Раздел 1. Определение параметров влажного воздуха
1.1. Основные параметры влажного воздуха.
В системах вентиляции и кондиционирования воздуха рабочей средой является влажный воздух или паровоздушная смесь. При этом, водяной пар может находиться в воздуха или в перегретом, или в насыщенном состоянии.
С достаточной степенью точностью можно считать, что сухой воздух подчиняется законам идеального газов, тогда из уравнения Клапейрона плотность сухого воздуха ρ, кг/м3:
(1.1)
где - парциальное давление сухого воздуха, Па;
- удельная газовая постоянная сухого
воздуха,
;
- температура воздуха,
.
Массовая и объёмная
теплоёмкости
сухого воздуха равны:
(1.2)
В диапазоне температур от − 20 до + 50 оС при атмосферном давлении можно принимать
;
;
.
Энтальпия сухого
воздуха, кДж/кг при температуре
(1.3)
Водяной пар в воздухе
имеет парциальное давление , определяемое его
температурой. Парциальное давление определяют по таблицам водяного пара.
В области давлений и температур, принятых в вентиляционной технике, можно с некоторым приближением принимать и для пара уравнение состояния
(1.4)
где - удельная
газовая постоянная для пара,
.
Теплоёмкость пара при атмосферном давлении в пределах температур от − 20 до + 50 оС
При этих значениях температур энтальпия пара, кДж/кг, может быть выражена формулой
(1.5)
где -
температура пара, оС.
По закону Дальтона
барометрическое давление паровоздушной смеси
равно сумме парциальных давлений сухой части воздуха и водяного пара,
и
,
соответственно, т.е.
(1.6)
Абсолютной влажностью воздуха D называется масса водяного пара, содержащаяся в 1м3 влажного воздуха.
Абсолютная влажность и плотность пара во влажном воздухе имеют одинаковую размерность (кг/м3) и одинаковое выражение
(1.7)
Абсолютная
влажность при насыщённом состоянии называется влагоёмкостью воздуха.
Относительная влажность
воздуха называется
отношение абсолютной влажностью воздуха к его влагоёмкости, т.е.
(1.8)
Величина относительной влажности можно быть выражена в долях единицы или в процентах. Применяя для водяного пара в воздухе уравнение состояния (1.4), получаем:
(1.9)
где -
парциальное давление насыщенного пара при данной температуре.
Влагосодержанием
воздуха называется
масса водяного пара в воздухе, приходящегося на 1 кг сухого воздуха, г/кг
сухого воздуха
(1.10)
где и
- массы водяного
пара и сухого воздуха в данном объёме
.
Из уравнения состояния с учётом уравнений (1.6) и (1.9) можно написать
(1.11)
или
(1.12)
Парциальное давление водяного пара при данном давлении влажного воздуха является функцией только влагосодержания, и наоборот. Поэтому аналогично уравнению (1.11) можно написать:
(1.13)
где - максимально
возможное влагосодержание влажного воздуха (если температура его ниже
температуры насыщенного водяного пара при давлении смеси).
Отношение
влагосодержания к максимально возможному
влагосодержанию влажного воздуха (при той же температуре и давлении смеси)
называется степенью насыщения и обозначается
(1.14)
Из уравнений
(1.11) и (1.13) получаем зависимость между и
:
(1.15)
Та температура,
до которой надо охладить при постоянном давлении влажный воздух, чтобы он стал
насыщенным (), называется точкой росы
. Она, следовательно, может быть определена
(по таблицам насыщенного пара) как температура насыщения при парциальном
давлении пара.
Плотность влажного воздуха
(1.16)
где - масса
влажного воздуха.
Из уравнений
(1.1), (1.6), (1.7) и (1.3) получим , кг/м3
влажного воздуха
(1.17)
где - плотность
сухого воздуха при давлении
и температуре
.
Из уравнения
(1.17) видно, что плотность влажного воздуха меньше плотности сухого воздуха.
Выражая значения и
через
влагосодержание
(1.11), получаем
(1.18)
Удельный объём влажного воздуха может быть отнесён к 1 кг смеси
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.