El aire atmosférico, y por lo tanto el aire interior, siempre contiene una cierta cantidad de vapor de agua.

La cantidad de humedad en gramos contenida en 1 m 3 de aire se denomina concentración volumétrica de vapor o humedad absoluta f en g/m 3. El vapor de agua, que forma parte de la mezcla aire-vapor, ocupa el mismo volumen v que la mezcla misma; la temperatura T del vapor y la mezcla es la misma.

El nivel de energía de las moléculas de vapor de agua contenidas en el aire húmedo se expresa por la presión parcial e

donde M e es la masa de vapor de agua, kg; μ m - peso molecular, kg / mol: R - constante universal de los gases, kg-m / deg mol, o mm Hg. st m 3 / grado mol.

La dimensión física de la presión parcial depende de las unidades en que se expresan la presión y el volumen, que se incluyen en la constante universal de los gases.

Si la presión se mide en kg/m2, entonces la presión parcial tiene la misma dimensión; al medir la presión en mm Hg. Arte. la presión parcial se expresa en las mismas unidades.

En la termofísica de la construcción, para la presión parcial del vapor de agua se suele tomar la dimensión expresada en mm Hg. Arte.

El valor de la presión parcial y la diferencia entre estas presiones en secciones adyacentes del sistema material considerado se utilizan para calcular la difusión del vapor de agua dentro de la envolvente del edificio. El valor de la presión parcial da una idea de la cantidad y energía cinética del vapor de agua contenido en el aire; esta cantidad se expresa en unidades que miden la presión o energía del vapor.

La suma de las presiones parciales de vapor y aire es igual a la presión total de la mezcla aire-vapor

La presión parcial del vapor de agua, así como la humedad absoluta de la mezcla aire-vapor, no pueden aumentar indefinidamente en el aire atmosférico con una determinada temperatura y presión barométrica.

El valor límite de la presión parcial E en mm Hg. Arte. corresponde a la saturación completa del aire con vapor de agua F max en g / m 3 y la ocurrencia de su condensación, que generalmente ocurre en superficies materiales adyacentes al aire húmedo o en la superficie de partículas de polvo y aerosoles contenidos en él en suspensión.

La condensación en la superficie de los cerramientos de los edificios suele causar un mojado indeseable de estas estructuras; la condensación en la superficie de los aerosoles suspendidos en el aire húmedo está asociada a la ligera formación de nieblas en una atmósfera contaminada con emisiones industriales, hollín y polvo. Valores absolutos de E en mm Hg. Arte. y F en g / m 3 están cerca entre sí a temperaturas normales del aire en habitaciones con calefacción, y en t \u003d 16 ° C son iguales entre sí.

A medida que aumenta la temperatura del aire, aumentan los valores de E y F. Con una disminución gradual de la temperatura. aire húmedo los valores de e y f, que ocurrieron en aire no saturado con una temperatura inicial más alta, alcanzan valores máximos límite, ya que estos valores disminuyen al disminuir la temperatura. La temperatura a la que el aire alcanza la saturación total se denomina temperatura de punto de rocío o simplemente punto de rocío.

Los valores de E para aire húmedo con diferentes temperaturas (a una presión barométrica de 755 mm Hg) se indican en

A temperaturas negativas, debe tenerse en cuenta que la presión del vapor de agua saturado sobre el hielo es menor que la presión sobre el agua sobreenfriada. Esto se puede ver en la fig. VI.3, que muestra la dependencia de la presión parcial del vapor de agua saturado E con la temperatura.

En el punto O, que se llama triple, se cruzan los límites de tres fases: hielo, agua y vapor. Si continuamos la línea curva que separa la fase líquida de la gaseosa (agua del vapor) con una línea de puntos, pasará por encima del límite de las fases sólida y gaseosa (vapor y hielo), lo que indica valores más altos de parcial. presiones de vapor de agua saturada sobre agua sobreenfriada.

El grado de saturación del aire húmedo con vapor de agua se expresa como presión parcial relativa o humedad relativa.

La humedad relativa cp es la relación de la presión parcial del vapor de agua e en el ambiente de aire al valor máximo de esta presión E, posible a una temperatura dada. Físicamente, el valor de φ es adimensional y sus valores pueden variar de 0 a 1; en la práctica de la construcción, el valor humedad relativa generalmente expresado como un porcentaje:

La humedad relativa es de gran importancia tanto desde el punto de vista higiénico como técnico. El valor de φ está relacionado con la intensidad de la evaporación de la humedad, en particular, de la superficie de la piel humana. La humedad relativa en el rango de 30 a 60% se considera normal para una estadía permanente de una persona. El valor de φ también caracteriza el proceso de sorción, es decir, la absorción de humedad por parte de materiales higroscópicos porosos que están en contacto con un ambiente de aire húmedo.

Finalmente, el valor de φ determina el proceso de condensación de humedad tanto en partículas de polvo y otras partículas suspendidas contenidas en el aire, como en la superficie de estructuras envolventes. Si el aire con un cierto contenido de humedad se somete a calentamiento, la humedad relativa del aire calentado disminuirá, ya que el valor de la presión parcial del vapor de agua e permanece constante, y su valor máximo E aumenta con el aumento de la temperatura, consulte la fórmula ( VI.3).

Por el contrario, cuando se enfría aire con un contenido de humedad constante, su humedad relativa aumentará debido a una disminución de E.

A cierta temperatura, el valor máximo de la presión parcial E será igual al valor de e en el aire, y la humedad relativa φ será igual al 100%, que corresponde al punto de rocío. Con una disminución adicional de la temperatura, la presión parcial permanece constante (máxima) y la cantidad excesiva de humedad se condensa, es decir, pasa a un estado líquido. Por lo tanto, los procesos de calentamiento y enfriamiento del aire están asociados con cambios en su temperatura, humedad relativa y, en consecuencia, el volumen inicial.

Para los valores principales en cambios bruscos en la temperatura del aire húmedo (por ejemplo, al calcular los procesos de ventilación), a menudo se toman su contenido de humedad y contenido de calor (entalpía).

donde 18 y 29 son los pesos moleculares del vapor de agua y el aire seco P \u003d P e + P en - la presión total del aire húmedo.

A una presión total constante de aire húmedo (por ejemplo, P = 1), su contenido de humedad está determinado solo por la presión parcial del vapor de agua.

La densidad del aire húmedo disminuye con el aumento de la presión parcial de forma lineal.

Una diferencia significativa en los pesos moleculares del vapor de agua y del aire seco provoca un aumento de la humedad absoluta y de la presión parcial en las zonas más cálidas (normalmente en la zona superior) del local, de acuerdo con las leyes, .

donde c p es la capacidad calorífica específica del aire húmedo, igual a 0,24 + 0,47d (0,24 es la capacidad calorífica del aire seco; 0,47 es la capacidad calorífica del vapor de agua); t - temperatura, °C; 595 - calor específico de vaporización a 0°С, kcal/kg; d es el contenido de humedad del aire húmedo.

El cambio en todos los parámetros del aire húmedo (por ejemplo, con fluctuaciones en su temperatura) se puede establecer a partir del diagrama I - d, cuyos valores principales son el contenido de calor I y el contenido de humedad d del aire en un valor medio de la presión barométrica.

En el diagrama I - d, el contenido de calor I se traza a lo largo del eje de ordenadas y las proyecciones de contenido de humedad d - a lo largo del eje de abscisas; los valores reales del contenido de humedad se proyectan sobre este eje desde un eje inclinado ubicado en un ángulo de 135 ° con respecto al eje y. Se adopta un ángulo obtuso para trazar más claramente las curvas de humedad del aire en el diagrama (Fig. VI.4).

Las líneas del mismo contenido de calor (I = const) se ubican en el diagrama oblicuamente, y el mismo contenido de humedad (d = const) - verticalmente.

La curva de saturación total del aire con humedad φ=1 divide el diagrama en la parte superior, en la que el aire no está completamente saturado, y la inferior, donde el aire está completamente saturado de humedad y pueden ocurrir procesos de condensación.

En la parte inferior del diagrama, hay una línea p e \u003d f (d) construida en la cuadrícula de coordenadas habitual de acuerdo con la fórmula (VI.4) del crecimiento de las presiones parciales de vapor de agua, expresadas en mm Hg. Arte.

Los diagramas de contenido de calor y humedad se utilizan ampliamente en la práctica de calefacción y ventilación cuando se calculan los procesos de calefacción y refrigeración del aire, así como en la tecnología de secado. Usando diagramas I - d, puede configurar todos los parámetros necesarios del aire húmedo (contenido de calor, contenido de humedad, temperatura, punto de rocío, humedad relativa, presión parcial), si solo se conocen dos de estos parámetros.

notas

1. Esta presión a veces se denomina presión de vapor de agua.

El secado es el proceso de eliminar la humedad de los materiales.

La humedad se puede eliminar mecánicamente(exprimido, filtrado, centrifugado) o térmico, es decir, evaporando la humedad y eliminando los vapores resultantes.

En su esencia física, el secado es una combinación de procesos de transferencia de calor y masa relacionados entre sí. La remoción de humedad durante el secado se reduce al movimiento de calor y humedad dentro del material y su transferencia desde la superficie del material al medio ambiente.

Según el método de suministro de calor al material seco, se distinguen los siguientes tipos de secado:

– secado convectivo- contacto directo del material seco con un agente secante, que generalmente se usa como aire caliente o gases de combustión (generalmente mezclados con aire);

– secado por contacto- transferencia de calor del refrigerante al material a través de la pared que los separa;

– secado por radiación- transferencia de calor por rayos infrarrojos;

– secado dieléctrico– calentamiento en el campo de las corrientes de alta frecuencia;

– secar en frío– secado en estado congelado bajo alto vacío.

Forma de enlace de la humedad en el material.

El mecanismo del proceso de secado está determinado en gran medida por la forma de enlace de la humedad con el producto: cuanto más fuerte sea este enlace, más difícil será el proceso de secado. El proceso de eliminación de la humedad del producto se acompaña de una violación de su conexión con el producto, que requiere una cierta cantidad de energía.

Todas las formas de comunicación de la humedad con el producto se dividen en tres grandes grupos Palabras clave: enlace químico, enlace físico-químico, enlace físico-mecánico. En el proceso de secado de productos alimenticios, por regla general, se elimina la humedad unida fisicoquímica y fisicomecánicamente.

Agua unida químicamente se retiene más firmemente y no se elimina cuando el material se calienta a 120 ... 150 ° C. La humedad ligada químicamente está más fuertemente asociada con el producto y solo puede eliminarse calentando el material a altas temperaturas o como resultado de reacción química. Esta humedad no se puede eliminar del producto durante el secado.

Humedad ligada físico-mecánica es el líquido en los capilares y el líquido humectante.

La humedad en los capilares se subdivide en humedad macrocapilares y microcapilares. Los macrocapilares se llenan de humedad en contacto directo con el material. La humedad entra en los microcapilares tanto por contacto directo como como resultado de su absorción del medio ambiente.

Enlace físico-químico combina dos tipos de humedad: adsorción y osmóticamente humedad ligada. La humedad por adsorción se mantiene firmemente en la superficie y en los poros del cuerpo. osmóticamente humedad ligada, también llamada humedad de expansión, se encuentra dentro de las células del material y es retenida por fuerzas osmóticas. Adsorción humedad requiere mucha más energía para su eliminación que la humedad de hinchamiento.

Parámetros básicos del aire húmedo

Durante el secado por convección, el portador de calor (agente de secado) transfiere calor al producto y elimina la humedad que se evapora del producto. Por lo tanto, el agente desecante desempeña el papel de portador de calor y humedad. El estado del aire húmedo se caracteriza por los siguientes parámetros: presión barométrica y presión parcial de vapor, humedad absoluta y relativa, contenido de humedad, densidad, volumen específico, temperatura y entalpía. Conociendo los tres parámetros del aire húmedo, puedes encontrar todos los demás.

La importancia absoluta del aire llamado la masa de vapor de agua en 1 m 3 de aire húmedo (kg / m 3).

Humedad relativa , es decir. grado de saturación del aire  , es la relación entre la humedad absoluta y la máxima masa posible de vapor de agua (
), que puede estar contenido en 1 m 3 de aire húmedo en las mismas condiciones (temperatura y presión barométrica),

, es decir.
100. (1)

La masa de vapor de agua, kg, contenida en el aire húmedo y por 1 kg de aire absolutamente seco se denomina contenido de humedad del aire:

, (2)

entalpía yo aire húmedo se refiere a 1 kg de aire absolutamente seco y se determina a una temperatura del aire determinada t°C como la suma de las entalpías del aire absolutamente seco
y vapor de agua
(J/kg aire seco):

, (3)

dónde Con rv– capacidad calorífica específica media del aire absolutamente seco, J/(kgK); i norte es la entalpía del vapor de agua, kJ/kg.

yo  d -diagrama de aire húmedo. Las principales propiedades del aire húmedo se pueden determinar utilizando yo X-diagrama, desarrollado por primera vez por L.K. Ramzin en 1918. Diagrama yo-X(Fig. 1) construido para presión constante R= 745 mm Hg Arte. (alrededor de 99 kN / m 2).

En el eje vertical de ordenadas, la entalpía se representa en una escala determinada yo, y en el eje de abscisas - contenido de humedad d. El eje de abscisas se encuentra en un ángulo de 135 con el eje de ordenadas (para aumentar la parte de trabajo del campo del gráfico y la conveniencia de girar las curvas  = constante).

Las líneas en el diagrama son:

contenido de humedad constante (d= const) son líneas verticales paralelas al eje y;

entalpía constante ( yo\u003d const) - líneas rectas paralelas al eje de abscisas, es decir, que van en un ángulo de 135 ° hacia el horizonte;

temperaturas constantes o isotermas (t= constante);

humedad relativa constante (  = constante);

presiones parciales de vapor de agua R PAGS en aire húmedo, cuyos valores se representan en la escala en el eje y derecho del diagrama.

Arroz. una. yo–d- diagrama

Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación Rusa

Agencia Federal para la Educación

Universidad Técnica Estatal de Saratov

DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE AIRE HÚMEDO

Pautas

para estudiantes de especialidades 280201

educación a tiempo completo y a tiempo parcial

Sarátov 2009

Objetivo: profundizar los conocimientos en la sección de termodinámica técnica "Aire húmedo", estudiando la metodología para el cálculo de los parámetros del aire húmedo y ganando habilidades en el trabajo con instrumentos de medición.

Como resultado del trabajo se debe aprender:

1) conceptos básicos del aire húmedo;

2) un método para determinar los parámetros del aire húmedo según

dependencias calculadas;

3) un método para determinar los parámetros del aire húmedo según

I-d-diagrama.

1) determinar el valor de los parámetros del aire húmedo según

dependencias calculadas;

2) determinar los parámetros del aire húmedo usando

diagramas I-d;

3) elaborar un informe sobre lo completado trabajo de laboratorio.

CONCEPTOS BÁSICOS

El aire que no contiene vapor de agua se llama aire seco. El aire seco no existe en la naturaleza porque aire atmosférico siempre contiene algo de vapor de agua.

Una mezcla de aire seco y vapor de agua se llama aire húmedo. El aire húmedo es muy utilizado en instalaciones de secado y ventilación, aparatos de aire acondicionado, etc.

Un rasgo característico de los procesos que ocurren en el aire húmedo es que la cantidad de vapor de agua contenida en el aire cambia. El vapor puede condensarse parcialmente y, por el contrario, el agua se evapora en el aire.

Una mezcla de aire seco y vapor de agua sobrecalentado se llama aire húmedo no saturado. La presión de vapor parcial pp en la mezcla es menor que la presión de saturación p, correspondiente a la temperatura del aire húmedo (pp<рн). Температура пара выше температуры его насыщения при данном парциальном давлении.

Una mezcla de aire seco y vapor de agua saturado seco se denomina aire húmedo saturado. La presión parcial de vapor de agua en la mezcla es igual a la presión de saturación correspondiente a la temperatura del aire húmedo. La temperatura del vapor es igual a la temperatura de condensación a una presión de vapor parcial dada.

Una mezcla que consiste en aire seco y vapor de agua húmedo saturado (es decir, hay partículas de vapor condensado en el aire que están en suspensión y caen en forma de rocío) se llama aire húmedo sobresaturado. La presión parcial del vapor de agua es igual a la presión de saturación correspondiente a la temperatura del aire húmedo, que en este caso es igual a la temperatura de condensación del vapor en él. En este caso, la temperatura del aire húmedo se denomina temperatura de punto de rocío. tR. Si, por alguna razón, la presión parcial del vapor de agua resulta ser mayor que la presión de saturación, parte del vapor se condensará en forma de rocío.

Los principales indicadores que caracterizan el estado del aire húmedo son el contenido de humedad. d, humedad relativa j, entalpía yo y densidad r.

Los parámetros del aire húmedo se calculan utilizando la ecuación de Mendeleev-Clapeyron para un gas ideal, a la que el aire húmedo obedece con suficiente aproximación. Considere el aire húmedo como una mezcla de gases que consta de aire seco y vapor de agua.

Según la ley de Dalton, la presión del aire húmedo R es igual a:

dónde autocaravana- presión parcial de aire seco, Pa;

rp- presión parcial de vapor de agua, Pa.

El valor máximo de la presión parcial del vapor de agua es igual a la presión del vapor de agua saturado pH, correspondiente a la temperatura del aire húmedo.

La cantidad de vapor de agua en una mezcla en kg por 1 kg de aire seco se llama contenido de humedad d, kg/kg:

https://pandia.ru/text/78/602/images/image003_38.gif" width="96" height="53">, desde entonces ; (3)

Dado que , entonces , (4)

dónde V es el volumen de la mezcla de gases, m3;

Ren, RPAGS son las constantes de gas del aire y del vapor de agua, iguales a

Ren=287 J/(kg×K), RPAGS=461 J/(kg×K);

T es la temperatura del aire húmedo, K.

Dado que , y, sustituyendo las expresiones (3) y (4) en la fórmula (2), obtenemos finalmente:

DIV_ADBLOCK64">

humedad relativa j llamada la relación de la densidad del vapor (es decir, la humedad absoluta rPAGS) a la máxima humedad absoluta posible (densidad rPAGSmáximo) a una temperatura y presión dadas del aire húmedo:

Porque rPAGS y rPAGSmáximo determinado a la misma temperatura del aire húmedo, entonces

https://pandia.ru/text/78/602/images/image013_6.gif" ancho="107" altura="31"> . (8)

La densidad del aire seco y del vapor de agua se determina a partir de la ecuación de Mendeleev-Clapeyron, escrita para estos dos componentes de la mezcla de gases según (3) y (4).

R se encuentra de acuerdo con la fórmula:

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

Entalpía del aire húmedo yo es la suma de las entalpías de 1 kg de aire seco y d kg de vapor de agua:

yo= ien+ d× iPAGS . (11)

Entalpía de aire seco y vapor:

https://pandia.ru/text/78/602/images/image017_4.gif" ancho="181" altura="39"> , (13)

dónde tmetro– lecturas de bulbo húmedo, °С;

(t.c.- tmetro) – diferencia psicrométrica, °С;

X– se determina la corrección de la temperatura de bulbo húmedo, %

según el horario situado en el stand, en función de tmetro y velocidad

Se utiliza un barómetro para determinar la presión del aire húmedo.

PROCEDIMIENTO Y TÉCNICA DE PROCESAMIENTO

RESULTADOS EXPERIMENTALES

Mide las temperaturas de bulbo seco y húmedo. Determine el verdadero valor de la temperatura de bulbo húmedo utilizando la fórmula (13). Encuentra la diferencia Dt = t.c. - tneblina y según la tabla psicrométrica para determinar la humedad relativa del aire.

Conociendo el valor de la humedad relativa, a partir de la expresión (7) encuentre la presión parcial del vapor de agua.

según (12), (13).

El volumen específico de aire húmedo se encuentra mediante la fórmula:

Masa de aire húmedo METRO, kg, en la sala de laboratorio se determina mediante la fórmula:

dónde V– volumen de la habitación, m3;

R– presión del aire húmedo, Pa.

Ingrese los resultados de los cálculos y las lecturas del instrumento en la tabla en el siguiente formulario.

Protocolo para registrar lecturas de instrumentos de medición.

y resultados de cálculo

	Nombre de la cantidad a determinar	Designacion	Dimensión	numérico magnitud
	Presión de aire húmedo
	Temperatura de bulbo seco
	Temperatura del bulbo húmedo	tmetro
	Humedad relativa
	Presión de vapor saturado
	Presión parcial de vapor de agua
	Presión parcial de aire seco
	Densidad del aire húmedo
	Humedad absoluta	rPAGS
	Constante de gas del aire húmedo
	Entalpía del aire húmedo
	Masa de aire húmedo

A continuación, debe determinar los principales parámetros del aire húmedo de acuerdo con el medido t.c. y tmetro utilizando el diagrama I-d. El punto de intersección en el diagrama I-d de isotermas correspondientes a las temperaturas de bulbo húmedo y seco caracteriza el estado del aire húmedo.

Compare los datos obtenidos del diagrama I-d con los valores determinados mediante dependencias matemáticas.

El máximo error relativo posible al determinar la presión parcial de vapor de agua y aire seco está determinado por las fórmulas:

https://pandia.ru/text/78/602/images/image022_2.gif" ancho="137" altura="51">; ,

donde D denota el límite del error de medición absoluto

El límite de error absoluto del higrómetro en este laboratorio es de ±6%. El error absoluto permisible de los termómetros del psicrómetro es de ±0,2%. En la obra se instala un barómetro con una clase de precisión de 1.0.

REPORTE DE TRABAJO

El informe sobre el trabajo de laboratorio realizado debe contener

siguiendo:

1) Breve descripción trabajar;

2) protocolo para registrar las lecturas de los instrumentos de medición y

resultados de cálculo;

3) dibujo con diagrama I-d, donde se determina el estado de mojado

aire en este experimento.

PREGUNTAS DE PRUEBA

1. ¿A qué se llama aire húmedo?

2. ¿Qué se llama aire húmedo saturado y no saturado?

3. La ley de Dalton aplicada al aire húmedo.

4. ¿Cuál es la temperatura del punto de rocío?

5. ¿A qué se llama humedad absoluta?

6. ¿Cómo se llama el contenido de humedad del aire húmedo?

7. ¿Hasta qué punto puede cambiar el contenido de humedad?

8. ¿A qué se llama humedad relativa?

9. En el diagrama I-d, muestre las líneas j=const, I=const; d=const, tс=const, tm=const.

10. ¿Cuál es la máxima densidad de vapor posible a una temperatura dada del aire húmedo?

11. ¿Qué determina la máxima presión parcial posible de vapor de agua en el aire húmedo y cuál es su valor?

12. ¿De qué parámetros del aire húmedo depende la temperatura de bulbo húmedo y cómo cambia cuando ellos cambian?

13. ¿Cómo se puede determinar la presión parcial del vapor de agua en una mezcla si se conocen la humedad relativa y la temperatura de la mezcla?

14. Escribe la ecuación de Mendeleev-Clapeyron para aire seco, vapor de agua, aire húmedo y explica todas las cantidades incluidas en la ecuación.

15. ¿Cómo determinar la densidad del aire seco?

16. ¿Cómo determinar la constante de los gases y la entalpía del aire húmedo?

LITERATURA

1. Fundamentos de Lyashkov de la ingeniería térmica /. M.: Escuela superior, 20s.

2. Zubarev sobre termodinámica técnica /,. M.: Energía, 19s.

DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE AIRE HÚMEDO

Pautas para realizar el trabajo de laboratorio.

en los cursos "Ingeniería del calor", "Termodinámica técnica e ingeniería del calor"

Compilado por: SEDELKIN Valentin Mikhailovich

KULESHOV Oleg Yurievich

KAZANTSEVA Irina Leonidovna

Crítico

Editor

Licencia ID No. 000 con fecha 14/11/01

Firmado para imprimir Formato 60x84 1/16

Auge. tipo de. Condición de impresión. yo Uch.-ed. yo

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Universidad Técnica Estatal de Saratov

Copia impresora SSTU, 7

aire húmedo es una mezcla de aire seco y vapor de agua. De hecho, el aire atmosférico siempre contiene una cierta cantidad de vapor de agua, es decir, esta mojado.

El vapor de agua contenido en el aire suele estar enrarecido y obedece a las leyes de un gas ideal, lo que permite aplicar estas leyes también al aire húmedo.

Estado del vapor en el aire (sobrecalentado o saturado) está determinada por el valor de su presión parcial pags, que depende de la presión total del aire húmedo pags y presión parcial de aire seco pags:

Aire saturado– aire con el mayor contenido de vapor de agua a una temperatura determinada.

Humedad absoluta del aire es la masa de vapor de agua contenida

En 1 metro aire húmedo (densidad de vapor) a su presión parcial y temperatura del aire húmedo:

Humedad relativa- la relación entre la humedad absoluta real del aire y la humedad absoluta del aire saturado a la misma temperatura:

A una temperatura constante, la presión del aire cambia en proporción a su densidad (ley de Boyle-Mariotte), por lo que la humedad relativa del aire también se puede determinar mediante la ecuación:

dónde pags es la presión de saturación del aire a una temperatura determinada;

pags es la presión de vapor parcial a una temperatura dada:

Para aire seco = 0, para aire saturado - = 100%.

punto de rocío- la temperatura t, en el que la presión de vapor pags se vuelve igual a la presión de saturación pags. Cuando el aire se enfría por debajo del punto de rocío, el vapor de agua se condensa.

aire (11.5)

Usando la ecuación de estado de un gas ideal para los componentes del aire húmedo (vapor y aire seco), dependencias (11.2), (11.3) y (11.5), así como los pesos moleculares del aire (= 28.97) y vapor ( = 18.016), obtenemos la fórmula de cálculo:

aire (11.6)

Para el caso cuando el aire húmedo está en presión atmosférica,: pag=B.

Capacidad calorífica del aire húmedo. a presión constante se define como la suma de las capacidades caloríficas 1 kg aire seco y d, kg vapor de agua:

(11.7)

Puedes tener en cuenta:

Entalpía del aire húmedo a una temperatura t definida como la suma de las entalpías 1 kg aire seco y d, kg vapor de agua:

Aquí r– calor latente de vaporización, igual a ~2500 kJ/kg. Así, la dependencia calculada para determinar el valor de la entalpía del aire húmedo toma la forma:

(11.9)

Nota: magnitud yo se refiere a 1 kg aire seco o a (1+ d) kg aire húmedo.

En cálculos técnicos, para determinar los parámetros del aire húmedo, generalmente se usa Identificación diagrama de aire húmedo propuesto en 1918 por el profesor L.K. Ramzín.

A Identificación diagrama (ver Fig. 11.2) relacionó gráficamente los principales parámetros que determinan el estado de calor y humedad del aire: temperatura t, humedad relativa del aire , contenido de humedad d, entalpía yo, presión de vapor parcial PAGS contenido en la mezcla aire-vapor. Conociendo dos parámetros, puede encontrar el resto en la intersección de los correspondientes

líneas Identificación-diagramas.

2. Esquema de la configuración del laboratorio ( instrumento )

La humedad relativa del aire en el trabajo de laboratorio se determina utilizando un psicrómetro del tipo: "Higrómetro psicrométrico VIT-1".

El psicrómetro (Fig. 11.1) consta de dos termómetros idénticos:

"seco" - 1 y "mojado" - 2. El mojado de la bola termómetro 2 se realiza con la ayuda de una mecha de batista 3, bajada a un recipiente 4 con agua.

2 1

3 t

4t y la humedad del aire φ para este dispositivo se establece experimentalmente. Con base en los resultados de los experimentos, se compiló una tabla psicrométrica especial (pasaporte), colocada en el panel frontal del psicrómetro de laboratorio.

La intensidad de la evaporación se ve significativamente afectada por la velocidad del flujo de aire alrededor de la mecha de batista, lo que introduce un error en las lecturas de un psicrómetro convencional. Este error se tiene en cuenta en los cálculos mediante la introducción de correcciones de acuerdo con el pasaporte del instrumento.

Nota: el psicrómetro está libre de la desventaja considerada agosto, en el que tanto el bulbo seco como el húmedo son soplados a una velocidad constante por una corriente de aire generada por un ventilador accionado por resorte.

El estado del aire húmedo está determinado por una combinación de parámetros: temperatura del aire t en, humedad relativa en%, velocidad del aire V en m / s, concentración de impurezas nocivas C mg / m 3, contenido de humedad d g / kg, contenido de calor I kJ/kg.

La humedad relativa en fracciones o en % muestra el grado de saturación del aire con vapor de agua en relación con el estado de saturación completa y es igual a la relación entre la presión P p del vapor de agua en el aire húmedo no saturado y la presión parcial P p. vapor de agua en aire húmedo saturado a la misma temperatura y presión barométrica:

d= o d=623, g/kg, (1,2)

donde B es la presión barométrica del aire igual a la suma de las presiones parciales del aire seco P S.V. y vapor de agua R P.

La presión parcial del vapor de agua en estado saturado depende de la temperatura:

KJ/kg, (1,4)

donde c B es la capacidad calorífica del aire seco, igual a 1,005;

c P - capacidad calorífica del vapor de agua, igual a 1,8;

r - calor específico de vaporización, igual a 2500;

I \u003d 1.005t + (2500 + 1.8t) d * 10 -3, kJ / kg. (1.5)

diagrama id aire húmedo. Construcción de los principales procesos de cambio del estado del aire. Punto de rocío y bulbo húmedo. Pendiente y su relación con el flujo de calor y humedad en la habitación

El diagrama I-d del aire húmedo es la principal herramienta para construir los procesos de cambio de sus parámetros. El diagrama I-d se basa en varias ecuaciones: El contenido de calor del aire húmedo:

I \u003d 1.005 * t + (2500 + 1.8 * t) * d / 1000, kJ / kg (1.6)

A su vez, la presión del vapor de agua:

Presión de vapor de agua que satura el aire:

Pa (fórmula de Filney), (1.9)

a - humedad relativa, %.

A su vez, la fórmula 1.7 incluye la presión barométrica P bar, la cual es diferente para las diferentes áreas de construcción, por lo tanto, se requiere un diagrama I-d para cada área para construir procesos con precisión.

El diagrama I-d (Fig. 1.1) tiene un sistema de coordenadas oblicuas para aumentar el área de trabajo que cae sobre el aire húmedo y se encuentra por encima de la línea \u003d 100%. El ángulo de apertura puede ser diferente (135 - 150º).

El diagrama I-d vincula los 5 parámetros del aire húmedo: contenido de calor y humedad, temperatura, humedad relativa y presión de vapor de agua de saturación. Conociendo dos de ellos, puedes determinar todo el resto por la posición del punto.

Los principales procesos característicos en el diagrama I-d son:

Calentamiento de aire según d = const (sin aumentar el contenido de humedad) Fig. 1.1, puntos 1-2. En condiciones reales, esto es calentar el aire en el calentador. La temperatura y el contenido de calor aumentan. La humedad relativa del aire disminuye.

Refrigeración por aire según d = const. Puntos 1-3 en la Fig. 1.1 Este proceso tiene lugar en un enfriador de aire de superficie. Disminución de la temperatura y el contenido de calor. La humedad relativa del aire aumenta. Si se continúa enfriando, el proceso alcanzará la línea = 100% (punto 4) y, sin cruzar la línea, la recorrerá, liberando humedad del aire (punto 5) en la cantidad de (d 4 -d 5) g/kg. El secado al aire se basa en este fenómeno. En condiciones reales, el proceso no llega al = 100%, y la humedad relativa final depende del valor inicial. Según el profesor Kokorin O.Ya. para enfriadores de aire de superficie:

máx = 88 % en el inicio inicial = 45 %

máx = 92 % al 45 % inicial< нач 70%

max = 98% con inicial inicial > 70%.

En el diagrama I-d, el proceso de enfriamiento y secado se indica mediante una línea recta que conecta los puntos 1 y 5.

Sin embargo, la reunión con = 100% de la línea de enfriamiento por d = const tiene su propio nombre: es el punto de rocío. La temperatura del punto de rocío se puede determinar fácilmente a partir de la posición de este punto.

Proceso isotérmico t = const (línea 1-6 en la Figura 1.1). Todos los parámetros aumentan. El calor, el contenido de humedad y la humedad relativa también aumentan. En condiciones reales, esto es humidificación del aire con vapor. Esa pequeña cantidad de calor sensible que introduce el vapor no suele tenerse en cuenta a la hora de diseñar el proceso, ya que es despreciable. Sin embargo, dicha humidificación consume bastante energía.

Proceso adiabático I = const (línea 1-7 en la Fig. 1.1). La temperatura del aire disminuye, el contenido de humedad y la humedad relativa aumentan. El proceso se lleva a cabo por contacto directo del aire con el agua, pasando bien por una boquilla irrigada o bien por una cámara de boquilla.

Con una profundidad de boquilla irrigada de 100 mm, es posible obtener aire con una humedad relativa de = 45%, con una inicial de 10%; Al pasar por la cámara de la boquilla, el aire se humidifica a un valor de = 90 - 95%, pero con un consumo de energía mucho mayor para la pulverización de agua que en las boquillas de riego.

Extendiendo la línea I = const a = 100%, obtenemos el punto (y la temperatura) del bulbo húmedo, este es el punto de equilibrio cuando el aire entra en contacto con el agua.

Sin embargo, en los aparatos en los que el aire está en contacto con el agua, especialmente en el ciclo adiabático, puede aparecer flora patógena y, por lo tanto, está prohibido el uso de dichos aparatos en una serie de industrias médicas y alimentarias.

En países con clima cálido y seco, los dispositivos basados ​​en la humidificación adiabática son muy comunes. Así, por ejemplo, en Bagdad, a una temperatura diurna en junio-julio de 46ºC y una humedad relativa del 10%, un enfriador de este tipo permite reducir la temperatura del aire de suministro a 23ºC y, con un intercambio de aire de 10-20 veces en la habitación, para conseguir una temperatura interior de 26ºC y una humedad relativa del 60-70%.

Con la metodología actual de construcción de procesos sobre el diagrama I-d de aire húmedo, el nombre de los puntos de referencia recibió la siguiente abreviatura:

H - punto de aire exterior;

B - punto de aire interior;

K - punto después de calentar el aire en el calentador;

P - punto de suministro de aire;

Y - punto de aire extraído de la habitación;

O - punto de aire enfriado;

C - punto de mezcla de aire de dos parámetros y masas diferentes;

TP - punto de rocío;

TM es el punto del termómetro húmedo, que acompañará todas las construcciones posteriores.

Al mezclar aire de dos parámetros, la línea de mezcla irá en línea recta conectando estos parámetros, y el punto de mezcla estará a una distancia inversamente proporcional a las masas del aire mezclado.

KJ/kg, (1,10)

g/kg. (1.11)

Con la liberación simultánea del exceso de calor y humedad en la habitación, lo que generalmente ocurre cuando hay personas en la habitación, el aire se calentará y humidificará a lo largo de una línea llamada coeficiente angular (o haz de proceso, o relación calor-humedad) e:

KJ/kgN 2 O, (1.12)

donde Q n es la cantidad total de calor total, kJ / h;

W es la cantidad total de humedad, kg/h.

Cuando Q n \u003d 0 e \u003d 0.

Cuando W \u003d 0 e\u003e? (fig.1.2)

Así, el diagrama I-d en relación con el aire interior (o con otro punto) se divide en cuatro cuadrantes:

es decir, de? hasta 0 es calefacción y humidificación;

Es decir, de 0 a - ? - refrigeración y humidificación;

IIIe de - ? hasta 0 - enfriamiento y secado;

¿Ve de 0 a? - calefacción y secado - no se utiliza en ventilación y aire acondicionado.

Para construir con precisión el haz de proceso en el diagrama I-d, debe tomar el valor de e en kJ / gN 2 O, y poner el contenido de humedad d \u003d 1, o 10 g, en el eje, y el contenido de calor en kJ / kg correspondiente a e en el eje y conecte el punto resultante al punto 0 I-d diagramas.

Los procesos que no son básicos se llaman politrópicos.

El proceso isotérmico t = const se caracteriza por el valor e = 2530 kJ/kg.

Figura 1.1

Figura 1.2 Diagrama I-d del aire húmedo. Procesos centrales

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