d 101,325 kPa on kuiva õhu tihedus:

. (5)

Kui t \u003d 0 ° C ja p b \u003d 101,325 kPa, on kuiva õhu tihedus ρ d.w \u003d 1,293 kg / m 3.

Atmosfääri õhu tihedus on:

. (6)

Võrrandist (6) nähtub, et atmosfääri (niiske) õhk on samadel temperatuuridel ja rõhul kergem kui kuiv õhk ning veeauru sisalduse suurenemine õhus vähendab selle tihedust. Kuna ρ d.v. ja ρ väärtuste erinevus on ebaoluline, võtame praktilistes arvutustes ρ ≈ ρ r.v.

Niiskus.Tehke vahet absoluutniiskuse, niiskusesisalduse ja suhtelise õhuniiskuse vahel.

Absoluutne niiskus e on veeauru mass (kg) 1 m 3 niiskes õhus. Absoluutniiskust saab väljendada aurude tihedusena segus selle osalisel rõhul ja segu temperatuuril ning see määratakse valemiga:

. (7)

Maksimaalne võimalik absoluutne niiskus vastab küllastuse olekule ja seda nimetatakse niiskusmahtuvus.

Kasutades ideaalse gaasi olekuvõrrandit, saame:

Suhteline niiskus φ võrdub absoluutse õhuniiskuse ρ p ja maksimaalse võimaliku absoluutse õhuniiskuse ρ n (niiskuse võime) suhtega antud temperatuuril. See näitab õhu küllastumise astet veeauruga täieliku küllastumise seisundi suhtes. Ideaalsete gaaside korral saab tiheduse suhte asendada komponentide osarõhkude suhtega.

Suhteline õhuniiskus määratakse järgmise valemi abil:

. (10)

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

Õhu küllastus Ψ on küllastumata ja küllastunud õhu niiskusesisalduse suhe ning see määratakse valemiga:

. (11)

Soojusmahtuvusniiske õhk viitab tavaliselt (1 + d) kg niiskele õhule ja see määratakse valemiga:

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

kus c d.w ja c p - kuiva õhu ja veeauru erisoojus püsiva rõhu korral, kJ / (kg K).

Temperatuurivahemikus miinus 50 ° C kuni 50 ° C võib kuiva õhu ja auru erisoojusvõimsusi pidada konstantseks: d.w \u003d 1,006 kJ / (kg K), n \u003d 1,86 kJ / (kg K).

Entalpia niiske õhk on määratletud kui gaasisegu entalpia, mis koosneb 1 kg kuivast õhust ja d kg veeaurust, ning see määratakse järgmise valemi abil:

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

kus i s.v - kuiva õhu spetsiifiline entalpia, kJ / kg; i p - niiskes õhus sisalduva veeauru spetsiifiline entalpia, kJ / kg.

Kuiva õhu ja veeauru entalpiad määratakse valemitega:

i r.v \u003d koos r.v t \u003d 1.006 t, (14)

i n \u003d r + koos n · t-ga. (viisteist)

kus r on latentne aurustumissoojus veeauru osalisel rõhul segus, kJ / kg.

Varjatud aurustumissoojust r t H väärtuste 0 ° C kuni 100 ° C korral saab väljendada valemiga:

r \u003d 2500 - 2,3 t n.

Segude entalpia arvutamisel on alati väga oluline, et iga komponendi entalpiate jaoks oleks sama võrdluspunkt. Lähtepunktina võtame entalpia t \u003d 0 ºС ja d \u003d 0. Atmosfääriõhu jaoks määrab entalpia õhku tarnitava soojushulga, mille kuiva osa mass on 1 kg. enne selle algset olekut (I \u003d 0 kJ / kg). Entalpia võib olla positiivne või negatiivne.

Saadud seoste asendamine valemiga (13) viib selle vormi:

Kastepunkti temperatuur t p - See on õhutemperatuur, milleni on vaja jahutada küllastumata niisket õhku, et selles sisalduv ülekuumutatud aur küllastuks. Niiske õhu edasisel jahutamisel (alla kastepunkti temperatuuri) kondenseerub veeaur.

Pirni märg temperatuur... Niiskuse mõõtmiseks kasutatakse sageli seadet, mida nimetatakse psühromeetriks. See koosneb kahest termomeetrist - kuiv ja märg. Märg termomeeter erineb selle poolest, et sensorielement on mähitud vette immutatud riidesse. Kuiv termomeeter näitab niiske õhu temperatuuri, selle näiteid nimetatakse kuiva pirni temperatuurt s. Märg termomeeter näitab märjas lapis sisalduva vee temperatuuri. Kui õhku puhutakse üle märja termomeetri, aurustub märja lapi pinnalt vesi. Kuna aurustumissoojus kulub niiskuse aurustamisele, langeb niiske lapi temperatuur, seetõttu näitab selline termomeeter alati madalamat temperatuuri kui kuiv termomeeter. Õhu ja vee temperatuurivahe olemasolul tekib õhust vette soojusvoog. Kui õhust saadud vee soojus võrdub aurustamisele kuluva soojusega, peatub vee temperatuuri tõus. Seda tasakaalutemperatuuri nimetatakse niiske pirni temperatuurt m . Kui vesi siseneb teatud mahus õhku temperatuuril t m, siis selle vee osa aurustumise tõttu õhk mõne aja pärast küllastub. Seda küllastusprotsessi nimetatakse adiabaatiliseks. Nendes tingimustes tarbitakse kogu õhust vette tarnitud soojus ainult aurustamiseks ja seejärel naaseb aur uuesti õhku.

I-d skeem niiskest õhust

Niiske õhu skeem annab graafilise kujutise niiske õhu parameetrite vahelise seose kohta ja on peamine õhutingimuste parameetrite määramiseks ning soojus- ja niiskustöötluse protsesside arvutamiseks.

I-d diagrammil (joonis 2) näitab abstsiss niiskusesisaldust d g / kg kuiva õhu kohta ja ordinaat näitab niiske õhu entalpiat I. Diagramm näitab püstiseid sirgjooni, kus on püsiv niiskusesisaldus (d \u003d const). Võrdluspunktiks võetakse punkt O, milles t \u003d 0 ° C, d \u003d 0 g / kg ja seetõttu I \u003d 0 kJ / kg. Diagrammi koostamisel kasutati küllastumata õhu pindala suurendamiseks viltust koordinaatsüsteemi. Telgede suuna vaheline nurk on 135 ° või 150 °. Kasutamise hõlbustamiseks tõmmatakse tavapärane niiskusesisalduse telg entalpia telje suhtes 90º nurga alla. Diagramm on esitatud pideva õhurõhu jaoks. Nad kasutavad I-d skeeme, mis on loodud atmosfäärirõhule p b \u003d 99,3 kPa (745 mm Hg) ja atmosfäärirõhule p b \u003d 101,3 kPa (760 mm Hg).

Diagrammil on kujutatud isotermid (t c \u003d const) ja suhtelise niiskuse kõverad (φ \u003d const). Võrrandist (16) nähtub, et I-d diagrammi isotermid on sirged. Diagrammi kogu väli jagatakse joonega φ \u003d 100% kaheks osaks. Selle joone kohal on küllastumata õhu piirkond. Rida φ \u003d 100% sisaldab küllastunud õhu parameetreid. Selle joone all on küllastunud piiskniiskust (udu) sisaldava küllastunud õhu seisundi parameetrid.

Töö mugavuse huvides joonistatakse skeemi alumisse ossa sõltuvus, joonistatakse veeauru osalise rõhu joon p p niiskusesisaldusele d. Surveskaala asub skeemi paremal küljel. I-d skeemi iga punkt vastab teatud niiske õhu seisundile.

Niiske õhu parameetrite määramine vastavalt I-d diagrammile.Parameetrite määramise meetod on näidatud joonisel fig. 2. Punkti A asukoht määratakse kahe parameetri abil, näiteks temperatuur t A ja suhteline õhuniiskus φ A. Graafiliselt määrame: kuiva pirni temperatuur tc, niiskusesisaldus d A, entalpia I A. Kastepunkti temperatuur tp on defineeritud kui sirge d A \u003d const ja sirge φ \u003d 100% (punkt P) lõikepunkti temperatuur. Õhu parameetrid täieliku niiskusega küllastunud olekus määratakse t A isotermi ristumiskohas joonega φ \u003d 100% (punkt H).

Õhu niisutamine ilma soojusvarustuse ja eemaldamiseta toimub konstantse entalpia korral I A \u003d const ( protsess A-M). Joone I A \u003d const ristumiskohas sirgega φ \u003d 100% (punkt M) leiame märja termomeetri temperatuuri t m (konstantse entalpia joon langeb praktiliselt kokku isotermiga
t m \u003d const). Küllastumata niiskes õhus on niiske pirni temperatuur madalam kui kuiva pirni temperatuur.

Leiame veeauru osalise rõhu p P, tõmmates sirge d A \u003d const punktist A kuni ristmikuni osalise rõhu joonega.

Temperatuuri erinevust t c - t m \u003d Δt ps nimetatakse psühromeetriliseks ja temperatuuride erinevust t c - t p on hügromeetriline.

Niiske õhknimetatakse kuiva õhu ja veeauru seguks. Tegelikult sisaldab atmosfääriõhk alati teatud koguses veeauru, s.t. on märg.

Õhus sisalduv veeaur on tavaliselt haruldases olekus ja järgib ideaalse gaasi seadusi, mis võimaldab neid seadusi rakendada niiske õhu suhtes.

Auruseisund õhus (ülekuumenenud või küllastunud) määratakse selle osarõhu väärtuse järgi lk, mis sõltub niiske õhu kogurõhust lk ja kuiva õhu osaline rõhk lk:

Küllastunud õhk– maksimaalse veeauru sisaldusega õhk antud temperatuuril.

Absoluutne õhuniiskus Kas veeauru mass sisaldub

aastal 1 mniiske õhk (aurutihedus) selle osalisel rõhul ja niiske õhu temperatuuril:

Suhteline niiskus - õhu tegeliku absoluutniiskuse ja küllastunud õhu absoluutniiskuse suhe samal temperatuuril:

Konstantse temperatuuri korral muutub õhurõhk proportsionaalselt selle tihedusega (Boyle - Mariotte'i seadus), seetõttu saab õhu suhtelise õhuniiskuse määrata ka võrrandi abil:

kus lk- õhu küllastusrõhk antud temperatuuril;

lk- auru osaline rõhk antud temperatuuril:

Kuiva õhu korral \u003d 0, küllastunud õhu korral \u003d 100%.

Kastepunkt - temperatuur tmille juures aururõhk lkmuutub võrdseks küllastusrõhuga lk... Kui õhk jahtub kastepunkti alla, kondenseerub veeaur.

õhk (11.5)

Kasutades ideaalse gaasi olekuvõrrandit niiske õhu (auru ja kuiva õhu) komponentide, sõltuvuste (11.2), (11.3) ja (11.5), samuti õhu (\u003d 28.97) ja auru molekulmasside ( \u003d 18.016), saadakse arvutusvalem:

õhk (11.6)

Juhul, kui niiske õhk on atmosfäärirõhul: p \u003d B.

Niiske õhu soojusvõime konstantsel rõhul on määratletud kui soojusvõimsuste summa 1 kg kuiv õhk ja d, kg veeaur:

(11.7)

Arvutustes võite võtta:

Niiske õhu entalpia temperatuuril t on defineeritud kui entalpiate summa 1 kg kuiv õhk ja d, kg veeaur:

Siin r - varjatud aurustumissoojus, võrdne ~ 2500 kJ / kg... Seega on arvutatud sõltuvus niiske õhu entalpia väärtuse määramiseks järgmine:

(11.9)

Märge: suurusjärk Mina viitab 1-le kg kuivale õhule või (1+ d) kgniiske õhk.

Tehnilistes arvutustes kasutatakse niiske õhu parameetrite määramiseks tavaliselt seda Mina - d niiske õhu skeem, mille esitas 1918. aastal professor L.K. Ramzin.

IN Mina - d diagramm (vt joonis 11.2) ühendab graafiliselt peamised parameetrid, mis määravad õhu termilise ja niiskuse seisundi: temperatuuri t, suhteline niiskus, niiskusesisaldus d, entalpia Mina, osaline aururõhk Psisaldub auru-õhu segus. Teades suvalisi kahte parameetrit, võib ülejäänud leida vastava ristumiskohast

read Mina - d- skeemid.

2. Labori seadistamise skeem (pill )

Suhteline niiskus õhk laboratoorsetes töödes määratakse psühromeetri abil: "Psühromeetriline hügromeeter VIT-1".

Psühromeeter (joonis 11.1) koosneb kahest identsest termomeetrist:

"Kuiv" - 1 ja "märg" - 2. Termomeetri kuuli 2 niisutamine viiakse läbi kambri tahti 3 abil, mis lastakse veega anumasse 4.

2 1

3 t

4tja õhuniiskus device selle seadme jaoks määrati katseliselt. Katsete tulemuste põhjal koostati spetsiaalne psühromeetriline tabel (pass), mis asetati labori psühromeetri esipaneelile.

Õhuvoolu kiirus kambriumi ümbruses mõjutab märkimisväärselt aurustumiskiirust, mis toob kaasa vea tavapärase psühromeetri näitudes. Seda viga võetakse arvutustes arvesse, tehes parandused vastavalt instrumendi passile.

Märge:psühromeeter on vaba ebasoodsast olukorrast augustmilles mõlemat termomeetrit (kuiva ja märga) puhub ühtlase kiirusega vedrumootoriga ventilaatori tekitatud õhuvool.