Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 35 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

месь сухого воздуха с водяным паром называют влажным воздухом. При давлениях близких к атмосферному и
невысоких температурах (до 100 … 200
°С) влажный воздух отличается от обычных газовых смесей тем, что при
изменениях температуры доля пара может изменяться: происходит или частичная конденсация пара, или дополнительное
насыщение паром в результате испарения внешней влаги. Чтобы выявить особенности состояний влажного воздуха,
мысленно проведем следующий опыт. В некоторый закрытый объем с сухим воздухом поместим небольшое количество
воды (см. рис. 1.50). В результате ее испарения образуется смесь, которую называют влажным воздухом. Если добавить еще
небольшое количество воды, то после испарения концентрация и парциальное давление пара увеличатся. Однако такое будет
наблюдаться только до тех пор, пока не наступит динамическое равновесие между паром и жидкостью, т.е. пока пар в смеси
не станет насыщенным с давлением
p
н
. Смесь насыщенного пара с сухим воздухом называют насыщенным влажным
воздухом, он содержит максимально возможное при заданных условиях количество пара. В таком воздухе испарение не
наблюдается, а малейшее его охлаждение приводит к образованию конденсата в форме росы. Поэтому температуру
насыщенного влажного воздуха называют температурой точки росы
t
p
. Понятно, что в ненасыщенном влажном воздухе пар
находится в перегретом состоянии, поскольку в нем
p
п
< p
н
.
С достаточной для практики точностью обе компоненты влажного воздуха принимают за идеальный газ. Как для любой
газовой смеси в этом случае давление смеси определяется суммой парциальных давлений
p
см
= p
св
+ p
п
.
Как правило, мы имеем дело с атмосферным влажным воздухом, тогда p
см
равно
барометрическому давлению
В, т.е.
p
св
+ p
п
= B .
Массу пара, содержащегося в 1 м
3
влажного воздуха, называют абсолютной
влажностью. Абсолютная влажность равна плотности пара, находящегося во влажном
воздухе. Максимальная абсолютная влажность у насыщенного влажного воздуха равна
р" = 1/v".
Относительной влажностью называют отношение абсолютной влажности к
максимально возможной при тех же условиях:
."
п
ρρ=
ϕ
Применяя уравнение
состояния идеального газа для паровой компоненты, можно записать
.
"
"
н
п
пн
пп
п
п
p
p
TRp
TpR
v
v
===
ρ
ρ
=ϕ
Часто полученное соотношение принимается за определение ϕ. Обычно величину ϕ выражают не в долях, а в
процентах. Относительная влажность насыщенного воздуха равна 100 %. Величину
ϕ измеряют с помощью психрометров
или гигрометров.
Масса влажного воздуха, находящегося в некотором объеме
V определяется суммой масс сухого воздуха и пара m
вв
=
m
св
+ m
п
. После деления этой формулы на величину V, получаем
псввв
ρ+
ρ
=
ρ
. (1.45)
Используя уравнение состояния для сухого воздуха и приведенные выше соотношения, находим
.
1
в
н
в
п
в
св
св
св
TR
pB
TR
pB
TR
p
v
ϕ−
=
−
===ρ
Далее найдем величину ρ
п
, выразив ее через ρ": ρ
п
= ϕ ρ".
Аналогично предыдущему получаем
TR
p
v
п
н
п
"
ϕ=ϕ=ρ
1
.
Подставим найденные величины в формулу (1.45), и приведем простые преобразования
−
ϕ
−=
ϕ
+
ϕ
−=ρ
пв
н
вп
н
в
н
в
вв
RRT
p
TR
B
TR
p
TR
p
TR
B 11
. (1.46)
Отметим теперь, что
R
в
< R
п
и значит (1/R
в
– 1/R
п
) > 0. Величина В/(R
в
T) равна плотности сухого воздуха при
барометрическом давлении. Тогда из формулы (1.46) следует вывод: плотность влажного воздуха меньше, чем плотность
сухого воздуха при том же (обычно барометрическом) давлении. Правда, разница плотностей невелика, поэтому в
технических расчетах обычно принимают
ρ
вв
= ρ
св
, хотя при необходимости более точные расчеты можно выполнять с
использованием формулы (1.46).
В практических расчетах широко используется такой параметр влажного воздуха, который называют влагосодержанием
d. По определению, влагосодержание – это количество килограмм (или грамм) влаги, которое приходится на каждый
килограмм сухого воздуха:
d = m
ï
/ m
св
.
Для объема V величины m
ï
и m
св
равны m
n
= Vρ
ï
и m
св
= Vρ
св
. Тогда
н
н
п
св
св
п
п
св
псв
псв
св
п
св
п
pB
p
R
R
p
p
R
R
TRp
pTR
V
V
m
m
d
ϕ−
ϕ
===
ρ
ρ
==
.
Отношение R
св
/R
п
равно 0,622, поэтому окончательно запишем
н
н
,
pB
p
d
ϕ−
ϕ
= 6220
.
. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
.
Рис. 1.50 Образование
влажного воздуха
С

Страницы