Основные свойства влажного воздуха

ОБЩЕ ТРЕБОВАНИЯ, ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, прошедшие предварительную проверку знаний по данной теме.

До прихода на занятия в лабораторию студент обязан самостоятельно ознакомиться с описанием лабораторной работы, проработать соответствующие темы предстоящего занятия - раздел учебника, конспекта лекций, изучить применяемые в работе методы измерений, продумать порядок проведения эксперимента и обработки опытных данных, подготовить форму отчета о работе.

Отчет о работе выполняется в соответствии с требованиями ЕСКД и должен содержать:

1. цель, задание и краткое описание работы;

2. принципиальную схему установки;

3. журнал измерений;

4. таблицу обработки опытных данных;

5. экспериментальные графические зависимости;

6. выводы по работе.

Выполняя экспериментальную часть работы, студент руководствуется описанием, указаниями преподавателей и инструкцией по технике безопасности.

По окончании работы студент обязан показать результаты опыта преподавателю для проверки, без чего работа не может считаться выполненной.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.Углубить практические знания по теме "Влажный воздух".

2.Освоить методику экспериментального определения параметров влажного воздуха.

3.Научиться производить расчеты с влажным воздухом по Hd - диаграмме.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Основными характеристиками микроклимата и помещении являются температура и влажность воздуха.

При проектировании ограждающих конструкций зданий расчетные значения температуры и влажности внутреннего воздуха принимаются в зависимости от назначения помещения. Фактические значения температуры и влажности внутреннего воздуха отклоняются от расчетных в зависимости от наружных условий и функционального назначения помещений. Резкие колебания параметров внутреннего воздуха в течение суток нежелательны, так как неблагоприятно действуют на состояние человека.

Основные свойства влажного воздуха

В природе, строго говоря, не существует cyxиx газов. Такие, например, газы, как атмосферный воздух или продукты сгорания топлива всегда содержат водяной пар, что оказывает существенное влияние на их термодинамические свойства.

Влажным воздухом называют механическую смесь сухого воздуха с водяным паром.

Процессы во влажном воздухе часто встречаются в практике инженера, например, при расчете, и эксплуатации сушилок. Так как процессы во влажном воздухе протекают при давлениях, близких к атмосферному, то его свойства с достаточной точностью могут быть описаны уравнениями состояния для смесей идеальных газов.

Нужно иметь в виду, что водяной пар, входящий во влажный воздух, при некоторых температурах конденсируется, а иногда и замерзает, то есть ведет себя как реальный газ.

Это обстоятельство осложняет расчеты. Поэтому при расчетах процессов во влажном воздухе часто пользуются графическими и

графоаналитическими методами.

Согласно закону Дальтона можно записать:

, (1.1.)

где р_в.в. -давление влажного воздуха (смеси);

р_с.в., - парциальное давление сухого воздуха в смеси;

р_п - парциальное давление пара.

Если температура влажного воздуха t_воз выше температуры насыщения t_н, соответствующей парциальному давлению пара, то пар во влажном воздухе является перегретом, а влажный воздух является ненасыщенным. Такое состояние пара соответствует точке I на рυ -диаграмме (рис. 1).

Если ненасыщенный влажный воздух охлаждать при р=const, тo может наступить момент начала конденсации, когда р_п=р_н (р_н -давление насыщенного пара).

Это состояние пара во влажном воздухе соответствует точке А на верхней пограничной кривой х =1. При этом справедливо соотношение

. (1.2)

В этом случае пар во влажном воздухе становится сухим насыщенным.

При дальнейшем охлаждении смеси пар начнет конденсироваться, то есть будет наблюдаться образование тумана (выпадение росы). Температура, при которой в изобарном процесса охлаждения парциальное давление пара р_п становится ровным давлению насыщения р _и, называется температурой точки росы.

Изложенное показывает, что парциальноедавление параво влажном воздухе не может быть выше давления насыщения, то есть

. (1.3.)

Из (1.3) следует, что массовая доля пара во влажном воздухе ограничена парциальным давлением пара, которое не может быть выше давления насыщения, соответствующего температуре влажного воздуха.

Чем выше р_н относительно р_п, тем воздух менее влажен. Содержание влаги в воздухе характеризуют абсолютная, относительная влажность и влагооодержание во влажном воздухе.

Абсолютной влажностью воздуха D называется количество килограммов пара m_п в 1 м³ влажного воздуха.

Так как объем пара V_п в смеси равен объему всей смеси V_в.в., то абсолютная влажность (в кг/м³) оказывается равной плотности пара ρ_п при своем парциальном давлении и температуре влажного воздуха

(1.4)

Относительной влажностью воздуха φ называют отношение действительной абсолютной влажности воздуха ρ_п к максимально возможной абсолютной влажности воздуха ρ_max при той же температуре

(1.5)

или в процентах:

(1.6)

При повышении температуры (при р = const) относительная влажность уменьшается, а абсолютная влажность не меняется.

Ввиду того, что водяной пар рассматривается как идеальный газ, для которого при постоянной температуре плотность прямо пропорциональна давлению, то можно о достаточной степенью точности считать верной формулу:

(1.7.)

Поскольку , относительная влажность φ может принимать значения от 0 до 1.

Состояние пара, соответствующее его максимальной плотности при t_воз= const, соответствует точке В на рис. I.

Значение этой плотности находится в таблицах свойств водяного пара.

Одной из важных характеристик влажного воздуха является его влагосодержание d,которое определяется отношением массы водяного пара m_п, отнесенной на 1 кг сухого воздуха в смеси, или отношением плотностей пара ρ_п и сухого воздуха ρ_с.в., взятых при соответствующих парциальных давлениях (кг на кг- сухого воздуха.

(1.8.)

Влагосодержание ненасыщенного влажного воздуха определяется формулой

. (1.9.)

Влагосодержание воздуха в состоянии насыщения определяется как

, (1.10)

откуда

. (1.11)

В процессах изменения состояния влажного воздуха влага может вводиться или удаляться из смеси и содержание пара вследствие фазового перехода может изменяться. Стабильным остается только масса сухого воздуха.

Энтальпия влажного воздуха Н массой (I + d) кг складывается из удельной энтальпии 1 кг сухого воздуха и энтальпии d кг пара,в нем содержащегося:

(1.12)

или

. (1.13)