Основные характеристики влажного воздуха

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

 

«Ивановский государственный энергетический университет

Имени В.И. Ленина»

 

 

Кафедра теоретических основ теплотехники

 

 

Лабораторная работа №3

 

 

«ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ВЛАЖНОГО АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА»

 

 

Выполнил: студент гр. 2-1^х

Добров Н.С.

Принял: доц. каф. ТОТ

Чухин И.М.

Оценка ___________

 

Иваново 2013

Цель работы

 

Изучение термодинамических свойств и процессов влажного атмосферного воздуха.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Влажный воздух - это смесь сухого воздуха и водяного пара. В воздухе при определенных условиях кроме водяного пара может находиться его жидкая (вода) или кристаллическая (лед, снег) фаза. В естественных условиях воздух всегда содержит водяной пар.

Основные характеристики влажного воздуха

Влажный воздух можно рассматривать как смесь сухого воздуха и водяного пара (жидкую и твердую фазы воды в воздухе пока считаем отсутствующими).

Используя законы для смесей газов, получим, что давление влажного воздуха равно сумме парциальных давлений сухого воздуха и водяного пара:

Р = Р_в + Р_п. (3.1)

Для наглядности представления основных характеристик влажного воздуха изобразим в Р,v- диаграмме (рис.2.1) состояния водяного пара во влажном воздухе. В качестве определяющих параметров водяного пара во влажном воздухе используются темпе

Pнºt

Рис.2.1. Основные состояния и характеристики водяного пара во влажном воздухе в P,v- диаграмме

· В

· А

·

·

·

v"

v

v

PП

PПmax

P

tросы

t=const

Х=0

Х=1

К ·

ратура воздуха t и парциальное давление водяного пара Р_п.

Водяной пар во влажном воздухе может находиться в трех состояниях (рис.2.1): точка 1 - перегретый пар, точка 2 - сухой насыщенный пар, точка 3 - влажный насыщенный пар (сухой насыщенный пар плюс капельки жидкости в состоянии насыщения). Высшим пределом парциального давления водяных паров при данной температуре воздуха t является давление насыщения пара Р_{п max} = Р_н.

Абсолютная влажность r - это массовое количество водяных паров в одном кубическом метре влажного воздуха. Для ее определения используется величина, обратная удельному объему водяного пара при Р_п и t, r=1/v (кг/м³). Действительно, по закону Дальтона водяной пар занимает весь объем смеси, а его плотность соответствует массе водяного пара в одном кубическом метре влажного воздуха.

Необходимо отметить, что абсолютная влажность воздуха характеризует содержание в воздухе только одной - паровой фазы воды.

Относительная влажность j - это отношение абсолютной влажности к максимально возможной влажности воздуха при данной температуре:

, (3.2)

где r" и v" - максимальная абсолютная влажность воздуха и удельный объем сухого насыщенного водяного пара при данной t.

Относительная влажность воздуха характеризует потенциальную возможность воздуха испарять влагу и забирать в себя пар из окружающей среды при данной температуре.

Максимальное содержание пара в воздухе соответствует точке 2 в Р,v- диаграмме, где пар сухой насыщенный. При переходе в область влажного пара при данной t (точка 3) в воздухе количество сухого насыщенного пара остается постоянным и соответствует точке 2. Для паровой фазы воды в этом случае удельный объем остается неизменным v"=const и минимально возможным при данной температуре воздуха, только к нему добавляются капельки воды в состоянии насыщения.

Различают 3 состояния влажного воздуха:

1. Ненасыщенный влажный воздух - j<100 %, Р_п<Р_н, r<r", водяной пар во влажном воздухе в виде перегретого пара (точка 1).

2. Насыщенный влажный воздух - j=100 %, Р_п=Р_н, r=r", водяной пар во влажном воздухе в виде сухого насыщенного (точка 2).

3. Перенасыщенный влажный воздух - j=100 %, Р_п=Р_н, r=r", кроме сухого насыщенного пара в воздухе находятся капельки воды в состоянии насыщения или льда, снега (точка 3 при наличии капелек воды).

В технике используется такая характеристика влажного воздуха, как температураточки росы. Это такая температура, начиная с которой при охлаждении влажного воздуха при постоянном давлении из него начинается выпадение капелек воды (точка А процесса 1-А, рис. 3.1). При снижении температуры ниже точки росы при постоянном давлении всей смеси и постоянном содержании в ней H₂О (процесс А-В) парциальное давление водяного пара уменьшается (Р_вп<Р_п), количество сухого насыщенного пара уменьшается, а количество капелек воды увеличивается. В этом случае в P,v- диаграмме процесс А-В пойдет в области влажного пара с уменьшением степени сухости по мере снижения температуры.