Расчет параметров влажного воздуха

Параметры влажного воздуха рассчитываются по уравнению состояния идеального газа

,

где R = 8314/m, m - мольная масса влажного воздуха.

Подстановка в известное выражение для газовой смеси

значений мольной массы m_св = 29 кг/кмоль, m_п = 18 кг/кмоль и объемных долей r_п = p_п/p, r_св = p_св/p = (p-p_п)/p приводит к часто используемым формулам для расчета мольной массы влажного воздуха:

(7.11)

или с учетом p_п = jp_s

.

(7.12)

Энтальпия влажного воздуха определяется как энтальпия газовой смеси, состоящей из 1 кг сухого воздуха и d кг водяного пара

.

Энтальпия 1 кг сухого воздуха равна

.

Энтальпия 1 кг пара с достаточной точностью вычисляется по формуле

,

в которой теплота испарения воды при температуре t = 0 ⁰С принята равной 2500 кДж/кг, а теплоемкость пара - равной 1,926 кДж/кг.

Тогда формула для определения энтальпии ненасыщенного влажного воздуха принимает вид

.

(7.13)

Для насыщенного влажного воздуха имеем:

.

(7.14)

7.3. h-d- диаграмма влажного воздуха

Для определенного атмосферного давления строится h-d- диаграмма. В учебной и технической литературе обычно приводятся или прилагаются диаграммы, построенные для среднего значения атмосферного давления
p = 745 мм рт. ст. В h-d- диаграмме (рис. 7.3):

1) линии постоянных энтальпий h, кДж/(кг^.с.в.) проведены под углом 135⁰ к вертикали;

2) t_c, ⁰С – изотермы «сухого» термометра;

3) t_м, ⁰С – изотермы «мокрого» термометра;

4) j, % - линии относительных влажностей;

5) p_п = f(d)– линия парциальных давлений пара.

Пример пользования диаграммой

По известным параметрам влажного воздуха t₁, j₁ найти d₁, h₁, t_p, p_п, p_s.

Изотерма точки росы (t_p) проходит (рис. 7.4) через точку пересечения линий d₁ = const и
j = 100%.

На оси парциальных давлений (p_n) определяются парциальные давления пара (p_n) в точке пересечения линий d₁ = const и p_n = f(d), а также давление насыщения (p_s) в точке пересечения линий d_s = const и p_n = f(d).

Процессы во влажном воздухе

7.4.1.Нагрев воздуха

Влажный воздух с параметрами t₁, j₁ нагревается при постоянном давлении p = const до температуры t₂. Расход воздуха G, кг/с.

В процессе изобарного нагрева 1-2 (рис.7.5) влагосодержание не изменяется (d = const), относительная влажность уменьшается (j₂ < j₁), энтальпия увеличивается (h₂ > h₁).

Теплота, необходимая для нагрева 1 кг сухого воздуха, равна

.

(7.15)

Учитывая, что расход влажного воздуха

,

отсюда

.

(7.16)

Соответственно секундный расход тепла имеет вид

.

(7.17)

Охлаждение воздуха

Влажный воздух с параметрами t₁, j₁ охлаждается при постоянном давлении p = const до температуры t₂ (t₃₎ Расход воздуха G.

Различают два случая:

1) t₂ > t_p (процесс 1-2, рис. 7.6). В этом случае:

· влагосодержание не изменяется (d = const);

· относительная влажность увеличивается
(j₂ > j₁);

· энтальпия уменьшается (h₂ <h₁).

Теплота, отводимая от воздуха,

,	(7.18)
.	(7.19)

2) Если температура, до которой охлаждается воздух (t₃), меньше температуры точки росы (процесс 1-3), то воздух, достигнув состояния насыщения (t = t_p, j = 100%), при дальнейшем понижении температуры будет оставаться насыщенным и из него будет выпадать влага, поскольку d₃ < d₁.

Теплота, отводимая от воздуха в этом случае,

, ,

(7.20)

где r = 2500 кДж/кг;

(7.21)

В практике охлаждение воздуха до t < t_p широко применяют с целью удаления из него влаги (осушения).

Сушка материалов

В процессе сушки различных материалов воздух является сушильным агентом, и чем выше его температура, а, следовательно, давление насыщения (p_s), тем больше он может поглотить влаги.

Пусть параметры воздуха на входе в сушильную камеру равны t₁ , j₁, расход воздуха - G.

Идеальный процесс сушки (без потерь тепла в окружающую среду) - это процесс 1-2 при постоянной энтальпии (рис. 7.7). В процессе сушки:

· относительная влажность воздуха увеличивается (j₂ > j₁);

· температура уменьшается (t₂ < t₁);

· влагосодержание увеличивается (d₂ > d₁).

Количество влаги, воспринятой воздухом, вычисляется по формулам:

	(7.22)
	(7.23)

В реальных процессах сушки h₂ < h₁ из-за потерь тепла в окружающую среду.