Определение параметров влажного воздуха

Цель работы: закрепление знаний по разделу «Влажный воздух». Оз-

накомление с методами исследования свойств влажного

воздуха.

С влажным воздухом– смесью сухого и водяного пара, приходится иметь дело в ряде теплотехнических процессов. Среди них наиболее важными являются процессы кондиционирования воздуха и процессы сушки различных материалов с использованием влажного воздуха в качестве теплоносителя. Расчет этих процессов требует знания свойств влажного воздуха.

Параметры влажного воздуха

Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество влаги, т.е. представляет собой смесь сухого воздуха и водяного пара.

Смесь сухого воздуха и водяного пара называют влажным воздухом.

В расчетах влажного воздуха применяют формулы, выведенные для идеальных газов, потому что процессы, происходящие с влажным воздухом в большинстве случаев происходят при давлениях, близких к атмосферному. При таких состояниях и воздух, и водяной пар подходят под определение идеального газа.

Водяной пар в воздухе может быть насыщенным или перегретым. Состояние пара определяется величиной его парциального давления р_п. Если обозначить р_в– парциальное давление воздуха, то по закону Дальтона давление влажного воздуха равно:

(1)

Если влажный воздух постепенно охладить, то в зависимости от содержания в нем водяного пара при достижении определенной температуры начинается конденсация водяного пара выпадение влаги. Температура, при которойпроисходит конденсация водяных паров, содержащихся в воздухе, называется точкой росы или температурой насыщения t_н.

При определении состояния влажного воздуха кроме давления и температуры, используются следующие параметры:

– абсолютная влажность воздуха характеризуется массой водяного пара, содержащегося в 1м³ воздуха, или это есть не что иное как плотность пара r_п.

– относительная влажность воздуха выражается отношением абсолютной влажности воздуха к его максимально возможной абсолютной влажности r_max при некоторых давлении и температуре смеси:

(2)

Иначе можно сказать, что относительная влажность воздуха есть отношение массы водяного пара в 1м³ влажного воздуха к массе водяного пара, необходимой для полного его насыщения при этих условиях.

Если температура влажного воздуха меньше или равна температуре насыщенного водяного пара при давлении всей смеси, то r_max равна плотности насыщенного водяного пара при температуре смеси и значение ее определяется по таблицам насыщенного водяного пара.

– влагосодержанием называется отношение массы влаги (пара) во влажном воздухе к массе сухого воздуха в нем:

(3)

Величина влагосодержания измеряется в г/кг (в граммах влаги на 1кг сухого воздуха, содержащегося во влажном воздухе).

– энтальпия влажного воздуха У – определяется как сумма энтальпий сухого воздуха и водяного пара. Энтальпия влажного воздуха, относят к (1+d×10^-3) кг влажного воздуха.

,Дж/кг (4)

Диаграмма У– d влажного воздуха

Параметры влажного воздуха (температура, относительная влажность, энтальпия, влагосодержание, парциальное давление пара и температура насыщения) легко определяются с помощью У–d диаграммы, предложенной профессором Л.К.Рамзиным.

У–d диаграмма построена в косоугольных координатах с углом между ними 135⁰. По оси ординат отложена энтальпия влажного воздуха на 1кг содержащегося в нем сухого воздуха, по оси абсцисс – влагосодержание влажного воздуха на 1кг сухого воздуха. Для удобства пользования, значения d нанесены на горизонталь.

На диаграмме нанесены линии t_с= const, t_м= const, У= const, j= const, а так же представлены в графической форме зависимость парциального давления водяного пара в воздухе от его влагосодержания, причем значения парциального давления р_п в мм.рт.ст. приведены справа внизу по оси ординат.

Под температурой мокрого термометра t_м понимают температуру, показываемую термометром, шарик которого обернут влажной тканью, если тепло, необходимое для испарения влаги, берется только из окружающего воздуха. Вследствие охлаждения при испарении влаги мокрый термометр показывает температуру ниже температуры сухого термометра.

Диаграмма У–d построена для давления влажного воздуха 745 мм.рт.ст., что примерно соответствует среднегодовому барометрическому давления с достаточной для практических целей точностью. Указанной диаграммой можно пользоваться, когда процессы с влажным воздухом происходят при атмосферном давлении. У–d диаграмма дает возможность по двум каким–либо параметрам влажного воздуха определит все остальные.

Исходными данными для определения параметров состояния влажного воздуха служат показания сухого и влажного термометров аспирационного психрометра.

Назначение аспирационного психрометра.

Психрометр аспирационный предназначен для определения параметров влажного воздуха в стационарных и походных условиях.

Принцип действия психрометра основан на разности показаний сухого и смоченного термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха.

Прибор работает следующим образом: Вращением вентилятора в прибор всасывается воздух, который, обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке к вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези в аспирационной головке. Благодаря протеканию воздуха вокруг ртутного резервуара термометров сухой термометр показывает температуру этого потока, а показания смоченного термометра меньше, т.к. но охлаждается вследствие испарения воды с поверхности батиста, облегающего его резервуар.

Порядок наблюдений по аспирационному психрометру следующий: за 5 минут до начала наблюдений смачивают батист на резервуаре правого термометра. Для этого берут резиновый баллон с пипеткой, заранее заполненный чистой водой, и легким нажимом доводят воду в пипетке не ближе, чем на 1см до края и удерживают ее на этом уровне с помощью зажима. После этого пипетку вводят до отказа во внутреннюю трубку защиты 1 и смачивают батист на резервуаре термометра. Выждав некоторое время, не вынимая пипетки из трубы, зажимают зажим, вбирая лишнюю воду в баллон, после чего пипетку вынимают. Заводят вентилятор почти до отказа, но осторожно, чтобы не сорвать пружину.

Отсчет по термометрам проводится через 4 мин. после пуска вентилятора.

Психрометром можно пользоваться при отрицательных температурах не ниже –10⁰С, но при этом необходимо каждый раз отмечать состояние батиста: была ли на нем переохлажденная вода или лед.

Определение параметров влажного воздуха по показаниям аспирационного психрометра.

Как уже было указано ранее, с помощью У–d диаграммы влажного воздуха можно определить по двум известным параметрам все остальные. Эти два известных параметра используются для нахождения точки на диаграмме, которой изображается данное состояние влажного воздуха.

Психрометр показывает значение температур мокрого t_м и сухого t_с термометров и искомая точка на диаграмме является точкой пересечения соответствующих прямых t_с= const и t_м= const.

Значения температур сухого термометра для каждой прямой t_с= const указаны в левой части диаграммы.

Значения температур мокрого термометра, соответствующих прямым t_м= const, указаны в точках пересечения этих прямых с линией насыщенного воздуха j=100%.

После того, как нашли точку на диаграмме, находим остальные параметры влажного воздуха в этом состоянии.

Влагосодержание d определим, проектируя полученную точку вертикально вниз до пересечения с горизонтальной осью влагосодержания.

Энтальпию влажного воздуха У находим, проектируя исходную точку влево вверх под углом 45⁰ параллельно линиям У= const до пересечения с осью энтальпий.

Относительная влажность рассчитывается интерполяцией между двумя соседними кривыми j=100%.

Температура точки росы определяется в результате проектирования исходной точки вертикально вниз до пересечения с кривой насыщенного воздуха j=100%.

Продолжая вертикаль до пересечения с кривой «Парциальное давление пара», можно найти его величину, отсчитывая значения по оси парциального давления пара, нанесенной в правой нижней части диаграммы.

Порядок выполнения работы.

С помощью аспирационного психрометра измеряются температуры влажного и сухого термометров в помещениях, указанных преподавателем. Полученные значения заносятся в таблицу 1. с помощью диаграммы У–d влажного воздуха по этим данным устанавливаются относительные его параметры и заносятся в таблицу 1.

Таблица 1.

Поиск по сайту: