 |
Термодинамическое и физико-математическое описание параметров состояния и I-d-диаграмма влажного воздуха
|
|
|
|
Особенности климатических условий России и их влияние на развитие систем отопления и кондиционирования воздуха
Климатические условия на территории нашего государства отличаются суровой и продолжительной зимой. Для сравнения вводится показатель градусо-суток (произведение числа суток действия отопления на разность внутренней и наружной температуры, средней в течение этого периода времени). Значение этого показателя колеблется от 2000 до 12800 по всей территории и свидетельствует о большом разнообразии местных климатических условий, и о том, что практически каждое здание должно иметь отопление. Показатель градусо-суток отопительного периода (ГСОП) служит для технико-экономической оценки термического сопротивления ограждающих конструкций помещений.Отопление вентиляция и кондиционирование воздуха способствуют увеличению срока службы зданий и оборудования, нормализации технологических процессов, повышению производительности труда людей и качества выпускаемой продукции.
Основные характеристики влажного воздуха
Влажный воздух- это смесь сухого воздуха и водяных паров.Влажный воздух называется ненасыщенным, если его температура больше температуры насыщенного пара, соответствующей парциальному давлению водяных паров. При этом пар во влажном воздухе перегретый.Влажный воздух называется насыщенным, если его температура равна температуре насыщения при данном парциальном давлении водяных паров. Эта температура влажного воздуха называется температурой точки росы.
Давление (парциальное, барометрическое). по закону Дальтона общее давление смеси равно сумме парциальных давлений каждого компонента: 
|
|
|
Расчет общего давления идет по этой формуле.
1 физ.атм.~760 мм.рт.ст.~101325 Па~101,32 кгс/м2~10м.вод.ст.
Плотность [кг/м3].
В практических расчетах в реальном диапазоне температур СВ иСКВ плотность реального воздуха: 
.
Плотность ρвл.в-ха<ρс.в., т.е. влажный воздух более легкий, чем сухой при одинаковом давлении.
Температура t [oC], T [K]
Абсолютной влажностью воздуха называется масса водяного пара содержащегося в одном кубическом метре влажного воздуха. Она численно равна плотности пара при его парциальном давлении Рп и температуре Т.
Относительной влажностью воздуха называется отношение его абсолютной влажности при данной температуре и парциальном давлении пара (Т и Рп) к максимально возможной абсолютной влажности при той же температуре и давлении насыщения Рн. Относительная влажность выражается в процентах: j = rп / rн 100% = Рп / Рн 100%,т. к. из уравнения состояния при Т = const следует, что Рп / Рн = vн/ vп= rп / rн.
Влагосодержанием называется масса водяного пара, приходящаяся на 1 кг сухого воздуха d = mп / mс.в = rп 103 / rс.в = mп рп / (mсв рсв), г / кг сух. возд Из уравнения состояния для каждого компонента газовой смеси, получим: mп / mсв = Рп Rсв / (Rп Рсв) = mп Рп / (mсв(Рв - Рп)) =18 Рп / (29(Рв - Рп)), т. к. Рсв = Рв - Рп d = 0,622 Рп / (Рв - Рп).
Удельную теплоемкость влажного воздуха относят к единице массы сухой части воздуха: св = ссв + сп d/1000 = 1,005 + 1,8068 d*10 -3. Энтальпию влажного воздуха также относят к единице массы сухого воздуха: I = cв t + 2500 d*10 -3 = 1,005 t + (2500 + 1,8068 t) d *10 -3 .
Термодинамическое и физико-математическое описание параметров состояния и I-d-диаграмма влажного воздуха
Практически все процессы вентиляции и кондиционирования связаны с атмосферным воздухом, который является влажным воздухом, т. к. в атмосферном воздухе всегда присутствуют водяные пары. Сумма парциальных давлений газовых компонентов смеси равна полному давлению смеси (закон Дальтона): Р = Р1 + Р2 +... + Рi = ΣРi
|
|
|
Барометрическое давление влажного воздуха, определяется как давление смеси газов: Рв = Рсв + Рп
где Рсв, Рп – парциальные давления сухого воздуха и водяных паров.
Давление насыщенного водяного пара является функцией только температуры и может быть определено по таблице.
Температуры водяного пара и сухого воздуха одинаковы и равны температуре влажного воздуха. Компоненты влажного воздуха занимают объем, равный объему всей смеси. Парциальное давление каждого компонента смеси определяется уравнением Клапейрона. рi = mi Ri T см / V см
Влажный воздух называется ненасыщенным, если его температура больше температуры насыщенного пара, соответствующей парциальному давлению водяных паров. При этом пар во влажном воздухе перегретый.
Влажный воздух называется насыщенным, если его температура равна температуре насыщения при данном парциальном давлении водяных паров. Эта температура влажного воздуха называется температурой точки росы.
Если температура воздуха станет меньше температуры точки росы, то излишняя влага будет выделяться из воздуха (конденсироваться) в виде тумана, росы, а парциальное давление водяных паров и температура насыщения будут снижаться.
Абсолютной влажностью воздуха называется масса водяного пара содержащегося в одном кубическом метре влажного воздуха. Она численно равна плотности пара при его парциальном давлении Рп и температуре Т.
Относительной влажностью воздуха называется отношение его абсолютной влажности при данной температуре и парциальном давлении пара (Т и Р п) к максимально возможной абсолютной влажности при той же температуре и давлении насыщения Р н.
Относительная влажность выражается в процентах:
φ = А / А max*100% = ρ вл.в./ ρ max*100% = Рп / Рн * 100%
Влагосодержанием называется масса водяного пара, приходящаяся на 1 кг сухого воздуха
Удельную теплоемкость влажного воздуха относя к единице массы сухой части воздуха. С = С с.в. + С в.п.· d ·10-3 = 1,005+1,68· d ·10-3
Удельная энтальпия – ее также относят к массе сухого воздуха.
I = С с.в. · t ·10-3· r · d + С в.п.· d · t ·10-3 = 1,005 t + (2500+ С в.п.· t)· d ·10-3
Проф. Л. К. Рамзиным в 1918 г. была составлена так называемая I-d - диаграмма, широко используемая в расчетах вентиляции, кондиционирования воздуха, осушки и других процессов, связанных с изменением состояния влажного воздуха. В I-d - диаграмме графически связаны все параметры, определяющие тепловлажностное состояние воздуха: I, d, t, φ, р п. Она построена в косоугольной системе координат. Такая система позволяет расширить на диаграмме область ненасыщенного влажного воздуха, что делает диаграмму удобной для графических построений. По оси ординат диаграммы отложены значения энтальпии I, кДж/кг сухой части влажного воздуха, по оси абсцисс, направленной под углом 135° к оси I, отложены значения влагосодержания d, г/кг сухой части влажного воздуха. Поле диаграммы разбито линиями постоянных значений энтальпии I =const и влагосодержания d =const. На него нанесены также линии постоянных значений температуры t = const.
|
|
|
Используя диаграмму, можно выполнять следующие определения:
– по заданному на диаграмме положению точки состояния влажного воздуха определять все параметры состояния;
– по заданным двум любым параметрам состояния определить положение на диаграмме точки, определяющей состояние влажного воздуха и значения недостающих параметров;
– по заданным условиям построить и рассчитать любой процесс с влажным воздухом.
|
|
|
