Влажный воздух. Состав и свойства - Бурцев С.И.
ISBN 5-89565-005-8
Скачать (прямая ссылка):
hcM.T = dnf ~~^Л^ПЛО'
считая, что состояние смешанного тумана возможно только при t = = 0°С. Как было показано в п. 3.4, такое утверждение не является корректным, так как водяной или смешанный туманы могут существовать и при отрицательных температурах.
4.5. Расчётные формулы для определения энтальпии влажного воздуха
Формулы для определения энтальпии и энтропии влажного воздуха включают:
а) средние значения удельных массовых теплоёмкостей:
- сухого воздуха ср = 1,006 кДж/(кг • К) для диапазона температур от минус 50 до 50°С;
- льда ср = 1,924кДж/(кг К) для диапазона температур от
минус 50 до 0°С;
- воды сп = 4,186кДж/(кг-К) для диапазона температур от
"в
О до 50°С;
- пара ср = 1,86кДж/(кг-К) для диапазона температур от
минус 50 до 50°С;
б) постоянную величину теплоты плавления льда rnjlQ =
= 334,11 кДж/кг при температуре t = 0°С;
в) температуру влажного воздуха t, °С;
г) влагосодержание влажного воздуха d, кг вл/кг с.в;
д) температуру насыщения fH, °С, соответствующую парциальному давлению водяного пара в воздухе рп, Па;
е) теплоту парообразования г, кДж/кг, зависящую от температуры насыщения, г = /(гн).
Величины tH = f(pn) и г = f(tH) могут быть исключены из формул для определения энтальпии влажного воздуха.
99 ************************* 4. Влажный воздух *************************
Если воспользоваться уравнением Клапейрона-Клаузиуса (3.7) и проинтегрировать его в интервале от тройной точки (р0 = = 0,61 кПа, t0 = 0,01 °С) до точки с текущими координатами рп и tH, то получим:
RnTa
при г = const, v'« v" и v" =
Pn =PoexP
Pn
ґ Г ТН-Т0Л yRn ТнТ0 J
(4.25)
при r = f{tu), например, линейной зависимости r = aTH+b, R T
v'«v" и v" = п н будем иметь Pn
( a .Tub Тн~ТоЛ
Pn = POexP
-In^-Rn Tq Rn ThTo
(4.26)
Из выражения (4.25) получим
T H =
То
а с учётом (4.13)
T H =
1- То—In^ г Po
То
I-Tb-In
г
(
P0 0,622 + d
(4.27)
Используя выражение (4.27), формула для определения, например, энтальпии влажного ненасыщенного воздуха (4.16) при г = const будет иметь следующий вид:
^вл.в -cPcJ
cPl
+ d
То
I-To-In г
P0 0,622 + d
•273,15
+ г +
+ с
Pn
То
1-ГО—In г
+ 273,15
P0 0,622 +d
100 * 4.5. Расчётные формулы для определения энтальпии влажного воздуха *
Если же воспользоваться линейной зависимостью г = aTH+b и формулой (4.26) для более точного определения энтальпии влажного воздуха, то результат получится ещё более сложным и громоздким, весьма неудобным для практического использования.
Для получения простых и удобных для инженерных расчётов формул применяют:
- эмпирический метод с использованием зависимостей для теплоты парообразования или энтальпии пара;
- допущение, что перегретый водяной пар является идеальным газом и его энтальпия не зависит от давления.
При использовании метода обычно применяют эмпирическую зависимость г = /(?н) в виде линейной функции г = a + btH. В этом
случае энтальпию перегретого водяного пара можно представить в следующем виде:
К =CpJn +a+btH+cpn(t-tH).
Например, используя зависимость г=2490,0-2,3? н и соответствующие значения удельной массовой теплоёмкости [19], получают формулу
йвл.в = 1,005^ + d( 4,19? н + 2490 - 2,3? н +1,97? -1,97? н) = = 1,005? + й?(2490 +1,97? - 0,08? н).
Пренебрегая малой величиной 0,08?н, расчёт энтальпии влажного ненасыщенного воздуха ведут по формуле
h вл.в = 1.005* + ^(2490 +1,97?).
При использовании допущения отсчёт энтальпии перегретого водяного пара осуществляют от состояния насыщения при температуре ? = 0°С
hn = r0 + cpnt, (4.28)
считая, что перегретый пар является идеальным газом и его энтальпия не зависит от давления.
Энтальпия водяного пара при давлении р0 = 0,61 кПа и температуре ? определяется точкой 1 на Г-5-диаграмме рис. 4.3.
Состояние водяного пара при его парциальном давлении рп или р'п и той же температуре ? характеризуется, соответственно,
точками 2 и 3.
101 ************************* 4. Влажный воздух ft************************
Для идеального газа линии h = const и t = const совпадают, поэтому hi = h2 = h3. В действительности, в области, близкой к насыщению, линия постоянной энтальпии hi (кривая 2'-3') незначительно отклоняется от изотермы (кривая 2-3).
Рис. 4.3. Энтальпия перегретого водяного пара А
Энтальпия перегретого водяного пара при давлении рп составляет h'2, а при давлении р'и составляет Ь.'ъ. Разность значений
W2 - H2 и Лз - A3' весьма мала и на Г-5-диаграмме изображается
площадью под процессами 2-2' и З'-З. Поэтому, особенно при малых давлениях рп, можно с достаточной для технических расчётов точностью считать, что
Ji1 = Ii2 = h3.
Так, применяя формулу (4.28) и считая, что сп =1,004кДж/(кг-К) и сп = 1,86кДж/(кг-К), получают сле-
Pc. в ' "п ' '
дующую зависимость для энтальпии влажного ненасыщенного воздуха [7]:
Йвл.в = 10°4' + </(2500 +1,86?).
В табл. 4.4 приведены формулы для определения энтальпии влажного ненасыщенного воздуха, используемые различными авторами.
