Исследование процессов во влажном воздухе (Лабораторная работа № 6)

Цель работы: ознакомиться с определением состояния влажного воздуха, исследованием и изображением на диаграмме процессов его подогрева и увлажнения.

1.  ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

       Влажный воздух представляет собой смесь сухого воздуха и водяного пара. Парциальное давление водяного пара незначительно, поэтому к нему применимы законы идеального газа, а к влажному воздуху соотношения, выведенные для смесей идеальных газов. Количественные характеристики, определяющие содержание водяного пара во влажном воздухе: абсолютная влажность, влагосодержание и относительная влажность.

       Абсолютной влажностью называется масса водяного пара, заключённого в 1 м³ воздуха.

       Влагосодержанием d называется масса водяного пара, приходящаяся на 1 кг сухого воздуха.

       Относительной влажностью fназывается отношение абсолютной влажности данного состояния влажного воздуха к абсолютной влажности насыщенного влажного воздуха при той же температуре.

       Температура насыщения t_р при данном парциальном давлении пара называется точкой росы.

       Энтальпия влажного воздуха I как и влагосодержание относят к 1 кг сухого воздуха, т.е. к (1+d) кг влажного воздуха.

       В таком случае:

      где iв-энтальпия 1 кг воздуха;

      in-энтальпия 1 кг водяного пара.

2.  ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.

      Устройство сушильной установки показано на рис.1. Воздух являющийся сушильным агентом, нагнетается из помещения лаборатории с помощью вентилятора 1 и последовательно проходит калорифер 5 и сушильную камеру 7, а затем удаляется в атмосферу.

        Калорифер 5 состоит из металлического кожуха, в котором соосно размещена труба меньшего диаметра с электрическим нагревателем внутри. Нагретый до температуры 60…70 ^оС воздух поступает в сушильную камеру. Внутри сушильной камеры находится держатель с закреплённой на нём хлопчатобумажной тканью, подвергаемой сушке. Перед началом опыта ткань смачивается водой, налитой в поддон. Увлажнение ткани во время опыта обеспечивает стационарность процесса сушки материала.

         Температура перед нагревателем, а также перед и после сушильной камеры измеряется “сухими” и “мокрыми” термометрами (термопарами). Сигналы от термопар передаются на цифровой прибор.

Схема экспериментальной установки

3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЯ.

      Перед началом опыта следует заполнить стаканчик водой и увлажнить ткань сушильной камеры. После этого тумблером 9 включить вентилятор, а затем выключателем 12 – нагреватель калорифера.

       Опыт можно начинать после того, как установка выйдет нВ стационарный режим, который характеризуется постоянством относительной влажности воздуха за сушилкой. На основе показаний термометров относительная влажность воздуха определяется по I-d диаграмме.

       В течение времени выхода на стационарный режим работы установки нужно измерить относительную влажность воздуха, поступающего в калорифер.

       После того, как достигнуто практическое постоянство температуры воздуха за калорифером и относительной влажности за сушилкой, следует начать записывать показания приборов в таблицу.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Состояние воздуха	t, oC	tм, оС		d, г/кг	I , кДж/кг	Рп, кПа.	tр, оС
РЕЖИМ 1
До подогрева	20	15	60	8,2	42	1,2	12
После подогрева	33	22,5	28	8,2	42	1,2	12
После увлажнения	23,5	16	40	9,2	49	1,3	13
РЕЖИМ 2
До подогрева	21	15	45	7,1	40	1	9
После подогрева	30	19	26	7,1	40	1	9
После увлажнения	24	16	43	7,9	45	1,1	10

1) Вычисляем количество подведённого тепла, отнесённое к 1 кг сухого воздуха, продуваемого через установку:

Q = I₂ – I₁      

где I₁ и I₂ – энтальпия воздуха до и после нагрева.

РЕЖИМ1:    Q₁ = 49 – 42 = 7 кДж/кг

РЕЖИМ2:    Q₂ = 45 – 40 = 5 кДж/кг

2) Вычисляем количество испарённой влаги, отнесённой к 1 кг сухого воздуха, продуваемого через установку:

D = d₂ – d₁

РЕЖИМ1:    D₁ = 1,3 – 1,2 = 0,1 г/кг

РЕЖИМ2:    D₂ = 1,1 – 1,0 = 0,1 г/кг

_{Построение процессов влажного воздуха на I – d диаграмме}