Основные определения

По закону Дальтона давление влажного воздуха р равно сумме парциальных давлений сухого воздуха p_в. и пара р_п, находящегося в объеме влажного воздуха.

Плотность пара в объеме влажного воздуха р_п, кг/м³, называют абсолютной влажностью воздуха. Каждому состоянию влажного воздуха соответствует вполне определенное максимальное возможное значение плотности пара ρ_п.м. Если температура влажного воздуха t меньше или равна температуре насыщения водяного пара t_п при давлении смеси р, то величина ρ_п.м. определяется по температуре t с помощью таблиц насыщенного водяного пара. Если температура смеси t больше t_п, то ρ_п.м. определяется по таблицам перегретого водяного пара для значений t и р.

Величину называют относительной влажностью воздуха. Величина φ приближенно определяется отношением парциальных давлений пара во влажном воздухе р_п к максимально возможному значению p_п.м, соответствующему полному насыщению воздуха без изменения его температуры.

Значение p_п.м при t < t_п (для давления р) определяется по таблицам насыщенного водяного пара. Если температура воздуха t>t_п, то p_п.м принимается равным давлению влажного воздуха. При нагревании влажного воздуха выше температуры насыщения водяного пара при давлении смеси относительная влажность воздуха не изменяется.

Температура, при которой вследствие охлаждения ненасыщенный влажный воздух становится насыщенным (φ= 100%), называется температурой точки росы.

Отношение массы пара m_п, находящегося во влажном воздухе, к массе сухого воздуха m_в, называют влагосодержанием и выражают в граммах влаги на 1 кг сухого воздуха.

Значение d можно определить по приближенному соотношению

. (68)

Энтальпия влажного воздуха

, (69)

где i_в и i_п — соответственно энтальпия 1 кг сухого воздуха и водяного пара.

Расчетная, формула для определения энтальпия влажного воздуха

. (70)

Технические расчеты процессов с влажным воздухом производятся чаще всего по id -диаграмме влажного воздуха, которая строится для определенного давления, например p_в =745 мм. рт. ст. (рис.12).

В id -диаграмме угол между осями координат i и d равен 135˚. На id -диаграмме наносят линии: изотермы t=const (по температуре сухого термометра), изоэнтальпы i=const, постоянной относительной влажности φ=const, постоянных значений температуры мокрого термометра t_м=cons. На линии φ=100% значения i и t_м совпадают. Под линией φ=100% нанесена линия – линия парциальных давлений пара.

На рис. 12 показаны основные процессы, которые могут быть определены по id -диаграмме. Если температура воздуха по сухому термометру t_А и температура мокрого термометра t_МА, то состояние воздуха определится по id -диаграмме точкой А.

Рисунок 12

Точка росы определяется охлаждением воздуха при d=const. Это состояние воздуха характеризуется точкой В. Охлаждение воздуха ниже точки росы изображается линией, идущей по φ=100%. Этот процесс В-В΄ сопровождается уменьшением d, так как из воздуха выпадает влага при частичной конденсации пара.

Нагревание воздуха от состояния, соответствующего точке А, изображается линией АС. Количество влаги в воздухе при этом не изменяется.

Процессу насыщения воздуха влагой при i=const от состояния в точке С соответствует линия CD. При увлажнении воздуха впуском в него пара новое состояние воздуха (i₂; d₂) определяется по начальному (i₁; d₁) из теплового и материального баланса процесса смешивания:

; (71)

, (72)

где i_п и d_п – энтальпия, кДж/кг, и количество подаваемого пара, г на 1кг сухого воздуха.

На рис. 12 показано определение парциального давления пара для состояния А влажного воздуха и p_пМА для той же температуры воздуха.

При смешивании двух объемов влажного воздуха с массами m₁ и m₂ состояние смеси соответствует точке К, лежащей в id -диаграмме на прямой EF, конечные точки которой соответствуют состояниям смешиваемых масс воздуха m₁ (Е) и m₂ (F).

Положений точки К определяется по соотношениям

; (73)

. (74)

Если влажный воздух будет соприкасаться с открытой поверхностью воды, имеющей температуру t_в, то между влажным воздухом и водой в общем случае будет происходить массообмен и теплообмен.

Если из точки Е (рис. 13), соответствующей состоянию насыщенного воздуха, имеющего температуру t_в, провести линию d=const и t_М=const, то диаграмма id разделится на3 части:

I — вода испаряется и охлаждается, следовательно, воздух насыщается влагой и нагревается от поверхности воды;

II — вода испаряется и нагревается, следовательно, воздух насыщается и охлаждается;

III — пар из воздуха конденсируется на поверхности воды и воздух охлаждается.

Рисунок 13