Влажный воздух. Состав и свойства - Бурцев С.И.
ISBN 5-89565-005-8
Скачать (прямая ссылка):
wiBJI-B 3,2
Масса сухого воздуха, согласно (4.2),
/яс.в = «вл.в ~ Шел ~ ЗД - 0,1 = 3,1 кг . Влагосодержание
твл _ 0,1 «вл.в 3,2
d = !»вл =9А = 0,03226 кг влаги/кг с. в.
тс. в jM Плотность влажного воздуха
5
Рвл.в = Pc-B(1 + ^) = 1,128-(1 + 0,03226) = 1,164 кг/м3 .
Удельные объёмы
V l + d 1,03226
у вл.в _ 0,887
= 0,859м /кгвл.в.
3/.
79 ************************* 4. Влажный воздух *************************
4.3. Гомогенная смесь влажного воздуха 4.3.1. Ненасыщенный влажный воздух
Ненасыщенный влажный воздух представляет собой двух-компонентную гомогенную парогазовую смесь, состоящую из сухого воздуха и перегретого водяного пара. Для определения тепло-влажностного состояния двухкомпонентной смеси необходимо знать три независимых термодинамических параметра. Чаще всего используют такие параметры, как температура, давление и состав смеси, определяемый массовым влагосодержанием. Масса влаги твл, содержащаяся в ненасыщенном влажном воздухе, будет опр е-деляться массой перегретого водяного пара тп. Влагосодержание, в соответствии с (4.1),
d = ^. (4.9)
Wc.B
Для перегретого водяного пара парциальное давление рп всегда меньше парциального давления насыщенного водяного пара рн при той же температуре. Поскольку перегретый водяной пар подчиняется законам идеальных газов, то
T T
Pn = THnRn-- и Рея = '"С.в Дс.в—-• (4-10)
гвл.в V вл.в
Следовательно, влагосодержание
d = mn = j^c b ^n = j^c b ^n (4 11)
Wc.b Rn Рс.в Rn P -Pn
Мольная масса для водяного пара цп = 18,016 кг/кмоль, а га-8314 2
зовая постоянная =-— = 461,49 Дж/(кг ¦ К).
Так как Rc b = 287,1 Дж/(кг-К), то формула (4.12) приобретает вид
d = 0,6221-^-. (4.12)
P-Pn
С учётом (4.7),
d = 0,6221 Ф/?н . Р~<?Р„
80 .i.************* 4.4. Гэтерогенная смесь влажного воздуха **************
Формула (4.12) устанавливает зависимость между парциальным давлением водяного пара в воздухе и его влагосодержанием
Pu = P---• (4-13)
Уп 0,6221 + d V 7
Парциальное давление водяного пара рп может изменяться от рп = 0 (сухой воздух, d = 0) до рп = ри (насыщенный водяными парами влажный воздух, d = dH).
Если состав ненасыщенного влажного воздуха задан массовыми долями сухого воздуха gc.B и перегретого водяного пара gn, то газовая постоянная для 1 кг влажного воздуха
^?вл.в = &с.ъ ^с.в + Sл Rn
или
D — +
Лвл.в ~~ I1J I + a
Газовая постоянная влажного воздуха, содержащего 1 кг сухого воздуха, соответственно будет определяться из выражения
= ^с.в dRn ¦
По аналогичной формуле можно определить и мольную массу ненасыщенного влажного воздуха
^СМ^С.В + ^П-
С учётом (4.3) и (4.10) плотность влажного ненасыщенного воздуха
р =-Е__I*
Нвлв Rc^T т
f\ 1л
0,00348 ч //11/1Ч
(р- 0,376рп). (4.14)
Rc.b Rn,
Для сухого воздуха рп = 0, откуда следует, что плотность влажного воздуха всегда меньше плотности CjrXoro воздуха при одинаковых температуре и давлении.
С учётом зависимости (4.13) формула (4.14) примет следующий вид:
Ґ l + d
Рвл.в P С.В
1+ 1,6075*/.
где р'с - плотность сухого воздуха при температуре T и полном давлении воздуха р, р'с в = 0,00348 ~.
Относительная влажность воздуха ср и степень насыщения у определяются по формулам (4.7) и (4.8). Связь между ними, учитывая зависимость (4.12), определяется соотношением
6 Зак. 3799 8 1 ************************* 4. Влажный воздух *************************
(4.15)
Так как (р - рн) < (р - рп), то и \|/ < ср. Для сухого воздуха при рп = 0 і|/ = ф = 0 и для насыщенного воздуха при рп~рн V|/ = ф = 1.
Каково расхождение между величинами ф и \|/ в интересующем нас диапазоне температур?
Максимальное расхождение будет иметь место при рп —> 0.
В табл. 4.1 приведены значения (р -рн)/(р ~Рп) при рп = 0 и р =
= 101,3 кПа для диапазона температур от минус 50 до 50°С.
Как видно из приведённых данных, максимально возможное расхождение имеет место при температуре t = 50°С и парциальном давлении водяного пара р -» 0. Это расхождение не превышает 12%. В то же время для диапазона температур от минус 25 до 250C, который наиболее часто используется в метрологии и кондиционировании воздуха, расхождение составляет не более 3% (при рп —> 0), а в
области часто встречающихся влагосодержаний d = 5... 15 г/кг с.в, что соответствуетpn = 0,8 ... 2,4 кПа, это расхождение менее 1%. Таким образом, для области температур от минус 25 до 250C относительная влажность воздуха ф и степень насыщения \)/ практически не отличаются друг от друга.
Таблица 4.1
Значения (р -р»)/(р -р„ )
Температура t, °С
Значение (р —рн)/(р - Pn)
50 40 30 25 20 10 0 -10 -20 -25 -30 -40 -50
0,88
0,93
0,96
0,97
0,98
0,99
0,994
0,997
0,998
0,9993
0,9996
0,99987 0,99996
82 * *хс* ********** 4.4. Гетерогенная смесь влажного воздуха **************
Понятие относительной влажности воздуха ф, широко применяемое в метрологии, кондиционировании, холодильной и других областях техники, является малопонятным термином для широкого круга людей, не знакомых с термодинамикой влажного воздуха.
