Влажный воздух. Состав и свойства - Бурцев С.И.
ISBN 5-89565-005-8
Скачать (прямая ссылка):
Последовательность процессов при Tn > Т0.с представлена на T-S-диаграмме на рис. 4.8: фазовый переход - сублимация льда 1-2 (перепад энтропий гсуб/Гл); изотермическое расширение 2-3 до парциального давления водяных паров в атмосферном воздухе
р
(перепад энтропий i?nln—^5-); изобарное охлаждение 3-4 до тем-
„о.с
Pu
T
пературы окружающей среды (перепад энтропий минус с D In——).
* п гр
L О.С
Рис. 4.8. Соотношение между энтропиями перегретого водяного пара
7 О.С »
в окружающей среде и льда Пп
121 ************************* 4. Влажный воздух *************************
При Tn > Tox
ос суб „ , P Snc = Sj1+-^ + R„hx
t л p
^1-Cp ІП
о.с p п
Tn То. С
Поэтому
д. InJiL-P
л л
'PiI T "п „ос T і о.с JPn 1 л
(4.57)
(4.58)
Последовательность процессов при Tsi < Гос представлена на рис. 4.9: сублимация льда 1-2 (перепад энтропий гсуб/Тп); изобар-
T
ный нагрев 2-3 до температуры Г0.с (перепад энтропий сРпIn —^У,
TJI
изотермическое расширение 3-4, если р„ > р°'с (перепад энтро-
л
пий Дп1п^-), или изотермическое сжатие 3-4' при р < р^ РпС
о.с
о.с
(перепад энтропий минус Rn
о.с
Рн
^nln ЗГС p п
Рис. 4.9. Соотношение между энтропиями перегретого водяного пара в окружающей среде и льда /гд
С учётом изложенного будем иметь:
122 SK * * HtSK * * Не******** * * * 4.7. ЭКСврЗиЯ вЛЭЖНОЗО воздухэ SK SK SK SK SK SK SK SK SK SK SK SK SK SK SK SK SK Sk SK
ПРИ Рн < Рп"
нл
о.с
sn =sn+ ~ + ДпЬ^ГТ + с In — - •
+ RnІП- , ир ,
t „о.с уп
Гл Pn
ПРИ Pn^Pn0
оО.С _ -
Sn - sл
суб
t л
О.С
+ In
Рн„
Pn
t л
Го.С Гл
(4.59)
(4.60)
Формулы (4.59) и (4.60) адекватны выражению (4.57). Таким образом, перепад энтропий при любом соотношении температур льда и водяного пара может определяться по формуле (4.58). Тогда эксергия льда с учётом (4.55)
ел - Tо.с
Pn
rT T Л
То,
+
То.с]
f суб
1
1
. Гл То.с)
+ Rj П
Нл
„ос Pn .
.(4.61)
4.7.5. Эксергия тумана
Для водяного тумана
Єв.т - е"вл.в + ^вев-
(4.62)
Температура капельной влаги в водяном тумане равна температуре влажного воздуха, поэтому с учётом формул (4.46), (4.53) и (4.13) при Tb= T после простых алгебраических преобразований
T T
-I-In-
Го.с
То.
+
с J
Св.Т ~ Tо.с "
1 1
+ dsn --
T То.
+
Cj
+ Rn
' , ч p(0,622 + dac) 0,622 +dH+dB In П n +
^oxl0'622 + rfH )
+ {dH+dB) In
d о.с
(4.63)
123 ************************* 4. Влажный воздух *************************
Если водяной туман состоит из взвешенных в воздухе мелкодисперсных капель с радиусом менее 1 мкм, то эксергия рассчитывается по формуле
Єв.Т = е"вл.в + ^B (ев + е'в) • Эксергию ледяного тумана можно определить из выражения Єл.т = е"вл.в + </л?л- (4.64)
При Tn= T и использовании формул (4.13), (4.46) и (4.61) по-
лучим
?л.т ~~ T о.с'
1 о.г
Го,
+
с J
J+
+ Дп
(0,622+ д?н + ) In 10f22 + d°<)
Poc(0,622 + dx)
+
+ (dH+dn) In
d о.с
(4.65)
Для определения эксергии смешанного тумана следует использовать соотношение
есм.т - е"вл.в + dB ев + dn Єп •
(4.66)
Так как при этом Tb= Tn = Т, то используя соответствующие зависимости (4.13), (4.46), (4.53) и (4.61), после алгебраических преобразований получим
124 ******************* 4.2. Параметры влажного воздуха *******************
бсм.т — T О.С
[cPcii + Cpn{dH + db + da)
J о.с
-I-In-
T0,
+
С J
1 1
T T0,
+
с J
+ Rn
(0,622
po_c(0,622+dH)
+
+ (dH+dB+d!l)ln
do.c
(4.67)
Если состав смешанного тумана состоит из кристаллов льда и мелкодисперсных капель воды с радиусом менее 1 мкм, то эксергия определяется по формуле
есм.т = е"вл.в + db (ев + е'в) + dл ел •
4.8. Параметры влажного воздуха при изменении состава сухого воздуха
Все ранее рассмотренные вопросы касались термодинамики влажного воздуха при условии постоянства состава сухого воздуха. Однако могут быть такие условия обитания человека, например, в герметичном помещении, когда меняются количественные соотношения азота, кислорода и двуокиси углерода в сухом воздухе. В этом случае параметры состояния влажного воздуха не могут быть отнесены к 1 кг сухого воздуха как смеси идеальных газов определённого состава.
Для рассматриваемых условий целесообразно все параметры состояния влажного воздуха относить к 1 кг азота, масса которого в воздухе остаётся постоянной.
В этом случае ненасыщенный влажный воздух можно в первом приближении рассматривать как смесь азота N2, кислорода O2,
125 ************************* 4. Влажный воздух *************************
двуокиси углерода CO2 и водяного пара H2O. Для определения теплового состояния влажного воздуха при этом необходимо знать пять параметров: общее давление смеси р, температуру смеси Г и парциальные давления водяного пара рп, кислорода р0^ и двуокиси углерода рС02.
Тогда парциальное давление азота
^n2 =Р~(Рп + Ро2 +Pco2)- (4-68)
