Свойства влажного воздуха. I-d диаграмма

Под влажным воздухом понимают смесь абсолютно сухого воздуха и водяного пара. Влажный воздух, как влаго- и теплоноситель, характеризуется следующими основными параметрами.

1. Абсолютной влажностью называется количество водяного пара в кг, содержащегося в 1 м³ влажного воздуха. Таким образом, абсолютная влажность – это плотность водяного пара (кг/м³).

, (3.1)

где – масса паров воды, кг;

– объем влажного воздуха, м³.

2. Парциальное давление паров воды [Па, бар, мм рт. ст.] – это давление, которое которые оказывали бы водяные пары при отсутствии других компонентов.

3. Относительной влажностью называется отношение плотности водяных паров к максимально возможной плотности водяных паров в воздухе при той же температуре.

. (3.2)

Насыщенный влагой воздух содержит в себе максимальное количество влаги и в него влагу уже нельзя испарить (сколько влаги испарится, столько же сконденсируется).

Выразим через парциальные давления паров. Влажный воздух с некоторым допущением можно считать идеальным газом. Тогда в соответствии с уравнением состояния Менделеева-Клапейрона:

, (3.3)

, (3.4)

где - парциальное давление водяных паров во влажном воздухе;

– парциальное давление паров в насыщенном влагой воздухе;

- объем водяных паров во влажном воздухе;

– объем водяных паров в насыщенном влагой воздухе.

, (3.5)

, (3.6)

где - молекулярная масса воды (водяных паров), г/моль.

Выразим и из (3.3) и (3.4) и подставим в (3.5) и (3.6):

, (3.7)

, (3.8)

Или

. (3.9)

4. Влагосодержание – показывает, какое количество водяного пара в граммах приходится во влажном воздухе на 1 кг абсолютно сухого воздуха.

. (3.10)

1 м³ влажного воздуха состоит из кг Н₂О и кг абсолютно сухого воздуха.

Связь парциального давления паров и влагосодержания

, (3.11)

, (3.12)

где = 29 г/моль – молекулярная масса абсолютно сухого воздуха.

Выразим объем из уравнения Менделеева-Клапейрона для идеальных газов.

, (3.13)

, (3.14)

где и - парциальные давления водяных паров и абсолютно сухого воздуха.

Выражения (3.13) и (3.14) подставим в (3.11) и (3.12), а результат в (3.10).

, (3.15)

где P - общее давление в смеси (по закону Дальтона равно сумме парциальных давлений водяных паров и абсолютно сухого воздуха: ).

Из выражения (3.9) , поставим в (3.15:)

. (3.16)

Выражение (3.15) дает связь между парциальным давлением водяных паров во влажном воздухе и его влагосодержанием. Из (3.15) найдем зависимость от d.

. (3.17)

Согласно выражению (3.17) зависимость парциального давления от влагосодержания не является прямолинейной. Однако, , поэтому и зависимость от изображается практически прямой линией (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Зависимость парциального давления водяных паров во влажном воздухе от влагосодержания.

5. Энтальпия влажного воздуха I (теплосодержание) отнесена к 1 кг абсолютно сухого воздуха. Энтальпия численно равна количеству теплоты, затраченной на нагревание влажного воздуха от 0 ⁰С до данной температуры, включая теплоту парообразования. Энтальпия влажного воздуха отнесена к 1 кг абсолютно сухого воздуха и определяется при данной температуре воздуха t как сумма энтальпий абсолютно сухого воздуха (а.с.в.) и водяного пара.

Во влажном воздухе на 1 кг абсолютно сухого воздуха приходится кг водяных паров.

, (3.18)

где - энтальпия водяного пара;

= 1000 Дж/(кг×К) – удельная теплоемкость абсолютно сухого воздуха;

= 1970 Дж/(кг×К) – удельная теплоемкость водяных паров;

= 2,5∙10⁶ - энтальпия водяного пара при 0 ⁰С.

За начало отсчета энтальпии принята температура 0 ⁰С, а за начало отсчета энтальпии паров принята вода при 0 ⁰С (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Зависимость энтальпии водяных паров от температуры.

Дата добавления: 2014-01-04