Лекция по технической термодинамике "Влажный воздух"

Слайд #1

Влажный воздух
Смесь
сухого воздуха (78,09 % N2 20,95 % O2) и
водяного пара

Процессы, протекающие во влажном воздухе, часто встречаются при эксплуатации и расчете сушильных установок, компрессоров, кондиционеров, при выборе температуры уходящих дымовых газов, вентиляции и кондиционировании жилых и производственных помещений и др.

Слайд #2

Ts – диаграмма воздуха
К сухому воздуху полностью применимо понятие идеального газа и соотношения для идеального газа.

Слайд #3

Кроме того в воздухе содержатся:
Сернистый газ - SO2 - 1.0 частей на миллион по объему (ppmv)
Метан - CH4 - 2.0 частей на миллион по объему (ppmv)
Закись азота = веселящий газ - N2O - 0.5 частей на миллион по объему (ppmv)
Озон - O3 - 0 to 0.07 частей на миллион по объему (ppmv)
Двуокись (диоксид) азота - NO2 - 0.02 частей на миллион по объему (ppmv)
Йод - I2 - 0.01 частей на миллион по объему (ppmv)
Угарный газ - CO - от 0 до следовых количеств (ppmv)
Аммиак - NH3 - от 0 до следовых количеств (ppmv)

Слайд #4

Из всех составляющих влажного воздуха (атмосферного воздуха) водяной пар наиболее изменчив.
Его объемное содержание в течении года может изменятся в пределах
от 210-6 до 4-5 %.
Изменяется в зависимости от географического положения, от времени года, от метеорологических условий.

В атмосферных условиях откуда берется водяной пар?
Испарения воды с земной поверхности и распространение в результате переменшивания
Если в воздухе содержание водяного пара достигнет своего максимального значения, то что может произойти?
Выпадение воды в виде осадков, тумана - конденсация
Процессы испарения и конденсации сопровождаются затратой или выделением теплоты, что сказывается на тепловом режиме соответствующих слоев атмосферы

Слайд #5

Из всех составляющих влажного воздуха (атмосферного воздуха) водяной пар наиболее изменчив.
Его объемное содержание в течении года может изменятся в пределах
от 210-6 до 4-5 %.
Изменяется в зависимости от географического положения, от времени года, от метеорологических условий.

В атмосферных условиях откуда берется водяной пар?
Испарения воды с земной поверхности и распространение в результате перемешивания
Если в воздухе содержание водяного пара достигнет своего максимального значения, то что может произойти?
Выпадение воды в виде осадков, тумана - конденсация
Процессы испарения и конденсации сопровождаются затратой или выделением теплоты, что сказывается на тепловом режиме соответствующих слоев атмосферы

Слайд #6

Количество водяных паров во влажном воздухе не может быть произвольным.
Оно увязано с давлением и температурой влажного воздуха и не может превышать некоторого максимального значения.
Парциальное давление водяного пара во влажном воздухе не может быть больше давления насыщения при температуре влажного воздуха
Pн  Pп – ненасыщенный влажный воздух
Pн = Pп – насыщенный влажный воздух

Слайд #7

Для влажного воздуха выполняется закон смеси идеальных газов – закон Дальтона
Рвлаж.возд. = Рсух.возд. + Рвод.пар.
Во влажном воздухе возможны процессы, при которых один компонент его (водяной пар) конденсируется и изменяет свою массу.
Другой же компонент (сухой воздух) сохраняет при этом постоянство своей массы.
Т.о. процессы во влажном воздухе могут протекать с переменной массой водяных паров в нем и, следовательно, переменной массой самого влажного воздуха при неизменной массе сухого воздуха во влажном воздухе.

Слайд #8

Такое отличие влажного воздуха от смеси идеальных газов объясняет отличие в способах задания состава влажного воздуха, определения его аддитивных параметров и появления специфических параметров, присущих только влагосодержащим смесям.
Их относят не к массе влажного воздуха (смеси), а к постоянной массе его компонента – массе сухого воздуха, содержащегося во влажном.

Слайд #9

d, x

Слайд #10

Параметры влажного воздуха
Энтальпия
Влагосодержание
Абсолютная влажность
Относительная влажность
Температура сухого термометра
Температура мокрого термометра
Температура точки росы
Парциальное давление водяного пара

Слайд #11

Энтальпия влажного воздуха  , кДж/кг, - энтальпия газовой смеси, состоящей из 1 кг сухого воздуха и d (x) кг водяного пара. Иными словами – сумма энтальпий сухого воздуха и водяного пара

Энтальпию влажного воздуха относят к 1 кг сухого воздуха или к (1 + d) кг влажного воздуха

Слайд #12

Влагосодержание воздуха, d, кг/кг, - масса водяного пара во влажном воздухе, приходящаяся на 1 кг сухого воздуха, содержащегося во влажном воздухе, т.е. величина, определяемая как





0,622 – отношение мольных масс водяного пара и воздуха

- относительная влажность

Слайд #13

Абсолютная влажность – это масса единицы объема пара при его парциальном давлении и температуре




Абсолютная влажность – парциальное давление водяного пара во влажном воздухе, в мм рт.ст.
Абсолютная влажность и парциальное давление водяного пара связаны

Слайд #14

Относительная влажность , %, - отношение абсолютной влажности к плотности сухого насыщенного пара при той же температуре
А при температурах, больших температуры насыщения водяного пара при давлении влажного воздуха, к плотности перегретого пара той же температуры и давления

Слайд #15

Температура сухого термометра tс – температра влажного воздуха, которую фиксирует термометр, имеющий сухую поверхность
Температура мокрого термометра tм – температура, регистрируемая термометром, датчик которого смочен водой
Или температура, соответствующая наступлению равновесия процессов тепломассообмена между влажным воздухом и смоченным термометром
Температура точки росы tр – температура ненасыщенного влажного воздуха, при которой он становится влажным насыщенным воздухом (tн при p = pпарц )

При   100 % tр  tм  tс

Слайд #16

Аналитические зависимости между характеристиками не всегда удобны в инженерных расчетах.
Что привело к широкому распространению и применению d – диаграммы влажного воздуха.
d – диаграмму впервые в 1918 г. предложил профессор МВТУ Рамзин Л.К.
d – диаграмма имеет большое значение для расчетов сушильных процессов и установок, расчетов систем отопления и кондиционирования воздуха.
С помощью диаграммы многие вопросы теплообмена, увлажнения, сушки воздуха и его смешения решаются наглядно и просто.

Слайд #17

 = кДж/кг

d = кг/кг

= %

pп = мм рт.ст.

tс = С

tм = С

tр = С