Процесс адиабатического насыщения влажного воздуха

Относительную влажность и влагосодержание часто используют в технических науках и метеорологии, поэтому их следует связать с легко измеряемыми величинами, такими как температура и давление. Один из способов нахождения относительной влажности – это определение температуры точки росы. Зная температуру точки росы можно определить давление насыщенного пара, таким образом можно найти относительную влажность. Однако этот способ не практичен. Существует и другой способ определения абсолютной или относительной влажности. Он связан с процессом адиабатического насыщения воздуха водяным паром.

Система состоит из длинного изолированного канала, в котором находится вода. Постоянный поток ненасыщенного воздуха, характеризующийся параметрами T ₁, d ₁, φ ₁, m _св1, m _п1, h ₁, протекает через канал. Часть воды испаряется и смешивается с потоком воздуха. Влагосодержание воздуха в течение данного процесса увеличивается. Для испарения воды требуется теплота, которая отнимается от воздуха, поэтому воздух охлаждается. Если канал достаточно длинный, то воздух становится насыщенным (φ ₂=100%) и приобретает температуру T ₂, называемую температурой адиабатического насыщения.

Для того, чтобы уровень воды в канале не уменьшался, для восполнения потерь на испарение необходимо создать поток воды (при температуре Т ₂). Процесс адиабатического насыщения можно рассматривать, как стационарный процесс, в котором нет теплообмена с окружающей средой, и полезная работа не совершается. Изменением кинетической и потенциальной энергии можно пренебречь. Тогда можно записать законы сохранения массы и энергии для двух входящих потоков и одного выходящего в следующем виде.

Баланс масс: (массовый расход сухого воздуха остается постоянным);

(массовый расход водяного пара увеличивается за счет испарившейся воды

.

Баланс энергии: (теплота извне не подводится, и работа над внешними силами не совершается: Q = 0, L = 0).

Так процесс происходит при постоянном давлении, то

Используя определение удельной энтальпии влажного воздуха, получим

.

На выходе из канала относительная влажность φ ₂ = 100%, поэтому влагосодержание d ₂ и все остальные величины (кроме температур) можно определить по таблицам или по диаграммам. Таким образом, измеряя температуру на входе и выходе канала можно определить влагосодержание d ₁ воздуха на входе.

Если поступающий в канал воздух уже насыщен водяным паром, то температуры T ₁ и T ₂ будут равны, а, следовательно, d ₁ = d ₂. В общем случае температура адиабатического насыщения ниже начальной температуры воздуха и выше температуры точки росы T _р.

Процесс адиабатического насыщения воздуха дает возможность определять влажность воздуха, однако рассмотренный выше способ требует очень длинного канала для достижения насыщения воздуха. Более простым и удобным является способ, при котором термометр покрывается хлопковой тканью, насыщенной влагой, и на него направляют струю воздуха, как это показано на рис. 5. Температура, измеренная таким образом, называется температурой мокрого термометра T _м.

Дата добавления: 2014-12-24