И энтальпия влажного воздуха

Средняя молекулярная масса влажностного воздуха составляет

(9.6)

здесь μ_в=28,97 кг/кмоль – молекулярная масса сухого воздуха.

Из формулы (9.6) видно, что влажный воздух всегда легче сухого того же давления и температуры.

Газовую постоянную влажного воздуха можно определить по уравнению:

Дж/(кг·К). (9.7)

Энтальпия влажного воздуха определяется как сумма энтальпий сухого воздуха и водяного пара. Энтальпия влажного воздуха удобнее относить к 1 кг сухого воздуха.

Энтальпия влажного воздуха равна

. (9.8)

Энтальпия сухого воздуха, выраженная в килоджоулях на килограмм (кДж/кг), численно равна его температуре так как теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении равна ≈ 1кДж/(кг_·град). Энтальпия сухого насыщенного пара при малых давлениях может быть определена по эмпирической формуле

,

тогда энтальпия влажного воздуха будет

кДж/кг сухого воздуха; (9.9)

здесь d – влагосодержание воздуха в г на 1 кг сухого воздуха.

9.3. -диаграмма влажного воздуха

Параметры влажного воздуха обычно определяют графическим путем с помощью -диаграммы, предложенной проф. Л.К. Рамзиным в 1918. (см. рис.9.2)

На этой диаграмме по оси ординат откладываются величины энтальпии , , а по оси абсцисс – влагосодержания , сухого воздуха. Для более удобного расположения различных линий на диаграмме координатные оси располагаются под углом , причем ось ординат проводится вертикально. Таким образом, линии влагосодержания d будут вертикальными, а линии энтальпии – наклонными прямыми. На диаграмме нанесены следующие линии: линии постоянных энтальпий (прямые, наклонные к оси ординат под углом ); линии постоянных влагосодержаний (прямые, параллельные оси ординат); линии постоянных температур влажного воздуха; линии относительной влажности воздуха.

Обычно диаграмма строится для барометрического давления бар, но с достаточной точностью она может быть использована и для других давлений, близких к основному. -диаграмма позволяет по известным и определить и , а по – величину . Кроме того, по -диаграмме для каждого состояния влажного воздуха можно определить точку росы, т.е. температуру точки, в которой воздух будет насыщен водяным паром .

Рис. 9.2

Процесс нагревания влажного воздуха совершается при неизменном влагосодержании, т.е. при . На -диаграмме этот процесс изображается вертикальной прямой линией KL. Процесс охлаждения влажного воздуха также протекает при (изображается пря мой линией LK). Этот процесс будет справедлив только до состояния полного насыщения воздуха, т.е. до . При дальнейшем охлаждении воздух окажется пересыщенным влагой и она будет выпадать из него в виде росы на материале.

Изотерма, исходящая через точку N, даёт нам величину температуры точки росы.

Идеальный процесс насыщения воздуха влагой в условиях постоянного давления происходит при неизменной энтальпии влажного воздуха и изобразится на id-диаграмме отрезком LM. При этом под идеальным процессом подразумевается такой, в котором вся теплота идет только на испарение влаги, т.е. не учитываются потери теплоты в окружающую среду и расход теплоты на подогрев жидкости.

В этом случае теплота, отданная влажным воздухом на испарение влаги, вместе с парами снова возвращается во влажный воздух, т. е. общий баланс теплоты в процессе будет равен нулю.

Количество сухого воздуха в процессе испарения влаги не изменяется. Следовательно, не изменится и энтальпия влажного воздуха, которая исчисляется на содержащегося в нем сухого воздуха.

В этом случае, количество воды, образовавшейся в результате конденсации от точки К до точки М, на сухого воздуха будет равно разности влагосодержании d_м-d_к.