Влажность воздуха

Атмосферный воздух состоит из сухой части (азота – 78%, кислорода – 21%, аргона – 0,9%, и других газов) и водяных паров. Содержание газов в сухой части воздуха стабильно, а количество водяных паров изменяется в широких пределах. Поэтому влагосодержание d измеряется в г влаги на 1 кг сухой части влажного воздуха.

Относительная влажность φ (в %) - это отношение влагосодержания при данном состоянии (d) к влагосодержанию при полном насыщении (d_н) при тех же значениях температуры и давления:

φ = d / d_н ´ 100%

Энтальпия влажного воздуха I (кДж/кг) представляет собой количество теплоты, необходимое для нагревания от 0°С до данной температуры такого количества влажного воздуха, сухая часть которого имеет массу 1 кг. Энтальпия влажного воздуха складывается из энтальпий сухой его части и энтальпии водяных паров:

I_{влажн.возд.}= I_{сух.возд.}+ I_{вод.пар}= c_возд´t+c_{вод.пар}´t =

= 1,005´t + (2500+1,8´t)´d´10^-3, кДж/кг,

где c_возд = 1,005 кДж/кг´^оС – теплоёмкость сухого воздуха,

2500 кДж/кг – теплота парообразования,

c_{вод.пар} = 1,8 кДж/кг´^оС – теплоёмкость пара.

Расчет изменения состояния атмосферного воздуха достаточно громоздкий. Для удобства результаты этого расчёта приведены на диаграмме состояния влажного воздуха (I-d – диаграмме), предложенной профессором Казанского университета Л.К. Рамзиным в 1918 году.

На I-d –диаграмме (рис.1.2) по оси абсцисс (горизонтальной) откладывается влагосодержание воздуха d (в г на 1 кг сухого воздуха).

Ось энтальпии I (кДж/кг) наклонена под углом 115⁰.

На диаграмме нанесены также расходящиеся веером кривые относительной влажности φ =соnst (%), и линии изотерм сухого воздуха t =соnst.

На кривой с относительной влажностью φ = 100% - насыщенный воздух. Выше этой кривой - ненасыщенный влажный

воздух, а ниже - перенасыщеный влажный воздух, который содержит влагу в жидкой фазе (туман).

Каждая точка на диаграмме соответствует определенному состоянию воздуха. Положение точки определяется любыми двумя из четырех (I, d, t, φ) параметрами состояния (рис. 1.3).

На I-d - диаграмме могут быть построены еще два параметра — температура точки росы t_р и температура мокрого термометра t_м.

Температурой точки росы воздуха t_р называется температура, до которой нужно охладить ненасыщенный воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении постоянного влагосодержания. Для определения t_р необходимо из точки А опустить перпендикуляр до пересечения с кривой φ =100%. Изотерма (линия t=соnst), пересекающая в этой точке кривую насыщения (φ =100%), будет характеризовать температуру точки росы t_р.

Рис. 1.2. I-d - диаграмма влажного воздуха.

Рис.1.3 Параметры состояния влажного воздуха на

I-d – диаграмме.

Температурой мокрого термометра t_м является такая температура, которую принимает влажный воздух при достижении насыщенного состояния и сохранения постоянной энтальпии воздуха, равной начальной. Для определения t_м необходимо через точку А провести линию I=соnst до пересечения с кривой φ =100%. Изотерма, проходящая через точку пересечения, соответствует значению температуры воздуха по мокрому термометру t_м.

В проектной практике I-d - диаграмму используют для построения изменения параметров состояния воздуха при нагревании, охлаждении, увлажнении, осушении, смешении, при произвольной последовательности и сочетании этих процессов в системах вентиляции и кондиционирования.

Количество воздуха L, м³/ч, необходимого для удаления из помещения избыточной влаги, определяется по следующей формуле:

где W_вл— суммарное количество влаги, выделяющейся в помещение, кг/ч;

d_пом., d_прит.,— влагосодержание воздуха соответственно в помещении и на притоке, г/кг сух.в.

ρ - плотность сухого воздуха, кг/м³

Количество воздуха, необходимого для удаления из помещения избыточного тепла, определяется по формуле:

где Q_избыт.— количество явного тепла (избыточного), передаваемого в помещение различными источниками, кДж/ч;

с — весовая теплоемкость воздуха, кДж/(кг х град).

При условии одновременного выделения влаги и тепла, представленные выражения могут быть приравнены друг к другу:

Это уравнение является основным в системе расчетов кондиционирования воздуха.

Величины W_вл и Q_избыт. должны рассматриваться как переменные величины, изменяющиеся непрерывно и независимо друг от друга. Задача кондиционирования воздуха состоит в том, чтобы при всех практически вероятных изменениях этих двух величин сохранять неизменными величины d_пом. и t_пом..

Согласно представленному уравнению эта задача может быть решена, если в процессе непрерывного изменения величин W и Q системой кондиционирования воздуха непрерывно изменять величины d_пом. и t_пом.. При этом предполагается, что количество вводимого в помещение воздуха G, кг/ч остается величиной постоянной.

Количество воздуха, необходимого для удаления из помещения вредных газовыделений, определяется по формуле:

где М_вред. — количество вредных газовыделений в помещении от различных источников, кг/ч;

К_прит. - концентрация вредных веществ в приточном воздухе, г/м3. Обычно принимается равной 30% предельно допустимой концентрации (ПДК) данного вещества;

К_пом. - концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, принимаемая равной ПДК, г/м³.

При выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ разнонаправленного действия, воздухообмен для их нейтрализации вычисляется для каждого вредного вещества отдельно.

При выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия, воздухообмен для их нейтрализации вычисляется путём суммирования объёмов воздуха для разбавления каждого вещества в отдельности до его ПДК.

Дата добавления: 2014-01-05