Практикум учебной дисциплины "Вентиляция и кондиционирование воздуха"

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