Диаграмма id для влажного воздуха: методические указания

29 Pages·08.55 MB·Russian

by  Косолапов М.

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО
СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР
МОСКОВСКИЙ
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
АВТОМОБИЛЬНО ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ
М. Е. КОСОЛАПОВ
ДИАГРАММА \ -6 ДЛЯ
ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
Методические указания
МОСКВА 1982
МИНИСТЕРСТВО
ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР
МОСКОВСКИЙ
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
АВТОМОБИЛЬНО - ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ
Кафедра автотракторных двигателей
?Утверхдаю"
Заведующий кафедрой
д -р ТвГИ.1
!^.Н,Луранин/
Диаграмгла' 1. — <1- для влажного воздуха,
(Методические указания)
МОСКВА 1982
в настоящей работе даются определения основных физичес­
ких характеристик влаяного воздуха, а также приводятся соот­
ветствующие уравнения, которые используются при изучении раз­
личных процессов о влажным воздухом (подробно эти вопросы
рассматриваются в соответствующих разделах курса "Техничес­
кая термодинамика"). Основное внимание при этом обращается
на метод построения дигсграммы 1/ - «А. ддя влажного возду­
ха. Приводятся типичные примеры ее использования при выполне­
нии различных расчетов. Скшоставляются графический и аналити­
ческий методы расчета.
Методические указания предназначаются в помощь студентам
специальностей 0523, 1609 и 0540, изучающим раздел "Влажный
воздух" в курсах "Теплотехника" и "Термодинамика и тештопере-
дача".
I.ОСНОВНЫЕ ОПРЕдаШНИЯ и ПАРАМЕТРЫ
ВШШОГО ВОЗДУХА
Влажный воздух представляет смесь сухого воздуха и водяно­
го пара, который может быть в насыщенном или перегретом состоянии.
По своим физическим свойствам влажный воздух мало отличается от
идеального газа. Это обусловливается тем, что пар в нем находит-'
ся в большинстве случаев в перегретом состоянии и имеет незначи­
тельное парциальное давление. 1^оме того, влахлы:й воздух, как
правило, имеет низкое давление (барометрическое). Вследствие этого
к влажному воздуху обычно применяют законы идеального газа (урав­
нения состояния идеального газа, а также закон Лальтона).
С м е сь с у х о го в о з д у ха и н а с ы­
щ е н н о го в о д я н о го п а ра н а з ы в а ют
н а с ы щ е н н ым в л а ж н ым в о з д у х о м.
С м е сь с у х о го в о з д у ха и п е р е г р е­
т о го в о д я н о го п а ра н а з ы в а ют н е н а­
с ы щ е н н ым в л а ж н ым в о з д у х о м.
Расчет цроцессов с влажным воздухом обычно цроводится при
условии, что количество сухого воздуха в смеси не изменяется
(М^=со^5^ = I кг). Все удельные величины, характеризующие влаж­
ный воздух, относятся П0ЭТ01ДУ к I кг сухого воздуха,, а не к I кг
смеси.
Давление влажного воздуха согласно закону Дальтона
Б П*
где Рц - парциальное давление водяного пара во влаетом
воздухе;
Рр - парциальное давление воздуха;
Р - давление влажного воздуха.
Могут быть следующие три типичных случая:
- а) Рп=Рд - пар сухой, Я? ~ Я" ~ воздух насыщен влагой;
б) Рц^Рд - пар влажный, ^„ > р" - воа.'тух пересыщен влагой;
в) ^ Рд - пар перегретый, < ^" ^ воздух не насыщен
влагой;
Рц=1^- максимально возможное парциальное давление водяно­
го пара (при данной температуре влажного воздуха/;
3
" плотность водяного пара при парциальном давлении
и температуре влажного воздуха;
Р - плотность сухого насыщенного пара,
1.1. Абсолютная и относительная влажность
А б о о л ю т н ой в л а ж н о с т ью в о з д у ха
3
называют количество водяного пара (^1» кг), содержащегося в I м
влажного воздуха.
В связи о тем, что все газы, составляющие смесь, занимают
полный объем смеси (в данном случав I м^), абсолютная влажность
будет определяться плотностью пара , находящегося во влаж­
ном воздухе.
(I)
'''' ~ \/
Относительной влажностью ^ называется отношение абсо­
лютной влажности ненасыщенного воздуха к абсолютной влажности
насыщенного воздуха при той же температуре.
р^
\Р " (2)
С понижением температуры ненасыщенного влажного воздуха
(при Р = сопз1 ) уменьшается р" и увеличивается ,
При У> = 1,00, когда = Р" , воздух из ненасыщенного
превратится в насыщенный. При дальнейшем понижения температу­
ры воздуха будет выделяться влага в виде росы. Вследствие этого
температуру, 1фи которой ^ становится равной единице, назы­
вают температурой точки роен. Она определяется как температура
насыщения при парциальном давлении пара Рп .
Для идеальных газов _ Рт , поэтоцу
(3)
Если величины ^^ (, Ь известны, го р^=^у) .
1,2. Влагосодержание
Для атределения состояния влажного воздуха пользуются гмже
4
параыетром, называемым влагосодернаниеи.
Влагосодержание с/ влажного воздуха - это отношение мас­
сы Мп водяного пара (в кг), содержащегося во влажнея» воздухе,
к массе М5 сухого воздуха (в кг).
с/= = А- (4)
^6 Рб
М о л я р н ым в л а г о с о д е р ж а н и еи иазы->
вавт отношение числа молей водяного пара, содержащегося во влаж­
ном воздухе, к числу молей сухого воздуха
^ _ ^п1рп _ ^ Мп
Поскольку Ма= 18,016, а 28,95, то
X = 1,61 с/ (6)
с/ = 0,622х (7)
Так как для смеси идеальных газов отнсмпение чисел молей
различных газов равняется отношению парциальных давлений этих
газов, то
Р-Р„ (8)
Следовательно,
сУ= 0,622 , (9)
или "
^ = 0.622 2 (9.)
Р-'Ргн кг.суг.возд.
Влагосодержание при состояния насыщения С = -
при данной температуре)
с/= 0,622 к1'.сУз!Гвоз4. (Ю)
' Молщ>ное влагосо держание в этом случае равно
Давление насыщения при соответотвувщей температуре ооре-
дедяетоя по таблицам насыщения водяного пара.
5
1.3« Плотность, газовая поотоянная и оредняя моде-»-
кудярная масса влажного воздуха _
Пдотнооть влажного воздуха
?-Гп-^^^ (12)
Значения Рб<^/а должны определяться при парциальных
давлениях и и температуре влажного воздуха, т.е.
где 7* - температура влажного воздуха. (Следовательно,
С р е д н яя и о д е к у л я р н ая м а о са
влажного воздуха ,
// =• 95 1р ^ (14)
Значение газовой постоянной ^
I кг влажного возд^рса (смесь сухого воздуха и пара)
85Н М
//п.Т!'* ' кмоль град
При « ^"'-^
(15)
или
^„ ^ 1 ^* (16)
-/^,55
Базовая постоянная влажного воздуха может быть определе­
на также с помощью уравнения состояния
где р % р л Т - параметры ооотояния влажного воздуха.
1.4, Теплоемкость и энтальпия влажного воздуха
ИзосХарную тешюемкость влажного воздуха обычно относил^
I кг сухого, т.е, к (I + ) кг влажного воздуха
. «<^^ *с1С1^„ (18)
С^р =У.^^/,^6с/ (19)
Энтальпия влажного воздуха аоределяетоя
I Спс/ (20)
Энтальшя Сгт водяного пара, содержащегося во влажном
воздухе в перегретом состоянии, равна
где С^еоЭ^" удельная изобарная теплоемкость вода»-й|^^5д-}
- температура насыщения при парциальном давлении
водяного пара в омеси;
- сдрктя теплота парообразования при парциальном
жвяении водяного пара в смеси;.
"6 - температура влажного воздуха*
При г^ 2500 - 2.3^^ , а^^^ 4,19 и -
С-' «1? т ос КкЛДЖж
1„1 „= (25=0(02 +5 010,9 6+1 1,96^) (21)
КГ
Энтальпия абсолютно сухого воздуха
С^-Ср,-/' Г-/- й /.г?^^ (22)
После подстановки в формулу (20) выражений ч с,
I = ± + (2500 + 1,962^) с/ (23)
При с/ = 0.622
с =1 + ( 1556 + 1.221^) кДж/кг
1,5. Температура мокрого термометра
В некоторых случаях инженерной практики большой интерес
представляет взаимодействие между открытой поверхностью воды и
потоком влажного воздуха,
У поверхности воды воздух всегда насыщен, поэтому его вла­
госодержание определяется парциальным давлением насыщенного во­
дяного пара, взятого при температуре воды»
В зависимости от соотношения между влагосодвржаяием насы­
щенного воздуха у поверхности воды и влагосодвржаяием удаленных
от воды масс воздуха происходит либо испарение,либо конденсация.
При равенстве влагосодержаний потока воздуха я слоя возду­
ха у поверхности воды температура насыщенного воздуха в пото­
ке больше, чем температура воды, В начальный момент процессы ис­
парения или конденсации отсутствуют. Однако при наличии разности
температур между воздухом я водой (^^^д/. ^ ^^сЗ*^ возникает тепло­
вой поток от воздуха к воде, тешература последней поаыпается,
что приводит к увеличению влагосодержания слоя воздуха, соприка­
сающегося с поверхностью воды, за счет испарения влаги. Когда
теплота, получаемая водой от воздуха, окажется равной теплоте,
затрачиваемой на испарение, увеличегае температуры воды прекра­
тится. Эту установившуюся температуру воды и называют т е м­
п е р а т у р ой м о к р о го т е р м о м е т р а.
Определив с помощью психрометра температуру мокрого и сухо­
го термометров, по психрометрической таблице находят относитель­
ную влалсность воздуха (р ъ % (по показаниям мокрого тешометра
и разности показаний сухого и мокрого термометров). Таблица
составлена" для температур мокрого термометра в пределах от 0°
до +45°С.
Психрометрическая таблица
ППооккааззаанниияя
! РаЭнооть показаний сухого и влажного термомет-
ввллаажжннооггоо
ров
ттееррммооммееттрраа
! ! 1 1.0 Г .\ 4^5 ! 5.0!....НО
I I' 2 } 3 1 4 ( 5 } 6 1 7 ; 8 |9
0 100
Продолжение таблицы
I 100
2 100
15 100 . .. .д, 5 9
45 100
Психрометр состоит из двух термометров. Один из термомет­
ров снабжен увлажненной оболочкой, т.е. шарик с жидкостьв обё^
нут легкой тканью и погружается в чашку с водой. Этот термойвтр
показывает температуру мокрого термометра . Другой термойётр -
температуру сухого термометра.
Может быть найдена связь между температурой влажного ^^озду-
ха -д , температурой мокрого термометра "(мг и влагосодерййляем
воздуха с/.
где теплота парообразования при температуре нох|к>го термо­
метра;
<о/м - влагосодержание насыщенного воздуха при теЛшературе мок­
рого термометра;
^реол,1.0^п~ теплоемкости воды и водяного пара.
П. ДИАГРАММА I -Ы "ддя ВДАЖОГО БОЭДШ
Определение основных параметров влажного йоздуха по приве­
денным выше формулам требует значительного времени.
Наиболее просто и быстро ощзедедение параметров влажного
воздуха, а также решение задач, связанных с изменением состоя­
ния влажного воздуха, можно выполнять гра^^ески с помощью
диаграммы, предложенной профессором МВТУ :11.1СР1амзиным в 1918 г.
В настоящее время она применяется в ^й-счетах сметем ионди-
цианирования, сушки, вентиляции и отопления, В этой диаграмме
представлена графическая зависимость 01%овяых параметров возд^ -
9