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. 2-1х
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 = Рв + Рп. (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 Рп.
|
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 Рп max = Рн.
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 Рп 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 %, Рп<Рн, r<r", водяной пар во влажном воздухе в виде перегретого пара (точка 1).
2. Насыщенный влажный воздух - j=100 %, Рп=Рн, r=r", водяной пар во влажном воздухе в виде сухого насыщенного (точка 2).
3. Перенасыщенный влажный воздух - j=100 %, Рп=Рн, 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 (Рвп<Рп), 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.