Лекци@18-Влажный_воздух (Сборник электронных лекций)

Лекции по термодинамике
доцент каф. Э6, ктн Рыжков С.В.
Э6
нергомашиностроение.
Лекция №18
Влажный воздух
•Параметры влажного воздуха.
•Температура мокрого термометра.
•dh – диаграмма влажного воздуха.
•Смешение потоков влажного воздуха.
•Определение влажности воздуха по температуре мокрого
и сухого термометров.
•Кондиционирование воздуха.

Параметры влажного воздуха
В зависимости от температуры и полного давления смеси количество водяного пара во
влажном воздухе не может превышать определённой величины.
Смесь сухого воздуха с перегретым водяным паром называется ненасыщенным влажным
воздухом. Для такой смеси справедливо условие pпводяным паром называется насыщенным влажным воздухом pп=pн .
Парциальное давление водяного пара в воздухе обычно мало, поэтому
и водяной пар при этих условиях можно считать идеальным газом.
Абсолютная и относительная влажность воздуха.
Масса водяного пара, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха, называется абсолютной влажностью.
Парциальной плотность пара:
mп
pп
 
 m
V
RпT
'
п
ï
(1)
Отношение абсолютной влажности воздуха ρ’п к максимально возможной абсолютной влажности ρ’н
при данной температуре называется относительной влажности.
'
п
п
(2)
'
н
н


p


p
Влагосодержание и степень насыщения.
Отношение массы mp водяного пара, содержащегося во влажном воздухе, к массе mв сухого воздуха
называется влагосодержанием d влажного воздуха
'
п
п
(3)
'
в
в
m

d 
m


Отношение количества водяного пара , содержащегося во влажном воздухе, к количеству сухого воздуха
называется молярное влагосодержание x влажного воздуха:
x 1.61d
mп
mв
x ( ) ( )
п
в
d 0, 622 x
pп
p  pп
0,622 pп
d
p  pп
x
(4)
(5)
(6)
p – давление влажного воздуха.
0,622pн
pd
d
; 
p  pн
(d  0,622) pн
d p
(0,622  d )
0,622 p
pв 
(0,622  d )
pп 
(7)
3
(8)

pн
xн 
p  pн
0,622 pн
d н
p  pн
(9)
(10)
Значение влагосодержания зависит от давления и температуры влажного воздуха.
Степень насыщения:
d
 
dн
pп ( p  pн )  ( p  pн )
 

pн ( p  pп )
( p  pп )
(11)
(12)
для умеренных температур влажного воздуха, можно принять, что
 
(13)
4

Кажущаяся молярная масса, газовая постоянная и плотность влажного воздуха:
28,96( p  pп ) 18,016 pп
10,94 pп
 в rв  п rп 

28,96 
p
p
p
(14)
pн
 28,96  10,94
p
(15)
8314
8314
R

10,94 pп
10,94  pн
(28,96 
) (28,96 
)
p
p
(16)
Газовая постоянная влажного воздуха всегда больше постоянной сухого воздуха.
Массовые доли сухого воздуха и пара во влажном воздухе могут быть выражены через
влагосодержание так:
mв
mв
1
gв 


m ( mв  mп ) 1  d
mп
mп
d
gп 


m (mв  mп ) 1  d
5

Газовая постоянная влажного воздуха:
(287  461d )
R
(1  d )
(17)
Плотность влажного воздуха:
(28,96 p  10,94 pп )

8314 T
 п'
 ( )(1  d )
d
(18)
(19)
Парциальная плотность:
mп
pп
d p
 (
)

М
RпT
(0,622  d ) RпT
'
п
p (1  d )

(0,622  d ) RпT
(20)
(21)
6

Теплоёмкость и энтальпия влажного воздуха.
Теплоёмкость влажного воздуха cp обычно относят к (1+d) кг влажного воздуха (или, что то же
самое, к 1 кг сухого воздуха).
c p c рв  d с рп
(22)
Энтальпия влажного воздуха определяется как энтальпия газовой смеси, состоящей из 1 кг сухого
воздуха и d кг водяного пара.
(23)
h hв  d hп
(23a)
hп r  c рп t
h t  (2501  1,93 t )d
(24)
1
h t  (1555  1, 2 t ) pн
p   pн
(25)
h t  (2501  1,93 t )d  4,19 d жt  (2,1 t  335 )d т
(26)
Температура мокрого термометра
Температура поверхности жидкости, достигнутая в результате процесса
установления равновесия, называется температурой мокрого термометра tм. Эта
температура измеряется термометром, чувствительный элемент которого обёрнут
влажной тканью.
h2  h1 cжt м (d 2  d1 )
(28)
h1 h2  4,19t м d 2
(29)
7

Рис. 1. dh – диаграмма влажного воздуха (схема построения)
8

Рис. 2. dh – диаграмма влажного воздуха (изображение процессов, происходящих
9
во влажном воздухе)

Смешение потоков влажного воздуха:
Запишем уравнение материального баланса:
(m1d1  m2 d 2 ) (m1d1  m2d 2 )
dm 

mm
m1  m2
(30)
Уравнение энергетического баланса:
(m1h1  m2 h2 ) (m1h1  m2 h2 )
hm 

mm
m1  m2
( d m  d1 )
a
(d 2  d m )
( hm  h1 )
a
( h2  hm )
( d m  d1 )
( h  h1 )
 m
(d 2  d m )
( h2  hm )
(31)
(32)
(33)
(34)
10

Рис. 3. Определение состояния влажного воздуха по dh - диаграмме: а – после смешения
б – по температуре сухого и мокрого термометров
11

Рис. 5. Схема кондиционера
1 – кондиционер
2 – тепловая (калорифер) и
влажная обработка
1 – наружный влажный воздух ;
2 - состояние подаваемого в помещение приточного воздуха ; 3 – оросительная установка
4 – вентилятор
3 - состояние воздуха в помещении с t3 , d3
5 – помещение
12
6 - форточка
Рис. 4. Схема определение параметров влажного
воздуха при кондиционировании:
а – на летнем, б – на зимнем режиме