 |
Исследование процессов во влажном воздухе
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Влажный воздух представляет собой смесь сухого воздуха с водой, при этом воздух в рабочем диапазоне параметров состояния рассматривается как идеальный газ, а вода как реальное тело, которое может существовать в любом фазовом состоянии - газообразном (водяной пар), жидком, твердом.
Влажный воздух широко применяется в качестве рабочего тела в теплоиспользующих установках, поэтому расчеты параметров влажного воздуха и процессов в нем являются обязательными для теплоэнергетика.
Термодинамические расчеты значительно упрощаются при использовании h-d диаграммы влажного воздуха.
1. ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Задачами данной лабораторной работы являются:
Экспериментальное определение параметров влажного воздуха.
Исследование процессов во влажном воздухе.
Изображение и расчет процессов и состояний влажного воздуха в диаграмме h-d.
Продолжительность работы - 4 часа.
2. Описание экспериментальной установки
Установка (схема приведена в отчете) представляет собой разомкнутую аэродинамическую трубу. Вентилятор 10 всасывает воздух из помещения и через нагреватель 9 подает его в сушильную камеру 8, где находится высушиваемый материал. Перед нагревателем, после него и за сушильной камерой установлены термометры 1-6, причем концы четных термометров обернуты тканью, увлажняемой перед опытом («мокрые» термометры). Материал в сушильной камере 8 перед опытом смачивается водой через воронку 7.
3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
1. Увлажнить ткань в сушильной камере (через воронку 7) и ткань на «мокрых» термометрах.
2. Включить установку (одновременно включаются вентиляторы и нагреватель).
|
|
|
3. Записать после достижения стационарного режима (5...6 мин) показания термометров 1-6.
4. Записать показания барометра В, мм рт.ст.
5. Выключить установку.
4. ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ
1. Вычислить атмосферное давление pатм по формуле.
2. По табл.1 определить давление насыщенных паров воды рмпри температуре «мокрого» термометра tм=t2 и рс – «сухого» термометра tс=t1.
Таблица 1
| Температура t, оС | ||||||||
| Давление насыщенных паров р, Па | 1597,4 | 1704,1 | 1936,4 | 2062,6 | 2336,8 | 2485,5 | ||
| Температура t, оС | ||||||||
| Давление насыщенных паров р, Па | 2642,4 | 2807,9 | 2982,4 | 3166,4 |
3. Вычислить при температурах tс=t1, tм=t2 параметры:
а) влагоемкость воздуха dmax, г/кг, при температуре «мокрого» термометра t2,
б) влагосодержание воздуха d, г/кг,
в) парциальное давление водяного пара в воздухе pn, Па,
г) относительную влажность воздуха 
д) энтальпию влажного воздуха h, кДж/кг,
4. По h-d диаграмме влажного воздуха:
а) найти точку 1, определяющую состояние воздуха на входе в установку на пересечении изотерм t1 «сухого» термометра и t2 «мокрого» термометра; для найденной точки определить параметры влажного воздуха рм, рс, dм, рп, 
,h;
б) найти точку 2, определяющую состояние воздуха после нагревателя на пересечении изотерм t3 «сухого» и t4 «мокрого» термометров;
в) найти точку 3, определяющую состояние воздуха после высушиваемого материала (сушильной камеры) на пересечении изотерм t5 «сухого» и t6 «мокрого» термометров;
г) провести линии 1-2 и 2-3 нагрева и испарения; при правильном проведении эксперимента выполняются условия:
нагрев 1-2 происходит при d=const;
испарение 2-3 происходит при h=const.
5. По диаграмме h-d для построенных процессов в сушильной установке определить:
количество тепла q, кДж/кг, необходимое для нагрева одного килограмма воздуха от температуры t1 до t3
;
количество воды Dd, г/кг, забираемой 1 кг воздуха из высушиваемого материала в процессе сушки
|
|
|
;
затраты тепла q/Dd, кДж/кг на удаление 1 кг воды из высушиваемого материала
6. Составить отчет по лабораторной работе.
6. ОБРАЗЕЦ ОФОРМЛЕНИЯ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
1. Схема установки
 |
2. Результаты измерений
| Измеряемая величина | Значение величины | |
| Температура воздуха, о С - перед нагревателем, t1, t2 - после нагревателя, t3, t4 - после сушильной камеры, t5, t6 | ||
| Атмосферное давление В, мм рт.ст. |
3. Результаты вычислений (для термометров 1, 2)
| Параметр | Значение параметров | |
| по расчету | по диаграмме h-d | |
| Давление насыщенных паров pм при температуре «мокрого» термометра t2, Па | ||
| Давление насыщенных паров pс при температуре «мокрого» термометра t1, Па | ||
| Влагоемкость при температуре «мокрого» термометра dmax м, г/кг | ||
| Влагосодержание d, г/кг | ||
| Парциальное давление pп, Па | ||
Относительная влажность  %
| ||
| Энтальпия воздуха h, кДж/кг |
4. Схема процессов нагрева и сушки в h-d диаграмме
 |
Количество тепла, полученное воздухом в процессе нагрева q =
Количество воды, испаряемой из высушиваемого материала Dd =
Затраты тепла на испарение 1 кг воды q/Dd =
Cтудент:
Группа:
Работу принял:
7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Объяснить происхождение множителя «622» в уравнении для расчета влагосодержания, значений «2501» и «1,92» в уравнении энтальпии.
2. Что такое абсолютная влажность воздуха? Относительная влажность?
3. Определить температуру воздуха, если его влагоемкость 20 г/кг. Определить показания «сухого» и «мокрого» термометров при этом.
4. Найти парциальное давление сухого воздуха при температуре точки росы 30 оС.
5. Определить количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг насыщенного воздуха с влагоемкостью dmax =10 г/кг дотемпературы t =50 оС.
6. Влажный воздух стемпературой t =60 оC и относительной влажностью j=20 % охлаждается до выпадения росы. При какой температуре это произойдет?
7. Определить максимальное количество воды, которое сможет забрать в сушильной камере воздух с температурой t =40 oC и влагоемкостью d =10 г/кг. Как изменится количество забираемой воды, если температуру воздуха повысить до 60 оС?
|
|
|
8. Воздух перед входом в сушильную камеру имеет влагосодержание d, относительную влажность j, определяемые одним из трех вариантов:
а) d =20 г/кг, j =50 %; б) d =5 г/кг, j=80 %; в) d =10 г/кг, j=20 %.
Выбрать параметры воздуха перед сушильной камерой и обосновать выбор.
9. Влажный воздух с температурой t =20 oC и относительной влажностью j=50 % охлаждается до 5 оС. Будет ли выпадать роса? Если будет, то в каком количестве?
10. Зачем воздух подогревают перед входом в сушильную камеру?
11. Воздух перед входом в идеальную сушильную камеру имеет параметры: температура t =50 oC, относительная влажность j=40 %. Сколько килограммов воздуха необходимо пропустить через сушильную камеру, чтобы испарить 10 г воды?
12. Каким образом удалить из воздуха влагу (высушить воздух)?
13. Воздух с влагосодержанием d =8 г/кг и температурой t =20 оС после подогрева проходит через сушильную камеру и выходит из нее с t =25 оC и j=80 %.Найти температуру воздуха перед сушильной камерой.
15. Оценить эффективность испарения воды в сушильной установке, сравнив значение затрат тепла на удаление воды из высушенного материала q/Dd с теплотой парообразования.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Основы теории тепловых процессов и машин: в 2 ч./Н.Б. Александров [и др.]. – М.: Бином, 2006. – Ч.1. – 560 с.; Ч.2 – 561 с.
2. Воронец, Д. Влажный воздух: термодинамические свойства и применение / Д. Воронец, Д. Козич. - М.: Энергоатомиздат, 2004.-136 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
|
|
|
