Теплоёмкость и энтальпия влажного воздуха

Изобарную теплоемкость влажного воздуха с_р относят к 1кг сухого воз­духа или (1+d) кг влажного воздуха. Она равна сумме теплоемкостей 1кг сухого воздуха и d кг пара :

. (2.25)

Можно принять =1005Дж/(кгК) 1кДж/(кгК)=const; =1,96кДж/(кгК). Тогда

. (2.26)

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

. (2.27)

где - энтальпия сухого воздуха;

- энтальпия водяного пара, находящегося во влажном воздухе в перегретом состоянии:

t - температура влажного воздуха; r - скрытая теплота парообразования воды;

с_р =4,19 кДж/(кг-К) - удельная изобарная теплоемкость воды; t_H - температура насыщения при парциальном давлении в смеси.

Учитывая, что для 0 t_н < 100 °С r 2490 - 2,3t_H кДж/(кгК); h_п = 4,19t_H + 2490 - 2,3t_H + l,96(t - t_H) = 2490 + l,96t, получим

h_п = 2490 - l,96t,

а в пересчете на единицы системы СИ последняя формула имеет вид:

h=t+d(2490+1,96t). (2.28)

2.3.3. hd-диаграмма влажного воздуха

Параметры влажного воздуха легко определяются графическим путем при помощи так называемой hd - диаграммы, предложенной в 1918 году про­фессором Л.К. Рамзиным. В ней по оси абсцисс отложено влагосодержание d влажного воздуха в г/кг, а по оси ординат - энтальпия в кДж/кг. Прямые линии, наклоненные к вертикали под углом 135°, являются линиями постоянных эн­тальпий (h=const). На диаграмме также имеются наклонно восходящие прямые линии постоянных температур влажного воздуха t=const; изолинии относитель­ной влажности воздуха (p=const; кривая парциальных давлений p_n=f(d), значе­ния которых приведены справа на оси ординат.

По hd – диаграмме Рис. 2.8, зная температуру t и относительную влажность , можно определить энтальпию h, влагосодержание d и парциальное давление р_п. По температурам сухого и мокрого термометров можно найти температуру точки росы t_p, т.е. температуру, при которой воздух насыщен водяным паром ( =100 %).

Процесс нагрева влажного воздуха на hd - диаграмме изображается вос­ходящей вертикальной прямой линией при d=const. Процесс охлаждения также протекает при d=constи изображается также вертикальной, но нисходящей прямой. Однако этот процесс справедлив только до состояния полного насы­щения ( =100 %). При дальнейшем охлаждении воздух будет насыщен влагой, которая будет выпадать в виде росы.

Процесс конденсации условно можно считать проходящим по линии =100 %.

Температура точки росы с помощью hd - диаграммы находится следующ­им образом. Из точки, характеризующей данное состояние влажного воздуха,
проводится вертикальная прямая до пересечения с линией =100 %.Изотерма,
проходящая через точку пересечения этих изолиний, и будет определять температуру росы t_p.

Рис. 2.8

Вопросы для самопроверки

1. Что называется влажным воздухом?

2. При каких условиях влажный воздух можно считать с достаточной степенью точности идеальным газом?

3. Как определяется массовое и мольное влагосодержание влажного воздуха?

4. В каком случае влажный воздух называется насыщенным, а в каком - нена­сыщенным?

5. Как определяется энтальпия влажного воздуха?

6. Что такое относительная влажность?

7. Постройте линии =const; t=const; h=constв hd - диаграмме влажного возду­ха.

8. Почему в процессе испарения в идеальной сушилке энтальпию влажного воздуха можно считать постоянной?

9. Как определить состояние влажного воздуха с помощью психрометра?

10. Что такое точка росы?