2015-06-10
1069
КАФЕДРА ПИЩЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Лабораторная работа №1
Исследование процессов во влажном воздухе
Группа: ПИ-05
Преподаватель: Иванова О.В.
Студент: Шишкин С.Н.
Смоленск 2007 г.
Цель работы
Целью работы является изучение свойств влажного воздуха, исследование состояния его в различных сечениях воздушного тракта в процессах, протекающих в калорифере и сушильной камере.
Основные понятия
Влажным воздухом называют смесь сухого воздуха с водяным паром. Он представляет собой один из частных случаев обычных газовых смесей.
В практике, как правило, рассматривается влажный воздух при давлениях, близких к атмосферному, в интервале температур (снизу не ниже -50 0С), при котором воздух может находиться только в газообразном состоянии, тогда как вода может находиться только в паровой, но и в жидкой или твёрдой фазе, т.е. выпадать из смеси. По этой причине нельзя полностью воспользоваться общими для газовых смесей закономерностями.
|
|
|
Тем не менее, в рассматриваемом диапазоне температур и давлений с достаточной точностью смесь сухого воздуха и водяного пара можно рассматривать как смесь идеальных газов. Тогда в соответствии с законом Дальтона:
(1)
где p – давление смеси;
pвоз – парциальное давление сухого воздуха;
pп – парциальное давление водяного пара, Па.
Различают ненасыщенный и насыщенный влажный воздух. Если воздух ненасыщенный, то водяной пар, содержащийся в нём, находится в перегретом состоянии.
Это, как известно, возможно тогда, когда при некоторой температуре t пара (равной температуре смеси) давление его рп меньше давления насыщения ps, соответствующей температуре t, или когда при давлении рп температура пара больше температуры насыщения.
На рис.1 состоянию перегретого пара соответствует точка 1 (при давлении рп и температуре смеси t). При охлаждении воздуха при постоянном давлении температура его уменьшается и может достигнуть значения ts, равного температуре насыщения пара (точка А). В этом состоянии пара - сухой насыщенный. При дальнейшем охлаждении воздуха будет наблюдаться образование тумана (выпадение росы).
Температура, равная температуре насыщения при парциальном давлении пара, называется температурной точкой росы, т.е.
Чем больше водяного пара находится в паровоздушной смеси, тем больше его парциальное давление. При температуре смеси t давление рп не может быть больше давления насыщения ps, соответствующей данной температуре (точка В на рис.1)
Массовым влагосодержанием d воздуха называется отношение массового количества влаги, содержащейся во влажном воздухе, Gводы к массовому количеству сухого воздуха Gвоз:
|
|
|
(2)
Влагосодержание d выражают в килограммах или в граммах влаги на 1 кг сухого воздуха. Если имеется в виду газообразная часть смеси или тот случай, когда жидких частиц воды в смеси нет, связь между парциальным давлением пара и влагосодержанием определяется формулой
(3)
Относительной влажностью называется отношение парциального давления водяного пара, содержащегося во влажном воздухе, к давлению насыщения его при данной температуре смеси:
(4)
Величина φ обычно выражается в процентах.
Энтальпия влажного воздуха H равна сумме энтальпий 1 кг сухого воздуха hвоз и d кг водяного пара:
(5)
Энтальпия воздуха отсчитывается от 0 оС.
В общем случае воздух может содержать влагу в виде пара, жидкости (туман) или льда (снег). В таком случае влагосодержание d выражается следующим образом:
(6)
где dж и dт – содержание соответственно воды и льда, а выражение для энтальпии записывается в виде
(7)
Учитывая, что теплота парообразования при 0оС r = 2501 кДж/кг, теплоёмкость пара для рассматриваемого интервала температур Срп = 1,93 кДж/кг, теплоёмкость воды Срв = 4,19 кДж/кг, теплота плавления льда λ = 335 кДж/кг, теплоёмкость льда Срт =2,1 кДж/кг, а теплоёмкость сухого воздуха 1 кДж/кг, в общем случае будем иметь:
, кДж/кг (8)
