Влажный воздух. Состав и свойства - Бурцев С.И.
ISBN 5-89565-005-8
Скачать (прямая ссылка):
ввода величины Ad из атмосферного воздуха. Это слагаемое представляет собой изобарно-изотермический потенциал водяного пара при условиях окружающей среды, когда он совпадает с эксергией.
112******************* 4.2. Параметры влажного воздуха *******************
Поскольку за точку отсчёта эксергии принято состояние влажного воздуха в окружающей среде, то изобарно-изотермический потенциал водяного пара в среде следует приравнять к нулю. Последнее условие и определяет выбор точки отсчёта энтальпии и энтропии водяного пара: она должна быть такой, чтобы изобарно-изотермический потенциал (функция Гиббса) водяного пара при параметрах среды равнялся нулю. Этому условию, в частности, удовлетворяет точка с параметрами t = O0C и р = 100 кПа [24].
С учётом изложенного, эксергия ненасыщенного влажного воздуха будет определяться по формуле
Євл.в = А/іс.в + dAhn - 7Vc(Asc.b + dAsn)• (4-44)
Имея в виду значения энтальпии и энтропии для сухого воздуха и водяного пара, можно записать
ААс.в = срСЛ(т -Tо.с)» AAn = Cpn(г -Г0.с)>
Д5с.в = CpcjjIn-
о.с
. P-Pn , T
Re.в In-—, Asn = CpnIn-
Ро.с'Рп
о.с
„ос Pn
Тогда
евл.в-сPc JyT -Tо.с) + сРп{т ~T0.c)d -
Tox
In
T О.С
-Дс.в1п
P -Pn
о.с Ро.с'Рп
+ d
Cpa In---RnIn
tо.с
Pn о.с
Pn .
Используя зависимость (4.12) для влагосодержания воздуха, расчётная формула для определения эксергии влажного воздуха после простых алгебраических преобразований примет вид
бвл.в ~ Tо.с
{ї Pcx+dcPn) + Rn
T о.с (0,622 + d) In
-I-In —-— + То.с)
/>(0,622+ </ос) „ d
^(0,622 + rf)
+d In-
!О.С
(4.45)
Формула (4.45) может быть использована и для определения эксергии влажного насыщенного воздуха евяв. В этом случае
d = dH и T = Th
8 Зак. 3799
113************************* 4. Влажный воздух *************************
'вл.в
= T о
.с
(cpca + d*Cpi
T T
— I-In —-—
T О.С
о.с у
+ Дп
, ч, р(0,622 + dо.с) ^jl </н (0,622 +^hJ In—^гт^—+ ^Hln"
Л,с(0,622 + </н)
о.с
.(4.46)
Примеры
Пример 4.8. Параметры воздуха в окружающей среде: r0.c = 15°С и ^0 с = 0,006кг вл/кг с.в. Определить эксергию влажного ненасыщенного воздуха, если его температура t = 25°С, а влагосодержание d = 0,01кг вл/кг с.в. При расчёте принять Poc = P =100 кПа.
Используя формулу (4.45) и соответствующие значения для с п ¦> сп
^ с.в "п
и Rn, получим
евл.в = 288,15'
(1,006+ 0,0 М,86) + 0,4615
298,15 , , 298,15 — 1 — In
288,15
288,15.
+
л ^4l 0,622 + 0,006 , 0,01 (0,622 + 0,01) In -ZTTZZ—гтт~ + 0,01 In-
0,006
0,622 + 0,01 = 0,322 кДж/кг.
Пример 4.9. Параметры воздуха в окружающей среде: toc =-25°С, ф0 с = 80%. Определить эксергию влажного ненасыщенного воздуха при t = = 22°С и ф = 50%. Считать, что ро с = /> = 100 кПа.
Определим влагосодержание воздуха в окружающей среде. При tQC =-25° С давление насыщения водяного пара надо льдом можно определить по формуле (3.12)
22,489(-25) ~
Рн = 0>6112ехр
= 0,0633 кПа.
272,88 + (-25) Парциальное давление водяного пара
p°nc = Ф0.с/?нС = °>8'°'0633 = °'0506 ¦ Тогда влагосодержание воздуха в окружающей среде
0,0506
dox = 0,622-
= 0,000315кг вл/кг с.в.
100-0,0506
Аналогично определяем влагосодержание влажного ненасыщенного воздуха
114******************* 4.2. Параметры влажного воздуха *******************
17 504 • 22
рн = 0,6112 схр ^77^7-^ = 2,64 кПа, рп = 0,5 • 2,64 = 1,32 кПа,
241,2 + 22
d = 0,622
1,32
100-1,32
= 0,00832 кг вл/кг с. в.
Используя формулу (4.45), найдём эксергию влажного ненасыщенного воздуха
евл.в = 248,15
(1,006 + 0,00832-1,86)
295,15 248,15
-I-In
295,15 248,15
•0,4615
',Л 0,622 + 0,000315 (0,622 + 0,008 32) In——:—--— +
0,622 + 0,00832
0,00832 In
0,00832 0,000315
= 6,254 кДж/кг.
4.7.3. Эксергия воды
При определении эксергии воды или льда за точку отсчёта необходимо принимать состояние воды, равновесное с окружающей средой, т. е. присутствующий в атмосфере перегретый водяной пар, так как в большинстве реальных случаев влажный воздух в окружающей среде не насыщен, а, следовательно, вода или лёд неравновесны со средой [25]. В этом случае точка отсчёта совпадает с принятой точкой отсчёта при определении эксергии влажного воздуха.
Эксергия воды может быть определена по формуле
eB = AhB-T0.cAsB, (4.47)
где AZib и Asb - разность энтальпий и энтропий между параметрами воды (Тв, рв, hB и sb) и перегретого водяного пара в атмосфер-
tm I О.С ,О.С О.Сч
ном воздухе (Гос, doc, Pn ,hn , sa ).
Энтальпия и энтропия являются функциями состояния, поэтому путь процессов перехода из одного состояния в другое может быть произвольным.
115************************* 4. Влажный воздух *************************
На рис. 4.4 в Г-й-диаграмме показана последовательность процессов: фазовый переход 1-2 и нагрев водяного пара 2-3 до температуры окружающей среды при Тол > Tb или охлаждение 2-3' при Го.с < Tb.
Рис. 4.4. Соотношение между энтальпиями перегретого водяного пара в окружающей среде hT и воды А»