Var R Med, R n är trycket för torr luft respektive vattenånga, Pa.

Från uttryck (1.16) och (1.17), med hänsyn till (1.18), får vi

(1.19)

Var R c = 287,04 - gaskonstant för torr luft, J/(kgK); R p = 461,66 - gaskonstant för vattenånga, J/(kgK). Parametrarna för vattenånga anges i tabellen. 1.5.1.

Tabell 1.5.1

Vattenånga parametrar

t, 0 C	 p.n. , kg/m 3	R p.n. , Pa	t, 0 C	 p.n. , kg/m 3	R p.n. , Pa

Given (alternativ 1): Lufttemperatur t= 20°C, relativ luftfuktighet= 0,6 i bråkdelar av en enhet, luftväxlingshastighet TILL= 10, rumsvolym V = 100 m 3

Lösning

1. Ersätter värdena för gaskonstanter R med och R n med hänsyn tagen till partialtrycket (tabell 1.8) och relativ luftfuktigheti formeln (1.19), får vi

(1.20)

Var R p.n. - partiellt tryck;

R- lufttryck i rummet, Pa. R p.n. vid 20 0 C är det 2319,8 Pa.

Genom att ersätta de redan kända värdena i formlerna (1.20), (1.19), (1.14) får vi

.

2. Låt oss bestämma värmeinnehållet i luft med formeln (1.15) vid MED p = 999,999 + 0,1046125 t = 999,999 + 0,104612520=1001,6728 J/(kgK)

3. Bestäm den nödvändiga mängden luft, var L slå = TILLV

Svar:

L vr = 0,32 m3/s.

Tabell 1.5.2

Initial data (T p = 15 o C)

alternativ				V, m 3	R P.N.

1.6. Beräkning av lokal ventilationsprestanda för utspädning av föroreningar och luftintags tvärsnittsarea

Med allmän ventilation byts luft i alla rum. Det används när utsläppen av skadliga ämnen är obetydliga och jämnt avlägsnas genom hela rummets volym.

Lokal ventilation fungerar direkt på arbetsplatsen. Det kan vara avgas eller tillförsel. Frånluftsventilation sker direkt på platser där skadliga utsläpp genereras, till exempel vid galvaniska bad, vid dammalstrande enheter, vid el- och gassvetsstationer. Lokal försörjningsventilation utförs i form av luftridåer, duschar, oaser, som förbättrar mikroklimatet i ett begränsat område av rummet.

Strukturellt inkluderar frånluftsventilation luftintag, hylsor och en fläkt installerad bakom väggen i rummet.

När du beräknar mängden luft som krävs för att späda ut skadliga föroreningar till MPC-nivån, kan du använda förhållandet

, m 3/h, (1,21)

Var M- mängden skadliga ämnen som släpps ut i luften Arbetsplats mg/h; MPC- högsta tillåtna koncentration av det farligaste ämnet som släpps ut i luften i arbetsområdet (till exempel blyånga i monteringsområdet för kretskort).

Prestanda för lokal ventilation bestäms av formeln

M 3/h, (1,22)

Var F- tvärsnitt av luftintag, m2; V- luftrörelsehastigheten utvecklad av lokal ventilation, m/s, tas från 0,5 till 1,7 m/s.

Det är uppenbart att prestanda för lokal ventilation måste motsvara den erforderliga mängden luft

, (1.23)

(1.24)

om området för luftintagen är okänd, bestäm F från formel (1.24)

, m 2 (1,25)

Given (alternativ 1): På kopparplatsen, där lödning av komponenter och delar utförs, och deras preliminära etsning, frigörs skadliga ämnen, särskilt kopparoxid, MPC = 0,2 mg/m 3 (dagsmedelvärde), ett ämne av faroklass 2. En fläkt är installerad bakom väggen som ger en lufthastighet genom luftintagen på 1,7 m/s. 1800 mg/h kopparoxider kommer in i luften.

Lösning

1)

m3/h; 2)

m 2,

Svar:

m 3 / h och

m 2

de data som krävs för att beräkna lokal ventilation ges i tabellen. 1.6.1.

Tabell 1.6.1

Inledande data

alternativ	M mg/h	MPC mg/m3		alternativ	M mg/h	MPC mg/m3		alternativ	M mg/h	MPC mg/m3

Ministeriet för utbildning och vetenskap i Ryska federationen

Federal Agency for Education

Saratov State Technical University

BESTÄMNING AV FUKTIG LUFTPARAMETRAR

Riktlinjer

för studerande av specialiteter 280201

utbildningsformer på heltid och deltid

Saratov 2009

Målet med arbetet: fördjupning av kunskaper i avsnittet teknisk termodynamik "Fuktig luft", studera metodiken för att beräkna parametrarna för fuktig luft och få färdigheter i att arbeta med mätinstrument.

Som ett resultat av arbetet bör följande läras:

1) grundläggande begrepp om fuktig luft;

2) metodik för att bestämma parametrarna för fuktig luft genom

beräknade beroenden;

3) metodik för att bestämma parametrarna för fuktig luft genom

I-d diagram.

1) bestäm värdet på parametrar för fuktig luft genom

beräknade beroenden;

2) bestäm parametrarna för fuktig luft med hjälp av

I-d-diagram;

3) upprätta en rapport om det genomförda laboratoriearbete.

GRUNDLÄGGANDE KONCEPT

Luft som inte innehåller vattenånga kallas torr luft. Torr luft förekommer inte i naturen, eftersom atmosfärisk luft alltid innehåller en viss mängd vattenånga.

En blandning av torr luft och vattenånga kallas fuktig luft. Fuktig luft används ofta i torkning, ventilation, luftkonditionering, etc.

Ett karakteristiskt kännetecken för de processer som sker i fuktig luft är att mängden vattenånga som finns i luften förändras. Ånga kan delvis kondensera och, omvänt, vatten avdunstar i luften.

En blandning bestående av torr luft och överhettad vattenånga kallas omättad fuktig luft. Det partiella ångtrycket pp i blandningen är mindre än mättnadstryckets pH, vilket motsvarar temperaturen på fuktig luft (pp<рн). Температура пара выше температуры его насыщения при данном парциальном давлении.

En blandning bestående av torr luft och torr mättad vattenånga kallas mättad fuktig luft. Partialtrycket av vattenånga i blandningen är lika med mättnadstrycket som motsvarar temperaturen på den fuktiga luften. Ångtemperaturen är lika med kondensationstemperaturen vid ett givet partialångtryck.

En blandning bestående av torr luft och fuktig mättad vattenånga (det vill säga att det finns partiklar av kondenserad ånga i luften som suspenderas och faller ut i form av dagg) kallas övermättad fuktig luft. Partialtrycket av vattenånga är lika med mättnadstrycket som motsvarar temperaturen på den fuktiga luften, vilket i detta fall är lika med kondensationstemperaturen för ångan som finns i den. I detta fall kallas temperaturen på den fuktiga luften för daggpunktstemperatur tR. Om vattenångans partialtryck av någon anledning är större än mättnadstrycket, kommer en del av ångan att kondensera i form av dagg.

De viktigaste indikatorerna som kännetecknar tillståndet för fuktig luft är fukthalten d, relativ luftfuktighet j, entalpi jag och densitet r.

Beräkning av parametrarna för fuktig luft utförs med hjälp av Mendeleev-Clapeyron-ekvationen för en idealisk gas, som fuktig luft lyder med tillräcklig approximation. Vi betraktar fuktig luft som en gasblandning bestående av torr luft och vattenånga.

Enligt Daltons lag, trycket av fuktig luft Rär lika med:

Var dike- partialtryck av torr luft, Pa;

rp- partialtryck av vattenånga, Pa.

Det maximala värdet för vattenångans partialtryck är lika med trycket för mättad vattenånga rn, motsvarande temperaturen på fuktig luft.

Mängden vattenånga i blandningen i kg per 1 kg torr luft kallas fukthalt d, kg/kg:

http://pandia.ru/text/78/602/images/image003_38.gif" width="96" height="53">, sedan , då ; (3)

Sedan , då , (4)

Var V– volym gasblandning, m3;

RV, RP– gaskonstanter för luft och vattenånga, lika

RV=287 J/(kg×K), RP=461 J/(kg×K);

T– temperatur på fuktig luft, K.

Med hänsyn till det, och genom att ersätta uttryck (3) och (4) i formel (2), får vi slutligen:

http://pandia.ru/text/78/602/images/image011_8.gif" width="91" height="61">. (6)

Därför att rP Och rPmax bestäms vid samma temperatur av fuktig luft, då

DIV_ADBLOCK163">

Densiteten av fuktig luft är lika med summan av densiteten av torr luft rV och vattenånga rP, bestämt vid deras partialtryck och fuktig lufttemperatur:

. (8)

Tätheten av torr luft och vattenånga bestäms från Mendeleev-Clapeyron-ekvationen, skriven för dessa två komponenter i gasblandningen enligt (3) och (4).

R hittas av formeln:

http://pandia.ru/text/78/602/images/image015_6.gif" width="175" height="64 src=">.

Entalpi av fuktig luft jagär summan av entalpierna för 1 kg torr luft och d kg vattenånga:

jag= iV+ d× iP . (11)

Entalpi av torr luft och ånga:

http://pandia.ru/text/78/602/images/image017_4.gif" width="181" height="39"> , (13)

Var tm– Våttermometeravläsningar, °C;

(tc- tm) – psykrometrisk skillnad, °C;

X– korrigering till våttermometertemperaturen, %, bestäms

enligt schemat som finns i montern, beroende på tm och hastighet

En barometer används för att bestämma trycket av fuktig luft.

PROCEDUR OCH BEHANDLINGSMETODER

EXPERIMENTELLA RESULTAT

Mät temperaturen på de torra och våta termometrarna. Bestäm det sanna värdet för den våta termometertemperaturen med hjälp av formel (13). Hitta skillnaden Dt = tc - tdimma och använda en psykrometrisk tabell för att bestämma luftens relativa fuktighet.

Genom att känna till värdet av relativ fuktighet, från uttryck (7) hitta partialtrycket för vattenånga.

enligt (12), (13).

Den specifika volymen fuktig luft hittas av formeln:

Massa av fuktig luft M, kg, i laboratorierummet bestäms av formeln:

Var V– rummets volym, m3;

R– fuktigt lufttryck, Pa.

Ange beräkningsresultat och instrumentavläsningar i en tabell med hjälp av följande formulär.

Protokoll för registrering av avläsningar av mätinstrument

och beräkningsresultat

	Namn på värdet som bestäms	Beteckning	Dimensionera	Numerisk magnitud
	Fuktigt lufttryck
	Torr glödlampa temperatur
	Våt glödlampstemperatur	tm
	Relativ luftfuktighet
	Mättat ångtryck
	Partialtryck av vattenånga
	Torr luftpartialtryck
	Densitet av fuktig luft
	Absolut fuktighet	rP
	Gaskonstant för fuktig luft
	Entalpi av fuktig luft
	Våt luftmassa

Därefter bör du bestämma huvudparametrarna för fuktig luft från den uppmätta tc Och tm med hjälp av ett I-d-diagram. Skärningspunkten på I-d-diagrammet för isotermerna som motsvarar temperaturerna för de våta och torra termometrarna kännetecknar tillståndet för fuktig luft.

Jämför data som erhålls från I-d-diagrammet med värdena som bestäms med hjälp av matematiska beroenden.

Det största möjliga relativa felet vid bestämning av partialtrycket för vattenånga och torr luft bestäms av formlerna:

http://pandia.ru/text/78/602/images/image022_2.gif" width="137" height="51">; ,

där D anger gränsen för absolut mätfel

Hygrometerns absoluta felgräns i detta laboratoriearbete är ±6%. Det absolut tillåtna felet för psykrometertermometrar är ±0,2 %. En barometer med en noggrannhetsklass på 1.0 är installerad.

ARBETSRAPPORT

Redovisningen över utfört laboratoriearbete ska innehålla

följande:

1) kort beskrivning arbete;

2) ett protokoll för registrering av avläsningar av mätinstrument och

beräkningsresultat;

3) ritning med I-d-diagram, där det våta tillståndet bestäms

luft i detta experiment.

KONTROLLFRÅGOR

1. Vad kallas fuktig luft?

2. Vad kallas mättad och omättad fuktig luft?

3. Daltons lag tillämpad på fuktig luft.

4. Vad är daggpunktstemperatur?

5. Vad är absolut luftfuktighet?

6. Vad är fukthalten i fuktig luft?

7. Inom vilka gränser kan fukthalten variera?

8. Vad kallas relativ luftfuktighet?

9. I I-d-diagrammet, visa linjerna j=const, I=const; d=konst, tс=konst, tм=konst.

10. Vilken är den maximala möjliga ångdensiteten vid en given fuktig lufttemperatur?

11. Vad bestämmer maximalt möjliga partialtryck av vattenånga i fuktig luft och vad är det lika med?

12. Vilka parametrar för fuktig luft beror temperaturen på den våta termometern på och hur förändras den när de ändras?

13. Hur kan man bestämma partialtrycket för vattenånga i en blandning om blandningens relativa fuktighet och temperatur är kända?

14. Skriv Mendeleev-Clapeyrons ekvation för torr luft, vattenånga, fuktig luft och förklara alla storheter som ingår i ekvationen.

15. Hur bestämmer man densiteten av torr luft?

16. Hur bestämmer man gaskonstanten och entalpin för fuktig luft?

LITTERATUR

1. Lyashkov grunderna i värmeteknik /. M.: Högre skola, 20 sid.

2. Zubarev om teknisk termodynamik / , . M.: Energi, 19 sid.

BESTÄMNING AV FUKTIG LUFTPARAMETRAR

Riktlinjer för att utföra laboratoriearbete

i kurserna "Värmeteknik", "Teknisk termodynamik och termisk teknik"

Sammanställt av: SEDELKIN Valentin Mikhailovich

KULESHOV Oleg Yurievich

KAZANTSEVA Irina Leonidovna

Recensent

Redaktör

Licens ID nr 000 daterad 14/11/01

Signerad för utskrift Format 60x84 1/16

Bom. typ. Skick-baka l. Akademisk red. l.

Omlopp Beställ gratis

Saratov State Technical University

Kopieringsskrivare SSTU, 7

Grunderna i termodynamiken för fuktig luft.

Grundläggande koncept. Alternativ.

Inom kylning, luftkonditionering, torkprocesser och annat måste vi hantera olika förhållanden i luften omkring oss. Denna luft är en blandning av torr luft och vattenånga och kallas fuktig luft. Även om torr luft i sin tur är en blandning av gaser, kommer vi att betrakta den här som en helhet, eftersom dess sammansättning inte förändras i de processer som diskuteras i detta kapitel.

För praktiken är luft vid atmosfärstryck i temperaturområdet från -50 till +100 °C av intresse. Under dessa förhållanden kan torr luft, eller den första komponenten av fuktig luft, endast vara i blandningen i ett gasformigt tillstånd och lyder lagarna för idealgaser. Den andra komponenten kan vara antingen gasformig, flytande eller fast.

Som bekant beror mättnadstrycket på temperaturen. Om trycket av vattenånga i luften ( r sid), mindre än mättnadstrycket vid en given temperatur (sidP″ ), då överhettas vattenångan. Fuktig luft som innehåller överhettad ånga kallas omättad(r sid< p p″).

Om trycket av vattenånga i luften är lika med mättnadstrycket vid en given temperatur, är vattenångan i luften i ett tillstånd av mättnad. Fuktig luft som innehåller torr mättad ånga kallas rik(p p = p p ″ ).

När luften kyls under mättnadstemperaturen som motsvarar partialtrycket för vattenångan som finns i den, kondenserar den senare delvis och förvandlas till en flytande (vattendroppar) eller fast fas (iskristaller). I dessa fall kan fuktig luft ses som en blandning av mättad luft och vatten (eller is) eller som en blandning av torr luft och fuktig vattenånga. I ytterligare presentation kommer vi att gå från det första konceptet och relatera begreppet "ånga" till det gasformiga tillståndet av vattenånga i luften, det vill säga till överhettad och torr mättad ånga.

Mättad luftblandning Och vattendroppar kallas vattendimma, mättad luft Och iskristaller (snö) - isig dimma. Vid en temperatur på 0°C kan både flytande och fasta faser (våt snö) existera samtidigt i luften - blandad dimma.

Mängden av en av komponenterna i blandningen - torr luft - i processerna nedan förblir konstant, mängden andra förändras vanligtvis. Därför är det bekvämt att välja 1 kg torr luftmassa som den enhet som alla andra kvantiteter avser.

Fukthalt .

Fukthalt är mängden fukt per 1 kg torr luft.

Låt oss beteckna massan av fukt som finns i fuktig luft, Klippa(kg), massa torr luft M in(kg), sedan fukthalt (kg/kg eller g/kg)

d=M vl /M v. (1)

I allmänhet

Mvl = Mp + Mf + Ml,(2)

Var M p, M f och M l - massa vattenånga,vatten och is i fuktig luft.

För mängder vattenångad n, vatten d och isdl, per 1 kg torr luft gäller följande uttryck:dP=Mp/Min;doch=M f/Mv; dl=Ml/Mv

Det är uppenbart att fukthaltend = d n + doch + dl.

Om fuktig luft endast innehåller fukt i form av ånga (M f=0, M l=0, M ow = M P ), då är fukthalten förhållandet mellan massorna av vattenånga och torr luft, d.v.s.

d= dP=M p/M in. (3)

Storlek dPDet vore mer korrekt att kalla det ånghalten i fuktig luft, men inom tekniken brukar det också kallas för fukthalt. Kvantiteterd Och dPkan även betraktas som mängderna fukt och vattenånga pr (1+ d) Och (1+ dP)kg fuktig luft.

Uppenbarligen motsvarar det maximala möjliga trycket av vattenånga i luften mättnadstrycket vid lufttemperatur. För temperaturområdet som anges ovan överstiger detta tryck inte atmosfärstrycket, och i kyl- och luftkonditioneringsprocesser är det mindre än 3,3 kPa (25 mm Hg). Som ett resultat är egenskaperna hos vattenånga i fuktig luft nära egenskaperna hos ideala gaser.

Även i extrema fallt =100 °C, när p p ″ = 0,1013 MPa, υ p ″ = 1,675 m 3 /kg, avvikelse för kompressibilitetskoefficienten för vattenångaz = p p ″p p ″(R p T ) = 0,985 från z =1 (för en idealgas) är 1,5 %. Vid lägre temperaturer blir det ännu mindre.

Således kan omättad och mättad fuktig luft betraktas som en blandning som lyder lagarna för idealgaser.

Baserat på Daltons lag, tryck R(Pa) av fuktig luft är lika med summan av partialtrycken för torr luft r in(Pa) och vattenånga r sid(Pa):

P = P in + P p(4)

FukthaltsvärdedPberor på partialtrycket av ånga i luften. För att hitta detta beroende skriver vi tillståndsekvationen för ånga

P P V = M P R P T (5)

och för torr luft

P B V = M B R B T, (6)

där V - volym upptagen av fuktig luft;R P Och R B - gaskonstanter för ånga och torr luft, J/(kg K); T- lufttemperatur.

Dividera ekvation (5) med (6) och uttrycka gaskonstanterRP Och R B genom den universella gaskonstanten μR, låt oss hitta förhållandet

Mp/M i =Pp/P i ∙ R i/Rp; R in /R p = 8314μ in /8314μ p =μ p /μ in =18,02/28,96= 0,622 ,

M p/M in = 0,622 P p/P in .

Med hänsyn till relationerna (3) och (4) får vi

d p ​​= 0,622PP/ PP (7)

För torr luft r sid= 0 ochdP= 0; för ren ånga p p = p OchdP=∞.

Om ångpartialtrycket är lika med mättnadstrycket vid en given temperatur, så bestäms motsvarande mängd vattenånga i luften som

d p ​​″=0,622 P p ″ /(P - P p ″ ) . (8)

Detta är den maximala mängden ånga som kan finnas i luften vid en given temperatur. I det fall då ångtrycket i luften är lika med p p″ och fukthalt - d p″, luften sägs vara mättad med vattenånga. Kvantiteter p p″ Och d p″ öka med stigande lufttemperatur.

Det finns fall i atmosfären närdP> d p ″, detta är ett tillstånd av övermättad fuktig luft, vanligtvis observerad före ett åskväder.

Daggpunkt.

Om omättad fuktig luft, kännetecknad av fukthaltd noch partialtryck av vattenånga r sid, sval kld= konst, sedan vid någon temperaturt sid den kommer att bli mättad. En ytterligare temperaturminskning kommer att leda till kondensering av vattenånga och dess utfällning från luften i form av vatten eller is.

Tillståndet där partialtrycket av ånga i luften är lika med mättnadstrycket kallas daggpunkten och motsvarande temperaturt sid - daggpunktstemperatur. Det är uppenbart att vid daggpunkten motsvarar den givna luftfukthalten fukthalten i mättad luft.

Vid fuktig lufttemperatur lägre änt sid, Förutom vattenånga kan den innehålla vattendroppar eller iskristaller, eller båda (omt= 0°C). I det här fallet, luftfuktigheten

d = dP″ + doch + dl.

Mättnadsgrad.

Förhållandet mellan fukthalten i luft i ett givet tillstånd och fukthalten i mättad luft vid samma temperatur kallas mättnadsgraden. Mättnadsgrad

Ψ=d p /d p ″=p p /p p ″∙(p-p p ″)/(p-p p) . (9)

Mättnadsgraden varierar inom 0 ≤ Ψ ≤ 1. PådP = 0 , p p = 0(torr luft) Ψ = 0 . PådP= d p ″, p p = p p ″(mättad luft) - Ψ = 1.

Volumetrisk(absolut) luftfuktighet .

Mängden vattenånga som finns i 1 m 3 fuktig luft kallas volymetrisk eller absolut fuktighet. Det betecknas medeoch mäts i kg/m 3 eller g/m 3 . Annars representerar det tätheten av vattenånga i luften (partiell densitet av vattenånga):

e=M p /V=ρ sid. Det är uppenbart e n =sid P /( R P T).

Absolut luftfuktighet hänvisar ofta till partialtrycket av vattenånga i luften.sidP, uttrycker det senare i millimeter kvicksilver. Numeriskt r sid i mmHg Konst. Och e i g/m 3 är ungefär desamma, och vidt =16,5° MED exakt lika.

Relativ luftfuktighet.

Förhållandet mellan den absoluta luftfuktigheten i ett givet tillstånd och den absoluta fuktigheten hos mättad luft ( e") vid samma temperatur kallas relativ fuktighet:

φ = e/e″ . (10)

Låt oss skriva tillståndsekvationen för 1 m 3 omättad fuktig luft och fuktig luft i ett tillstånd av mättnad:

R P = eR P T; (11)

P p″ =e" RPT (12)

Om vi ​​dividerar formel (11) med relation (12), får vi

e/e″= P p/ P p″eller φ = Pp/Pp″. (13)

För torr luft r sid= 0 och därför φ = 0, för luft mättad med vattenånga,P P = P p″ Och φ = 1.

Den relativa luftfuktigheten kan därför variera inom 0< φ < 1.

Genom att jämföra uttryck (9) och (13), får vi

Ψ = φ ( P- PP")/( P- PP). (14)

Eftersom vid låga temperaturer ( t < 15°С) величины P sid Och P p″ liten jämfört med R och dessutom skiljer sig lite från varandra, då i detta fall Ψ ≈φ .

Specifik volym och tätheten av fuktig luft.

Specifik volym fuktig luft

υ = V/M= V/(M in + M p) , (15)

Var M- massa fuktig luft.

Enligt Daltons lag

V = V B + V p , (16)

Var VV Och VP- delvolymer torr luftrespektive vattenånga. Efter att ha bestämt sina värden med Clapeyron-Mendeleev-ekvationenV B= M B R B T/ sid, V P = M P R P T/ sid och genom att ersätta de hittade uttrycken i ekvation (16) och den senare i ekvation (15) får vi

υ =(M i R i T/P +M p R p T/P )/(M i +M p) .

Vi transformerar det resulterande förhållandet och tar ut i täljaren R till T/p utanför parentesen och dividera täljaren och nämnaren med M i:

υ = (R i Tp)/(1+Mp/Min).

Med tanke på att Mp/Min =dp och Rp/Rin =μin/μp= 1,61 får vi

υ= ( (R till T/ p)(1+1,61d p))/( 1+d sid) .

Densitet av fuktig luft

ρ=1/υ=sid/R i T∙((1+d p)/(1+1,61d p)) .

Torr luftdensitet

ρ i =p/(R till T) . (19)

Genom att jämföra uttryck (18) och (19), får vi

ρ = ρ i ∙( 1+ dP)/( 1+1 , 61 dP) . (20)

Alltså ρ< ρ в, т.е. влажный ненасыщенный и насыщенный воздух всегда легче сухого. Это объясняется меньшей плотностью водяного пара по сравнению с сухим воздухом при равной темпера­туре и обычных значениях парциальных давлений компонентов p p och p in.

Masskoncentration.

Sammansättningen av fuktig luft kan också karakteriseras av masskoncentrationer (massfraktioner) av komponenter. Masskoncentration av vattenånga i omättad och mättad fuktig luftgP representerar förhållandet mellan massan av ånga och massan av fuktig luft

g p =M p /M=M p /(M i +M p) .

Masskoncentration av torr luft

g i =M i /M=M i /(M i +M p), (22)

och summan g sid + gV = 1.

Låt oss ta reda på sambandet mellan masskoncentrationer och fukthalt. För att göra detta delar vi täljaren och nämnaren för uttryck (21) och (22) på M in

gp =Mp/Min/(Min/Min +Mp/Min) =dp/(1+dp), (23)

g in =M in /M in /(M in /M in +M p /M in)=1/(1+d p), (24)

Ekvationerna (23) och (24) tillåter oss att beräkna masskoncentrationerna av vattenånga och torr luft i fuktig luft från en given fukthalt.

För att bestämma d P för givna koncentrationer löser vi ekvationer (23) och (24) relativt d n och vi får

dP=gp/(1-g p)=(1-g c)/g c. (25)

Andra parametrar för fuktig luft kan också uttryckas i termer av massfraktioner. Ersätter alltså i ekvation (20) iställetd P relation (25), får vi

ρ =ρ i ∙1/(1+0,61g p)=ρ i ∙1/(1,61-0,61g in). (26)

Volymkoncentrationer (volymfraktioner) kan också användas för att karakterisera sammansättningen av fuktig luft.rV= Vв/V;r р =Vп/V.

Ekvation för fuktig lufts tillstånd.

Låt oss skriva tillståndsekvationen för 1 kg fuktig luftpυ= RT eller р/ρ= RT. Här R - gaskonstant för fuktig luft, som kan hittas genom den universella gaskonstanten och den skenbara molekylvikten för en blandning av torr luft och ånga:R = 8314μ ; μ = μ tum rV+ μ nrP. Med tanke på att volymfraktionerna torr luft och vattenånga kan uttryckas genom tryckförhållandet får vi

μ=μ in (p in/p)+μp (p p/p)=28,96(p-p p)/p+18,02p p/p=28,96-10,94(p p/R).

Gaskonstant för fuktig luft

R=8314/(28,96-10,94∙r p/p). (27)

Tillståndsekvation

pυ=8314∙ T/(28.96-10.94∙r p/p). (28)

Laboratoriearbete nr 6

BESTÄMNING AV FUKTIG LUFTPARAMETRAR

Träning

Med hjälp av exemplet med en blandning av ideala gaser och vattenånga, med hjälp av analytiska uttryck, praktiska mätningar och tabeller, bestäm parametrarna för fuktig luft.

Enheter och tillbehör :

psykrometer, termometer, barometer, fuktig luftdiagram, tabeller över termodynamiska egenskaper hos vatten och vattenånga.

Kort teoretisk information.

Kunskap om egenskaperna hos fuktig luft är mycket viktigt vid bedömning av mikroklimatet i arbetslokaler, vid beräkning av värmare, luftkonditioneringsapparater, torkenheter och andra enheter där processer för avdunstning av vatten i luften uppstår. Atmosfärsluften är nästan aldrig helt torr. Den innehåller alltid en viss mängd fukt, oftast i form av vattenånga. Denna gasblandning kallas fuktig luft .

Eftersom beräkningar relaterade till fuktig luft som regel utförs vid tryck nära atmosfären och partialtrycket av ånga i den är litet, utan stora fel är det möjligt att tillämpa de lagar som erhålls för idealgaser och för en blandning av idealgaser, relaterade parametrarna för fuktig luft, dvs. du kan använda tillståndsekvationen

eller ,(1)

och Daltons lag

(2)

Var R - fuktigt lufttryck; - partiellt lufttryck; - ånga partiellt tryck; - specifik volym fuktig luft; - täthet av fuktig luft; - specifik gaskonstant för fuktig luft; - temperatur på fuktig luft.

Absolut fuktighet luft är förhållandet mellan massan av vattenånga i fuktig luft och dess volym:

(3)

Var - massa vattenånga;- volym fuktig luft.

Av formel (3) följer att absolut fuktighetär numeriskt lika med densiteten av ånga vid dess partialtryck och lufttemperatur.

Relativ fuktighet luft är förhållandet mellan ångdensiteten vid dess partialtryck och densiteten för torr mättad ånga vid samma temperatur, vilket motsvarar förhållandet mellan absolut fuktighet och maximalt möjliga absoluta luftfuktighet vid samma temperatur:

,(4)

Var - relativ luftfuktighet; - absolut fuktighet; - densitet av torr mättad ånga.

Om , då når ångdensiteten sitt maximala värde och relativ luftfuktighet = 100%.

Från tillståndsekvationen (1) absolut fuktighet

(5)

och högsta möjliga absoluta luftfuktighet vid samma temperatur

(6)

Var - specifik gaskonstant för vattenånga; - faktiskt partialtryck av ånga; - maximalt möjliga tryck (del) vid samma temperatur.

Således kan relativ luftfuktighet också definieras som förhållandet mellan det faktiska partiella ångtrycket och det maximalt möjliga partiella ångtrycket vid samma temperatur:

(7)

Ångas partialtryck jämfört med luftens barometertryck är försumbart, så det normala tillståndet för vattenånga i luft är överhettad ånga.

Daggpunktstemperatur t Rär den lufttemperatur som i en isobarisk kylningsprocess är lika med mättnadstemperaturen vid ett givet partialtryck.

Ånga fukthalt kallas ångmassaförhållandet , till massan av torr luft , vilket motsvarar förhållandet mellan deras massfraktioner:

(8)

Massfraktioner Och kan uttryckas i molar aktier Och:

Var = 18,016 g/mol - molär massa par; = 28,95 g/mol- molär massa av torr luft;- molmassa av fuktig luft.

Alltså givet att molfraktionerna är lika med volymfraktionerna

ångfukthalt

(9)

Av uttryck (9) följer:

(10)

Entalpin för fuktig luft definieras som summan av entalpin för torr luft

och vattenånga

Entalpin för 1 kg torr luft, uttryckt i , är numeriskt lika med dess temperatur t, eftersom värmekapaciteten hos torr luft vid konstant tryck är lika med .Därav,

Entalpin för ett kilo vattenånga bestäms av formeln

Således entalpin av fuktig luft

,(11)

Var anges i g/kg.

Om fukthalten i luften ökar på grund av avdunstning av vatten, kallas denna process adiabatisk avdunstning av vatten, eftersom värmen som krävs för avdunstning tas från den omgivande luften. Samtidigt sjunker lufttemperaturen, och om processen fortsätter till fullständig luftmättnad, todess temperatur sjunker till så kallad temperatur våt termometer - adiabatisk mättnadstemperatur för luft.

I praktiken för En psykrometer används för att bestämma denna temperatur.

Psykrometer - en anordning som består av två termometrar. Bollen på en av dem är insvept i en fuktig trasa, vilket gör att avläsningarna av de torra och våta termometrarna är olika. Uppenbarligen, ju lägre grad av fuktmättnad atmosfärisk luft Ju mer intensiv avdunstningsprocessen från det våta tyget är och därför desto större är temperaturskillnaden mellan de torra och våta termometrarna. För konstant värmeväxling mellan den våta glödlampan och miljö Psykrometerekvationen är:

(12)

Var - mättnadstryck vid våtkolvstemperatur (bestäms från tabellerna "Mättnadstillstånd efter temperatur"; - barometertryck; - psykrometrisk skillnad (mellan avläsningar av torra och våta termometrar); - deltryck av ånga, - psykrometrisk konstant, beroende på psykrometerns designegenskaper:

(13)

Var - hastighet för luftrörelser.

Genom att känna till den psykrometriska skillnaden, barometertrycket och använda vattenångstabeller kan du analytiskt beräkna parametrarna för fuktig luft. Grafiskt (uttrycksmetod), med hjälp av - diagram av fuktig luft och psykrometeravläsningar, kan du bestämma samma parametrar för fuktig luft.

Metod för att utföra arbetet

Använd en pipett och fukta duken från psykrometerns våta termometer med destillerat vatten. Vid vätning bör vatten inte komma på termometern eller på insidan av dess hölje. Du måste ta vatten rumstemperatur. Slå på psykrometerfläkten och övervaka termometeravläsningarna. När termometeravläsningarna är etablerade (efter 4-5 minuter), mät torrtemperaturen med en noggrannhet på tiondels grad. och blöt termometrar, med hänsyn till deras tabellkorrigeringar. Baserat på mätresultaten, bestäm parametrarna för fuktig luft på två sätt.

Analytisk beräkning

1. Beräkna psykrometerkonstantenP om formel (13) för lufthastigheten som skapas av psykrometerfläkten .

2. Bestäm ångans partialtryck (12).

4. Bestäm entalpin för fuktig luft med hjälp av formel (11).

5. För att bestämma relativ luftfuktighet med formel (7), värdetBestäm från tabellen "Mättnadstillstånd efter temperatur" med hjälp av torrkolvstemperaturen.

6. Daggpunktstemperaturt Rta som mättnadstemperatur från tabellerna "Mättnadstillstånd efter tryck" baserat på ångans partialtryck.

7. Resultaten av mätningar och beräkningar ska presenteras i rapporten och föras in i tabell 1.

Grafisk expressmetod

1. Studera standarden -ddiagram av fuktig luft och förbered en kopia av den för arbetet.

2. Bestäm vid skärningslinjen mellan torr- och våttermometerisotermerna - punkt på diagrammet som motsvarar tillståndet för fuktig luft.

3. Sänk vinkelrät från den erhållna punkten till fukthaltsaxeln och mät fukthalten .

4. Vinkelrät skärningspunkt c linje 100%- relativ luftfuktighet kommer att ge daggpunktsavläsning på torrlampens isoterm.

5. Vid skärningen av den angivna vinkelrät med partialtryckslinjerna (källare - diagram) läs av partialtrycket .

6. Bestäm entalpivärdet med hjälp av entalpiisolinet som passerar genom punkten som motsvarar tillståndet för fuktig luft.

7. Ange resultaten i tabell 1.

bord 1

	Pa	d g/kg	jag kJ/kg	, %	tR, o C
Analytisk beräkning
Express-metod

Jämför resultaten som erhållits med de två metoderna och dra slutsatser.

Kontrollfrågor

1. Våt luft.

2. Begreppet absolut och relativ fuktighet.

3. Fukthalt.

4. Daggtemperatur.

5. Entalpi av fuktig luft.

6. Funktionsprincipen för en psykrometer.

7. -diagram av fuktig luft.

8. Avdunstning av vatten under adiabatiska förhållanden sker till fuktig luft med parametrarna t=70 o C, φ=10% och tryck nära atmosfärstryck. Bestäm fukthalten i luften i slutet av förångningsprocessen om dess temperatur har sjunkit till 40 o C.

9. Fuktig luft med parametrar t= 20 o C, φ = 60 % och tryck nära atmosfären, värms upp till 60 o C. Bestäm mängden värme som går åt till att värma 1 kg luft.

10. Luft kommer in i torkkammaren, som initialt värms upp från 10 till 80 o C kl d= 6 g/kg. I torkkammare slutlig luftfuktighet 100%. Hur mycket fukt kommer varje kilo luft att ta in under torkningsprocessen?

FUKTIG LUFT OCH DESS PARAMETRAR

Grundläggande parametrar för fuktig luft

Som bekant, torr luft(CB) består av 78 % kväve, 21 % syre och ca 1 % koldioxid, inerta och andra gaser. Om det finns vattenånga i luften kallas sådan luft fuktig luft(BB). Med tanke på att när man ventilerar rum förändras praktiskt taget inte sammansättningen av den torra delen av luften, och endast mängden fukt kan ändras, är det vid ventilation vanligt att betrakta sprängämnen som en binär blandning bestående av endast två komponenter: SW och vatten ånga (VP). Även om alla gaslagar gäller för denna blandning kan vi under ventilation med tillräcklig noggrannhet anta att luften nästan alltid är under atmosfärstryck, eftersom fläkttrycken är ganska låga jämfört med barometertrycket. Normalt atmosfärstryck är 101,3 kPa, och trycken som utvecklas av fläktar är vanligtvis inte mer än 2 kPa. Därför sker uppvärmning och kylning av luft i ventilationen vid konstant tryck.

Bland de termodynamiska parametrarna för sprängämnen som används under ventilationen kan följande särskiljas:

Densitet;

Värmekapacitet;

Temperatur;

Partialtryck av vattenånga;

Relativ luftfuktighet;

Daggpunktstemperatur;

Entalpi (värmehalt);

9) våt glödlampa temperatur.

Termodynamiska parametrar bestämmer sprängämnets tillstånd och är relaterade till varandra på ett visst sätt. En speciell, icke-termodynamisk parameter är rörlighet, det vill säga fart luft, och ämneskoncentration(förutom fukt). De är inte på något sätt relaterade till andra termodynamiska parametrar och kan vara vilka som helst, oavsett dem.

Under påverkan av olika faktorer kan fuktig luft ändra sina parametrar. Om luft innesluten i en viss volym (till exempel ett rum) är i kontakt med heta ytor, värms den upp, det vill säga dess temperatur ökar. I det här fallet värms de lager som gränsar till de heta ytorna direkt. På grund av uppvärmning ändras luftdensiteten, och detta leder till uppkomsten av konvektiva strömmar: en process av turbulent utbyte inträffar. På grund av närvaron av turbulent blandning av luft under virvelbildningsprocessen överförs värmen som uppfattas av gränsskikten gradvis till mer avlägsna skikt, vilket resulterar i att hela luftvolymen på något sätt ökar sin temperatur.

Från det övervägda exemplet är det tydligt att skikt nära heta ytor kommer att ha en högre temperatur än skikt på avstånd. Temperaturen i hela volymen är med andra ord inte densamma (och skiljer sig ibland ganska markant). Därför kommer temperaturen, som en luftparameter, vid varje punkt att ha sin egen individ lokalt värde. Men arten av fördelningen av lokala temperaturer i hela rummets volym är extremt svår att förutsäga, så i de flesta situationer måste vi prata om en viss Genomsnittligt värde en eller annan luftparameter. Medeltemperaturvärdet härleds från antagandet att den upplevda värmen kommer att vara jämnt fördelad över luftvolymen, och lufttemperaturen vid varje punkt i rymden kommer att vara densamma.

Frågan om temperaturfördelning över höjden av ett rum har mer eller mindre studerats, men även i denna fråga kan fördelningsmönstret variera kraftigt under påverkan av individuella faktorer: jetströmmar i rummet, förekomsten av skärmytor byggnadskonstruktioner och utrustning, temperatur och storlek på värmekällor.

Låt oss överväga de termodynamiska parametrarna för sprängämnen.

Densitet

Densitet är massan av ett ämne per volymenhet. Densitetsenhet kg/m 3. Gasernas densitet beror på molekylvikt, tryck och temperatur. Medelmolekylvikten för torr luft är 29, och molekylvikten för VP är 18. Densiteten för alla gaser minskar med ökande temperatur, eftersom de expanderar när de värms upp vid konstant tryck. För torr luft vid 20 °C är densiteten 1,2 kg/m3. För andra temperaturvärden kan den beräknas med hjälp av formeln

ρ t = 353 / (273 + t)

VP-densiteten kan bestämmas med formeln

ρ t = 219 / (273 + t)

Densiteten av sprängämnen är mindre än densiteten för SV, eftersom VP har en lägre molekylvikt än SV. Men med tanke på att mängden vattenånga i luften är relativt liten, kan minskningen av densitet säkert försummas i praktiska beräkningar. Så vid en lufttemperatur på 20 ° C kan det finnas cirka 14 g fukt i luften per 1 kg torr luft, vilket ger ett fel på högst 0,7% vid beräkning av densitet.

Värmekapacitet

Värmekapacitet är den mängd värme som krävs för att värma 1 kg av ett ämne med 1 °C. Värmekapaciteten för torr luft vid konstant tryck är 1,005 kJ/(kg °C). Värmekapaciteten för vattenånga är 1,8 kJ/(kg °C). På samma sätt som med densitet försummar de i praktiska beräkningar förändringen i sprängämnets värmekapacitet, förknippad med närvaron av vattenånga i luften, och anser att sprängämnets värmekapacitet är lika med värmekapaciteten hos CB, det vill säga 1,005. Dessutom kan man i ungefärliga beräkningar ta c = 1, vilket ger ett fel på 0,5 % i riktning mot att minska beräkningsresultatet. Med tanke på den betydligt lägre noggrannheten i beräkningarna i ventilation, förknippad med osäkerheten hos många initiala data, såväl som det faktum att all utrustning väljs med en marginal, är ett fel i själva beräkningarna på 0,5% helt acceptabelt.

Temperatur

Temperaturen är ett mått på hur varm en kropp är. Vid ventilation anges lufttemperaturen vanligtvis på en celsiusskala, i dagligt tal kallad Celsiusskalan. Absoluta temperaturer på Kelvin-skalan har inte funnit användning i ventilation. På Celsiusskalan är 0 smälttemperaturen för is. Kokpunkten för rent vatten vid normalt atmosfärstryck motsvarar 100 °C. I ventilationspraktik måste man hantera både positiva och negativa temperaturer.

Den maximala mängden fukt som kan finnas i luft vid atmosfärstryck beror mycket på dess temperatur och ökar avsevärt när den stiger, som visas i tabellen nedan.

Partialtryck av vattenånga

Mängden vattenånga i luften bestämmer unikt partialtrycket av vattenånga r vp i fuktig luft. Ju mer fukt, desto mer r vp . Förhållandet mellan mängden fukt och partialtrycket av vattenånga uttrycks av följande beroenden

d = 623 / (Rb - R vp),

r vp = Rb / (623 + d),

Var R b – barometriskt (atmosfäriskt) tryck, Pa.

Alltså med en ökning av mängden vattenånga i luften vid en viss temperatur t, det finns en ökning av partialtrycket av vattenånga. Vid en viss begränsande fukthalt kommer partialtrycket att nå värdet av trycket för mättande vattenånga r np det vill säga trycket över vätskans fria yta vid samma temperatur t. Detta tillstånd av sprängämnen är begränsande och kallas mättad fuktig luft. Det är omöjligt att öka luftfuktigheten över gränsen, eftersom fukt kommer att kondensera på aktiveringscentra och dimma kommer att uppstå i luften. Dimtillståndet är ett tillstånd av överskott av fukt i luften, när allt inte kan vara i ångtillstånd, och en del av det är i ett tillstånd av små droppar. Dimma är med andra ord ett tvåfasmedium, till skillnad från sprängämnen som är ett enfasmedium.

Relativ luftfuktighet

Relativ fuktighet hos ett explosivämne är förhållandet mellan partialtrycket av ånga i luften och trycket för mättande vattenånga. Relativ luftfuktighet uttrycks vanligtvis i procent. Då blir formeln för beräkning av relativ luftfuktighet

φ = 100 ´ r vp / r np,

För helt torr luft p vp = p np, Och φ = 100 %. När luften är helt mättad med vattenånga p vp = p np, Och φ = 100 %. Relativ luftfuktighet är alltså ett mått på graden av mättnad av luft med vattenånga

Daggpunktstemperatur

Om ett sprängämne har en relativ luftfuktighet på 0< φ < 100 %, sval, när temperaturen sjunker, kommer trycket av mättad vattenånga att minska, vilket bara beror på temperaturen. I detta fall kommer luftfuktigheten att förbli oförändrad, men den relativa luftfuktigheten ökar. Vid någon tidpunkt vid en viss temperatur värdet r np kommer att nå värdet r vp. I detta ögonblick kommer den relativa luftfuktigheten att nå 100% - sprängämnet kommer att få ett tillstånd av fullständig mättnad. Vid ytterligare kylning r np kommer att bli mindre r vp, och en del av fukten kommer att börja kondensera på kalla ytor i kontakt med luften, annars bildas dimma. Således leder ytterligare kylning av luften till dess övermättnad med fukt, vilket leder till kondens - dagg. Därför kallas den maximala temperatur till vilken luften kan kylas utan kondensering och från vilken processen för ytterligare kylning åtföljs av kondensation. daggpunktstemperatur. Daggpunktstemperaturen vid konstant atmosfärstryck beror endast på luftens initiala fukthalt.

Entalpi (värmeinnehåll)

Entalpin för explosiva ämnen är den mängd värme som krävs för att överföra 1 kg absolut torr luft (d = 0), belägen vid 0 ° C, till något annat tillstånd med temperatur t och fukthalt d.

Från denna definition det följer att vid t = 0 och d = 0 är luftens entalpi också 0.

Luftens entalpin mäts i kJ/kg.d.v (kilojoule per kilogram torr luft) och består av tre termer som speglar värmeförbrukningen för följande ändamål.