Խոնավ օդի պարամետրերի որոշում. Խոնավ օդի թերմոդինամիկական պարամետրերը Ադիաբատիկ օդի խոնավացում և հովացում

Մթնոլորտային օդը միշտ պարունակում է որոշակի քանակությամբ խոնավություն ջրի գոլորշու տեսքով։ Չոր օդի և ջրի գոլորշու այս խառնուրդը կոչվում է խոնավ օդ: Բացի ջրային գոլորշիներից, խոնավ օդը կարող է պարունակել ջրի մանր կաթիլներ (մառախուղի տեսքով) կամ սառցե բյուրեղներ (ձյուն, սառցե մառախուղ): Ջրի գոլորշին խոնավ օդում կարող է հագեցած կամ գերտաքացվել: Չոր օդի և հագեցած ջրի գոլորշու խառնուրդը կոչվում է հագեցածխոնավ օդը. Չոր օդի և գերտաքացած ջրի գոլորշու խառնուրդը կոչվում է չհագեցածխոնավ օդը. Ցածր (մթնոլորտային մոտ) ճնշման դեպքում, տեխնիկական հաշվարկների համար բավարար ճշգրտությամբ, և՛ չոր օդը, և՛ ջրի գոլորշին կարող են համարվել իդեալական գազեր։ Խոնավ օդով պրոցեսները հաշվարկելիս սովորաբար հաշվի են առնվում 1 կգ չոր օդը։ Փոփոխական քանակությունը խառնուրդի մեջ պարունակվող գոլորշու քանակությունն է։ Հետևաբար, խոնավ օդը բնութագրող բոլոր հատուկ արժեքները վերաբերում են 1 կգ չոր օդին (և ոչ խառնուրդին):

Ջերմոդինամիկական հատկություններ խոնավ օդըբնութագրվում է հետևյալ վիճակի պարամետրերով. չոր լամպի ջերմաստիճան t c; խոնավության պարունակություն d, էթալպիա I, հարաբերական խոնավությունφ. Բացի այդ, հաշվարկներում օգտագործվում են այլ պարամետրեր՝ թաց ջերմաչափի ջերմաստիճան t m, ցողի կետի ջերմաստիճան t p, օդի խտություն ρ, բացարձակ խոնավություն e, ջրի գոլորշու մասնակի ճնշում p p.

Ջերմաստիճանը -թերմոդինամիկական մեծություն, որը որոշում է մարմնի տաքացման աստիճանը. Ներկայումս օգտագործվում են ջերմաստիճանի տարբեր սանդղակներ՝ Ցելսիուս (t, ºС), Քելվին (T, K), Ֆարենհեյթ (f, ºF) և այլն։ Այս սանդղակների ցուցումների միջև հարաբերությունները որոշվում են հետևյալ հավասարումներով.

T К = t ºС +273,

t ºС = 5/9 (f ºF - 32),

f ºF = 9/5 t ºС +32:

ՃնշումՄթնոլորտային օդը p b (Pa) հավասար է չոր օդի p s.v և ջրի գոլորշու p p մասնակի ճնշման գումարին (Դալթոնի օրենք).

p b = p s.v + p p. (1)

Մթնոլորտային օդում ջրի գոլորշու մասնակի ճնշումը որոշվում է բանաձևով.

p p = φ p n, (2)

որտեղ φ-ն օդի հարաբերական խոնավությունն է,%, р n-ը հագեցվածության ճնշումն է, որը որոշվում է հագեցած ջրի գոլորշիների աղյուսակներից համապատասխան ջերմաստիճանում, Pa.

ԽտությունՄթնոլորտային օդը հավասար է չոր օդի և ջրի գոլորշու խտությունների գումարին.

ρ = ρ r.v + ρ կետ (3)

Կիրառելով իդեալական գազի վիճակի հավասարումը` ստանում ենք.

(4)

որտեղ R s.v = 287 J / (kg K) - չոր օդի հատուկ գազի հաստատուն;

R p = 463 J / (kg · K) - ջրի գոլորշու գազի հատուկ հաստատուն:

Մթնոլորտային ճնշման դեպքում p b = 101,325 կՊա, չոր օդի խտությունը կազմում է.

. (5)

t = 0 ºС և p b = 101,325 կՊա, չոր օդի խտությունը ρ d.w = 1,293 կգ / մ 3 է:

Մթնոլորտային օդի խտությունը հետևյալն է.

. (6)

Բանաձևը (6) ցույց է տալիս, որ մթնոլորտային (խոնավ) օդը նույն ջերմաստիճաններում և ճնշումներում ավելի թեթև է, քան չոր օդը, և օդում ջրի գոլորշու պարունակության աճը նվազեցնում է դրա խտությունը: Քանի որ ρ r.v.-ի և ρ-ի արժեքների տարբերությունը աննշան է, գործնական հաշվարկներում մենք վերցնում ենք ρ ≈ ρ r.v.

Խոնավություն.Տարբերակել բացարձակ խոնավությունը, խոնավության պարունակությունը և հարաբերական խոնավությունը:

Բացարձակ խոնավություն e-ն ջրի գոլորշու զանգվածն է (կգ), որը պարունակվում է 1 մ 3 խոնավ օդում։ Բացարձակ խոնավությունը կարող է արտահայտվել որպես խառնուրդի գոլորշու խտություն իր մասնակի ճնշման և խառնուրդի ջերմաստիճանում և որոշվում է բանաձևով.

. (7)

Առավելագույն հնարավոր բացարձակ խոնավությունը համապատասխանում է հագեցվածության վիճակին և կոչվում է խոնավության հզորություն:

Օգտագործելով իդեալական գազի վիճակի հավասարումը, մենք ստանում ենք.

Հարաբերական խոնավությունφ հավասար է օդի բացարձակ խոնավության ρ p հարաբերակցությանը առավելագույն հնարավոր բացարձակ խոնավության ρ n (խոնավության հզորություն) տվյալ ջերմաստիճանում։ Այն ցույց է տալիս օդի հագեցվածության աստիճանը ջրային գոլորշիներով՝ ամբողջական հագեցվածության վիճակի նկատմամբ։ Իդեալական գազերի համար խտության հարաբերակցությունը կարող է փոխարինվել բաղադրիչների մասնակի ճնշումների հարաբերակցությամբ։

Հարաբերական խոնավությունը որոշվում է բանաձևով.

. (10)

Ֆ-ի համար< 100% воздух ненасыщенный, при φ = 100% воздух полностью насыщен водяными парами, и его называют насыщенным.

Օդի հագեցվածությունΨ-ը չհագեցած և հագեցած օդի խոնավության հարաբերակցությունն է և որոշվում է բանաձևով.

. (11)

Ջերմային հզորությունխոնավ օդը սովորաբար վերաբերում է (1 + դ) կգ խոնավ օդին և որոշվում է բանաձևով.

s in = s s.v + d s n, (12)

որտեղ c d.w և c p-ը չոր օդի և ջրի գոլորշու մշտական ​​ճնշման դեպքում հատուկ ջերմությունն են, համապատասխանաբար, kJ / (kg K):

Մինուս 50 ° C-ից մինչև 50 ° C ջերմաստիճանի միջակայքի համար չոր օդի և գոլորշու հատուկ ջերմային հզորությունները կարելի է համարել հաստատուն.

Էնթալպիախոնավ օդը սահմանվում է որպես գազային խառնուրդի էթալպիա, որը բաղկացած է 1 կգ չոր օդից և դ կգ ջրային գոլորշուց և որոշվում է բանաձևով.

I = i s.v + d i p (13)

որտեղ i s.v - չոր օդի հատուկ էթալպիա, կՋ / կգ; i p - խոնավ օդում պարունակվող ջրի գոլորշու հատուկ էթալպիա, կՋ / կգ:

Չոր օդի և ջրի գոլորշիների էթալպիաները որոշվում են բանաձևերով.

i s.v = s.v. t = 1.006 տ, (14)

i n = r + n · t-ի հետ: (15)

որտեղ r-ը գոլորշիացման թաքնված ջերմությունն է խառնուրդում ջրի գոլորշու մասնակի ճնշման դեպքում, կՋ/կգ:

Գոլորշացման թաքնված ջերմությունը r tH-ի համար 0 ° C-ից մինչև 100 ° C արժեքները կարող են արտահայտվել բանաձևով.

r = 2500 - 2.3 t n.

Խառնուրդների էնթալպիաները հաշվարկելիս միշտ շատ կարևոր է յուրաքանչյուր բաղադրիչի էթալպիաների համար ունենալ նույն հղման կետը: Որպես հղման կետ՝ մենք կվերցնենք էթալպիան t = 0 ºС և d = 0: Մթնոլորտային օդի համար էթալպիան որոշում է այն ջերմության քանակը, որը պետք է մատակարարվի օդին, որի չոր մասի զանգվածը 1 կգ է, որպեսզի փոխի իր վիճակը սկզբնական վիճակից (I = 0 կՋ / կգ) մինչ այս մեկը։ Էնթալպիան կարող է լինել դրական կամ բացասական:

Ստացված հարաբերությունների փոխարինումը բանաձևով (13) բերում է այն ձևի.

Ցողի կետի ջերմաստիճան t pԱրդյո՞ք օդի ջերմաստիճանը, որով անհրաժեշտ է սառեցնել չհագեցած խոնավ օդը, որպեսզի դրանում պարունակվող գերտաքացած գոլորշին հագեցվի: Խոնավ օդի հետագա սառեցմամբ (ցողի կետի ջերմաստիճանից ցածր) ջրի գոլորշիները խտանում են:

Լամպի խոնավ ջերմաստիճանը... Խոնավությունը չափելու համար հաճախ օգտագործվում է հոգեմետր կոչվող գործիք։ Այն բաղկացած է երկու ջերմաչափից՝ չոր և թաց։ Թաց ջերմաչափն առանձնանում է նրանով, որ զգայական տարրը փաթաթված է ջրով թրջված կտորի մեջ։ Չոր ջերմաչափը ցույց է տալիս խոնավ օդի ջերմաստիճանը, նրա ընթերցումները կոչվում են չոր լամպի ջերմաստիճանըտ ս. Թաց ջերմաչափը ցույց է տալիս թաց շորի մեջ պարունակվող ջրի ջերմաստիճանը։ Երբ օդը փչում է խոնավ ջերմաչափի վրայով, ջուրը գոլորշիանում է թաց կտորի մակերեսից: Քանի որ գոլորշիացման ջերմությունը ծախսվում է խոնավության գոլորշիացման վրա, խոնավ շորի ջերմաստիճանը կնվազի, հետևաբար նման ջերմաչափը միշտ ցույց է տալիս ավելի ցածր ջերմաստիճան, քան չոր ջերմաչափը: Երբ օդի և ջրի միջև ջերմաստիճանի տարբերություն կա, ջերմային հոսք է տեղի ունենում օդից ջուր: Երբ օդից ջրի ստացած ջերմությունը հավասարվում է գոլորշիացման վրա ծախսվող ջերմությանը, ջրի ջերմաստիճանի բարձրացումը դադարում է։ Այս հավասարակշռության ջերմաստիճանը կոչվում է թաց լամպի ջերմաստիճանըտ մ . Եթե ​​ջուրը մտնում է օդի որոշակի ծավալ t մ ջերմաստիճանում, ապա այդ ջրի մի մասի գոլորշիացման պատճառով որոշ ժամանակ անց օդը դառնում է հագեցած։ Այս հագեցվածության գործընթացը կոչվում է ադիաբատիկ: Այս պայմաններում օդից ջուր մատակարարվող ողջ ջերմությունը սպառվում է միայն գոլորշիացման համար, այնուհետև նորից գոլորշի հետ վերադառնում օդ:

Խոնավ օդի I-d դիագրամ

Խոնավ օդի դիագրամը տալիս է խոնավ օդի պարամետրերի փոխհարաբերության գրաֆիկական պատկերը և հիմնականն է օդի վիճակի պարամետրերի որոշման և ջերմային և խոնավության մշակման գործընթացները հաշվարկելու համար:

Վ I-d աղյուսակ(նկ. 2) աբսցիսան ցույց է տալիս d գ/կգ չոր օդի խոնավության պարունակությունը, իսկ օրդինատը՝ խոնավ օդի էնթալպիան I: Դիագրամը ցույց է տալիս մշտական ​​խոնավության պարունակության ուղղահայաց ուղիղ գծեր (d = const): Որպես հղման կետ ընդունվում է O կետը, որտեղ t = 0 ° C, d = 0 գ / կգ և, հետևաբար, I = 0 կՋ / կգ: Դիագրամը կառուցելիս օգտագործվել է թեք կոորդինատային համակարգ՝ չհագեցած օդի տարածքը մեծացնելու համար: Առանցքների ուղղության միջև անկյունը 135 ° կամ 150 ° է: Օգտագործման հեշտության համար սովորական խոնավության պարունակության առանցքը գծվում է էթալպիական առանցքի նկատմամբ 90º անկյան տակ: Գծապատկերը գծված է մշտական ​​բարոմետրիկ ճնշման համար: Օգտագործեք I-d գծապատկերներ, որոնք ստեղծված են մթնոլորտային ճնշում p b = 99,3 կՊա (745 մմ Hg) եւ մթնոլորտային ճնշում p b = 101,3 կՊա (760 մմ Hg):

Դիագրամի վրա գծված են իզոթերմներ (t c = const) և հարաբերական խոնավության կորեր (φ = const): Բանաձևը (16) ցույց է տալիս, որ I-d դիագրամի իզոթերմները ուղիղ գծեր են: Դիագրամի ամբողջ դաշտը φ = 100% տողով բաժանված է երկու մասի: Այս գծի վերևում գտնվում է չհագեցած օդի տարածքը: φ = 100% տողը պարունակում է հագեցած օդի պարամետրեր: Այս տողից ներքև ներկայացված են կախված կաթիլային խոնավություն պարունակող հագեցած օդի վիճակի պարամետրերը (մառախուղ):

Աշխատանքի հարմարության համար գծապատկերի ներքևում գծագրվում է կախվածություն, ջրի գոլորշիների մասնակի ճնշման գիծ p p գծագրվում է խոնավության d-ի վրա: Ճնշման սանդղակը գտնվում է դիագրամի աջ կողմում: I-d գծապատկերի յուրաքանչյուր կետ համապատասխանում է խոնավ օդի որոշակի վիճակի:

Խոնավ օդի պարամետրերի որոշում ըստ I-d դիագրամի.Պարամետրերի որոշման մեթոդը ներկայացված է Նկ. 2. A կետի դիրքը որոշվում է երկու պարամետրով, օրինակ՝ t A ջերմաստիճանը և հարաբերական խոնավությունը φ A: Մենք գրաֆիկորեն որոշում ենք. սահմանվում է որպես d A գծի հատման կետի ջերմաստիճանը = const φ = 100% ուղիղով (կետ P): Խոնավությամբ լիակատար հագեցվածության վիճակում գտնվող օդի պարամետրերը որոշվում են t A իզոթերմի խաչմերուկում φ = 100% (կետ H) գծի հետ։

Առանց ջերմության մատակարարման և հեռացման օդի խոնավացման գործընթացը տեղի կունենա հաստատուն էթալպիա I A = const ( գործընթացը A-M): I A = const ուղղի հատման կետում φ = 100% (կետ M) գծի հետ, մենք գտնում ենք թաց ջերմաչափի ջերմաստիճանը t m (հաստատուն էթալպիայի գիծը գործնականում համընկնում է իզոթերմի հետ:
t m = const): Չհագեցած խոնավ օդում թաց լամպի ջերմաստիճանը ավելի ցածր է, քան չոր լամպի ջերմաստիճանը:

Մենք գտնում ենք ջրի գոլորշու մասնակի ճնշումը p P՝ գծելով d A = const A կետից մինչև մասնակի ճնշման գծի հատումը:

Ջերմաստիճանի տարբերությունը t c - t m = Δt ps կոչվում է հոգեմետրիկ, իսկ t c - t p ջերմաստիճանի տարբերությունը՝ հիգրոմետրիկ։

1. Բացարձակ խոնավություն։

Գոլորշու զանգվածային քանակությունը 1 մ 3 օդում -

2. Հարաբերական խոնավություն։

Գոլորշի-օդ խառնուրդում գոլորշու զանգվածային քանակի հարաբերակցությունը առավելագույն հնարավոր քանակությանը նույն ջերմաստիճանում.

(143)

Մենդելեև - Կլապեյրոնի հավասարում.

Զույգի համար

Որտեղ:

Օդի հարաբերական խոնավությունը որոշելու համար օգտագործվում է «պսիխրոմետր» սարք, որը բաղկացած է երկու ջերմաչափից՝ թաց և չոր։ Ջերմաչափի ցուցումների տարբերությունը տրամաչափվում է արժեքների մեջ:

3. Խոնավության պարունակությունը.

Խառնուրդի գոլորշու քանակը 1 կգ չոր օդի դիմաց։

Ենթադրենք, մենք ունենք 1 մ 3 օդ: Դրա զանգվածն է.

Այս խորանարդ մետրը պարունակում է՝ - կգ գոլորշու, - կգ չոր օդ:

Ակնհայտորեն: .

4. Օդի էնթալպիա.

Այն բաղկացած է երկու քանակից՝ չոր օդի և գոլորշու էթալպիա։

5. Ցողի կետ.

Այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում տվյալ վիճակի գազը, սառչելով մշտական ​​խոնավության պարունակությամբ (d = const), դառնում է հագեցած (= 1,0), կոչվում է ցողի կետ։

6. Խոնավ լամպի ջերմաստիճանը:

Ջերմաստիճանը, որի դեպքում գազը փոխազդում է հեղուկի հետ, սառչելով հաստատուն էթալպիայի ժամանակ (J = const), դառնում է հագեցած (= 1.0), կոչվում է թաց լամպի ջերմաստիճան t M։

Օդորակման դիագրամ.

Դիագրամը կազմել է ռուս գիտնական Ռամզինը (1918 թ.) և ներկայացված է 169-րդ նկարում։

Դիագրամը ներկայացված է P = 745 մմ Hg միջին մթնոլորտային ճնշման համար: Արվեստ. և, ըստ էության, գոլորշի-չոր օդային համակարգի հավասարակշռության իզոբարն է։

J-d գծապատկերի կոորդինատային առանցքները պտտվում են 135 0 անկյան տակ։ Ներքևի մասում կա թեք գիծ՝ որոշելու ջրի գոլորշու մասնակի ճնշումը P n։ Չոր օդի մասնակի ճնշում

Վերոնշյալ դիագրամը ցույց է տալիս հագեցվածության կորը (= 100%): Դիագրամում չորացման գործընթացը կարող է ներկայացվել միայն այս կորի վերևում: Ռամզինի դիագրամի կամայական «" A "» կետի համար կարող են որոշվել օդի հետևյալ պարամետրերը.

Նկ.169։ J-d աղյուսակխոնավ օդի վիճակը.

Չորացման ստատիկա.

Կոնվեկտիվ չորացման գործընթացում, օրինակ, օդի հետ, թաց նյութը փոխազդում է, շփվում է գոլորշի-օդ խառնուրդի հետ, որի մեջ գտնվում է ջրի գոլորշու մասնակի ճնշումը։ Խոնավությունը կարող է նյութը թողնել գոլորշու տեսքով, եթե մասնակի գոլորշու ճնշումը նյութի մակերևույթից վեր գտնվող բարակ սահմանային շերտում կամ, ինչպես ասում են, նյութի P m-ում ավելի բարձր է։

Չորացման գործընթացի շարժիչ ուժը (Dalton, 1803)

(146)

Հավասարակշռություն = 0: Հավասարակշռության պայմանին համապատասխանող նյութի խոնավությունը կոչվում է հավասարակշռության խոնավության պարունակություն (U p):

Եկեք կատարենք փորձը: Չորացման պահարանի խցիկում որոշակի ջերմաստիճանում (t = const) մենք բացարձակապես չոր նյութ ենք դնում. երկար ժամանակ... Պահարանում որոշակի օդի դեպքում նյութի խոնավությունը կհասնի U p. Փոխելով՝ կարող եք ստանալ նյութի կողմից խոնավության կլանման կորը (իզոթերմը): Երբ նվազում է, կլանման կորը:

Նկար 170-ում ներկայացված է թաց նյութի կլանման-դեսորբցիա կորը (հավասարակշռության իզոթերմ):

նկ.170։ Օդի հետ խոնավ նյութի հավասարակշռության իզոթերմ:

1 - հիգրոսկոպիկ նյութի տարածք, 2 - հիգրոսկոպիկ կետի, 3 - խոնավ նյութի տարածք, 4 - կլանման տարածք, 5 - կլանման տարածք, 6 - չորացման տարածք .

Կան հավասարակշռության կորեր.

1.հիգրոսկոպիկ

2. Ոչ ներծծող նյութ:

Իզոթերմները ներկայացված են Նկար 171-ում:

նկ.171։ Հավասարակշռության իզոթերմներ.

ա) հիգրոսկոպիկ, բ) ոչ հիգրոսկոպիկ նյութ.

Հարաբերական խոնավություն չորանոցում և մթնոլորտում:

Չորանոցից հետո, մթնոլորտային օդի հետ շփվելիս, հիգրոսկոպիկ նյութը զգալիորեն մեծացնում է խոնավության պարունակությունը (նկ. 171 ա)՝ օդից խոնավության կլանման պատճառով: Ուստի չորացումից հետո հիգրոսկոպիկ նյութը պետք է պահվի այնպիսի պայմաններում, որոնք թույլ չեն տալիս շփումը մթնոլորտային օդի հետ (չորացում, փաթաթում և այլն):

Նյութական հավասարակշռություն.

Թունելի չորանոցը սովորաբար ընդունվում է որպես ուսանող: նա ունի տրանսպորտային միջոցներտրոլեյբուսների տեսքով (չորացող աղյուսներ, փայտ և այլն): Տեղադրման դիագրամը ներկայացված է Նկար 172-ում:

Նկ.172։ Թունելի չորանոցի դիագրամ.

1-հովհար, 2-ջեռուցիչ, 3-չորանոց, 4-տրոլեյբուս, արտանետվող օդի վերամշակման 5-գիծ:

Լեգենդ:

Օդի սպառումը և պարամետրերը օդատաքացուցիչից առաջ, դրանից հետո և չորանոցից հետո:

Մեզ շրջապատող մթնոլորտային օդըգազերի խառնուրդ է։ Գրեթե միշտ թաց է։ Ջրային գոլորշին, ի տարբերություն խառնուրդի այլ բաղադրիչների, կարող է օդում լինել ինչպես գերտաքացած, այնպես էլ հագեցած վիճակում։ Օդում ջրի գոլորշու պարունակությունը փոխվում է ինչպես մատակարարման օդափոխման համակարգերում և օդորակիչներում խոնավ մաքրման, այնպես էլ օդի միջոցով սենյակում խոնավության յուրացման ժամանակ։ Խոնավ օդի չոր մասը սովորաբար պարունակում է (ըստ ծավալի)՝ մոտ 75% ազոտ, 21% թթվածին, 0,03% ածխածնի երկօքսիդ և փոքր քանակությամբ իներտ գազեր՝ արգոն, նեոն, հելիում, քսենոն, կրիպտոն), ջրածին, օզոն և այլն։ . Օդի գազային խառնուրդի նշված բաղադրիչները կազմում են դրա չոր մասը, մյուս մասը օդային զանգվածդա ջրի գոլորշի է։

Օդը դիտվում է որպես իդեալական գազային խառնուրդ, ինչը հնարավորություն է տալիս օգտագործել թերմոդինամիկայի օրենքները՝ հաշվարկման բանաձևեր ստանալու համար։

Համաձայն Դալթոնի օրենքի՝ խառնուրդի յուրաքանչյուր գազ, որը կազմում է օդը, զբաղեցնում է իր ծավալը, ունի իր մասնակի ճնշումը։

P i ,

և ունի նույն ջերմաստիճանը, ինչ այս խառնուրդի մյուս գազերը:

Ուշադրություն. Կարևոր սահմանում.

Խառնուրդի յուրաքանչյուր բաղադրիչի մասնակի ճնշումների գումարը հավասար է օդի ընդհանուր բարոմետրիկ ճնշմանը:

B = Σ P i, Pa.

Դիտարկենք այն, ինչ կա մասնակի ճնշում ?

Մասնակի ճնշում- սա այն ճնշումն է, որը գազը կունենա այս խառնուրդի բաղադրության մեջ, եթե այն լիներ նույն քանակությամբ, նույն ծավալով և նույն ջերմաստիճանում, ինչ խառնուրդում:

Օդափոխությունը հաշվարկելիս մենք խոնավ օդը համարում ենք երկուական խառնուրդ, այսինքն. երկու գազերի խառնուրդ, որը բաղկացած է ջրի գոլորշուց և օդի չոր մասից։ Մենք պայմանականորեն ընդունում ենք օդի չոր մասը որպես միատարր գազ։

Այս կերպ, բարոմետրիկ ճնշումհավասար է չոր օդի մասնակի ճնշումների գումարին P r.v. և ջրի գոլորշի Պ ն , այսինքն.

B = P r.v. + P n

Ներքին նորմալ պայմաններում, երբ ջրի գոլորշի ճնշումը R p մոտավորապես հավասար է 15 մմ: rt. Արտ., երկրորդ անդամի բաժնեմասը P r.v. բարոմետրիկ ճնշման բանաձևում, հաշվի առնելով խոնավ և չոր օդի խտության տարբերությունը, այլ հավասար պայմաններում, այն կազմում է չոր օդի խտության արժեքի ընդամենը 0,75%-ը։ ρ r.v. ... Հետեւաբար, մեր ինժեներական հաշվարկներում ենթադրվում է, որ

ρ օդ. = ρ r.v.

ρ օդ. = ρ r.v.

Օդափոխման գործընթացներում օդի խոնավության փոփոխությամբ, դրա չոր մասի զանգվածը մնում է անփոփոխ: Ելնելով դրանից՝ ընդունված է օդում պարունակվող ջրային գոլորշու զանգվածին վերաբերել 1 կգ.օդի չոր մասը.

Եկեք անմիջապես անցնենք այն ֆիզիկական մեծություններին, որոնք որոշում են խոնավ օդի պարամետրերը: Այս պարամետրերի համակցությունն է, որ որոշում է խոնավ օդի վիճակը.

բնութագրիչ մեծություն է մարմնի ջերմաստիճան... Այն մոլեկուլների թարգմանական շարժման միջին կինետիկ էներգիայի չափումն է։ Ներկայումս օգտագործվում են Ցելսիուսի ջերմաստիճանի սանդղակը և Կելվինի թերմոդինամիկական ջերմաստիճանի սանդղակը, որոնք հիմնված են թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի վրա։ Կելվինով և Ցելսիուսով արտահայտված ջերմաստիճանների միջև կա հարաբերություն, մասնավորապես.

T, K = 273,15 + t ° C

Կարևոր է նշել, որ վիճակի պարամետրը բացարձակ ջերմաստիճանն է՝ արտահայտված Քելվինով, սակայն բացարձակ մասշտաբի աստիճանը թվայինորեն հավասար է Ցելսիուսի աստիճանին, այսինքն.

dT = dt.

Օդի խոնավությունը բնութագրվում է դրանում պարունակվող ջրային գոլորշու զանգվածով։ Ջրային գոլորշու զանգվածը գրամով կոչվում է խոնավ օդի 1 կգ չոր մասի վրա օդի խոնավության պարունակությունը դ, գ / կգ:

Մեծությունը դ հավասար է.

որտեղ: Բ - բարոմետրիկ ճնշումը հավասար է չոր օդի մասնակի ճնշումների գումարին.
P r.v. և ջրի գոլորշի Պ ն ;
Պ ն - ջրային գոլորշու մասնակի ճնշում չհագեցած խոնավ օդում.

Մեծությունը φ հավասար է չհագեցած խոնավ օդում ջրի գոլորշու մասնակի ճնշման հարաբերակցությանը P p. ջրի գոլորշիների մասնակի ճնշմանը հագեցած խոնավ օդում P n.p. նույն ջերմաստիճանի և բարոմետրիկ ճնշման դեպքում, այսինքն.

100% հարաբերական խոնավության դեպքում օդը լիովին հագեցած է ջրային գոլորշիներով, և այն կոչվում է. հագեցած խոնավ օդը , իսկ այս օդում պարունակվող ջրային գոլորշին գտնվում է հագեցած վիճակում։

Եթե φ < 100%, ապա օդը ջրի գոլորշի է պարունակում գերտաքացած վիճակում եւ կոչվում է չհագեցած խոնավ օդը .

Հագեցած ջրի գոլորշու ճնշումը կախված է միայն ջերմաստիճանից։ Դրա արժեքը որոշվում է փորձարարական եղանակով և տրվում է հատուկ աղյուսակներում։ Կախվածությանը մոտավոր մի շարք բանաձևեր կան Pn.p. v Պակամ մեջ մմ rt. սբ... ջերմաստիճանի վրա t ° C.

Օրինակ՝ ից դրական ջերմաստիճանների շրջանի համար 0 ° Cև հագեցած ջրի գոլորշիների ավելի բարձր ճնշում Pa-ում, մոտավորապես արտահայտված կախվածությամբ.

P n.p. = 479 + (11,52 + 1,62 տ) 2, Պա

Օգտագործելով հարաբերական խոնավության հայեցակարգը φ , օդի խոնավության պարունակությունը կարող է սահմանվել որպես

Օդափոխման գործընթացների համար ջերմաստիճանի միջակայքը հաստատուն արժեք է և հավասար է

Ս.վ. = 1,005 կՋ / (կգ × ° C):

Ջերմաստիճանի տիրույթում սովորական օդափոխության գործընթացներում այս արժեքը կարելի է համարել հաստատուն և հավասար

C n = 1,8 կՋ / (կգ × ° C):

J s.v. = C s.v. × t,

որտեղ: տ - օդի ջերմաստիճանը, °C-ում:

Չոր օդի էնթալպիա J s.v. ժամը t = 0 ° C վերցնել հավասար 0-ի:

ջրի համար ժամը t = 0 ° Cհավասար է 2500 կՋ / կգ.

օդում ցանկացած ջերմաստիճանում տ, է

J p = 2500 + 1,8 տ.

բաղկացած է նրա չոր մասի էնթալպիայից և ջրային գոլորշու էթալպիայից։

Էնթալպիա Ջ խոնավ օդը, անդրադարձ 1 կգխոնավ օդի չոր մասը, ներս կՋ / կգ, կամայական ջերմաստիճանում տև կամայական խոնավության պարունակությունը դ, հավասար է.

որտեղ: 1,005 – C s.v. չոր օդի ջերմունակությունը, _kJ / (kg × ° С);
2500 – rգոլորշիացման հատուկ ջերմություն, կՋ / (կգ × ° С);
1,8 – C nջրի գոլորշիների ջերմային հզորությունը, կՋ / (կգ × ° С).

Եթե ​​օդը փոխանցում է ակնհայտ ջերմություն, այն տաքանում է, այսինքն. նրա ջերմաստիճանը բարձրանում է. Երբ խոնավ օդը տաքացվում է, էթալպիան փոխվում է օդի չոր մասի և ջրային գոլորշու ջերմաստիճանի փոփոխության հետևանքով։ Երբ նույն ջերմաստիճանով ջրի գոլորշին արտաքին աղբյուրներից օդ է մտնում (իզոթերմային գոլորշու խոնավացում), այն փոխանցվում է. թաքնված ջերմությունգոլորշիացում. Այս դեպքում բարձրանում է նաեւ խոնավ օդի էնթալպիան, քանի որ օդի չոր հատվածի էնթալպիային ավելանում է ջրային գոլորշիների էթալպիան։ Ընդ որում, օդի ջերմաստիճանը գրեթե չի փոխվում, ինչն էլ պատճառ է հանդիսացել այս տերմինի` թաքնված ջերմության ներդրման համար։

Ընդհանուր առմամբ, խոնավ օդի էթալպիան բաղկացած է զգայուն և թաքնված ջերմությունից, հետևաբար էթալպիան երբեմն կոչվում է ընդհանուր ջերմություն:

Օդափոխման և օդորակման համակարգերի հետագա հաշվարկների համար մեզ անհրաժեշտ են խոնավ օդի հետևյալ հիմնական պարամետրերը.

• ջերմաստիճանը t in , ° C ;
• խոնավության պարունակությունը դ ին , գ / կգ ;
• հարաբերական խոնավություն φ ներս , % ;
• ջերմության պարունակությունը J in , կՋ / կգ ;
• վնասակար կեղտերի կոնցենտրացիան ՀԵՏ , մգ / մ 3 ;
• ճանապարհորդության արագություն V in , մ / վրկ.

Մթնոլորտային օդը գրեթե միշտ խոնավ է բաց ջրամբարներից մթնոլորտ ջրի գոլորշիացման, ինչպես նաև ջրի առաջացմամբ օրգանական վառելիքի այրման և այլնի պատճառով։ Տաքացվող մթնոլորտային օդը շատ հաճախ օգտագործվում է չորացման խցիկներում և այլոց տարբեր նյութեր չորացնելու համար: տեխնոլոգիական գործընթացներ... Օդում ջրի գոլորշու հարաբերական պարունակությունը նաև բնակելի և բնակելի տարածքներում կլիմայական հարմարավետության կարևորագույն բաղադրիչներից է: երկարաժամկետ պահեստավորումսննդամթերք և արդյունաբերական արտադրանք. Այս հանգամանքները որոշում են խոնավ օդի հատկությունների ուսումնասիրության և չորացման գործընթացների հաշվարկման կարևորությունը:

Այստեղ մենք կդիտարկենք խոնավ օդի թերմոդինամիկական տեսությունը, հիմնականում նպատակ ունենալով սովորել, թե ինչպես հաշվարկել թաց նյութի չորացման գործընթացը, այսինքն. սովորել, թե ինչպես հաշվարկել օդի հոսքի արագությունը, որը կապահովի նյութի չորացման պահանջվող արագությունը չորացման տեղադրման տվյալ պարամետրերի համար, ինչպես նաև հաշվի առնել օդորակման և օդորակման կայանքների վերլուծությունն ու հաշվարկը:

Ջրային գոլորշին, որը առկա է օդում, կարող է գերտաքացած կամ հագեցած լինել: Որոշակի պայմաններում օդում ջրի գոլորշին կարող է խտանալ. այնուհետև խոնավությունը դուրս է գալիս մառախուղի (ամպի) տեսքով, կամ մակերևույթը մառախուղ է ընկնում - ցողը ընկնում է: Այնուամենայնիվ, չնայած փուլային անցումներին, խոնավ օդում ջրի գոլորշին կարող է մեծ ճշգրտությամբ դիտարկվել որպես իդեալական գազ մինչև չոր հագեցած վիճակ։ Իրոք, օրինակ, ջերմաստիճանում տ= 50 о С հագեցած ջրի գոլորշին ունի ճնշում p s = 12300 Պա և կոնկրետ ծավալ: Նկատի ունենալով, որ ջրի գոլորշու գազի հաստատունը

դրանք. Այս պարամետրերով նույնիսկ հագեցած ջրի գոլորշին 0,6% -ից ոչ ավելի սխալով իրեն պահում է իդեալական գազի պես:

Այսպիսով, խոնավ օդը մենք կդիտարկենք որպես իդեալական գազերի խառնուրդ՝ միակ պայմանով, որ հագեցվածությանը մոտ գտնվող վիճակներում ջրի գոլորշիների պարամետրերը որոշվելու են աղյուսակներից կամ գծապատկերներից:

Ներկայացնենք մի քանի հասկացություններ, որոնք բնութագրում են խոնավ օդի վիճակը։ Թող խոնավ օդը լինի հավասարակշռության մեջ 1 մ 3 ծավալով: Այնուհետև այս ծավալում չոր օդի քանակը, ըստ սահմանման, կլինի չոր օդի ρw խտությունը (կգ/մ3), և ջրային գոլորշու քանակը, համապատասխանաբար, ρwp (կգ/մ3): Ջրի գոլորշիների այս քանակությունը կոչվում է բացարձակ խոնավությունխոնավ օդը. Խոնավ օդի խտությունը ակնհայտորեն

Պետք է նկատի ունենալ, որ չոր օդի և ջրի գոլորշիների խտությունները պետք է հաշվարկվեն համապատասխան մասնակի ճնշումներով, որպեսզի.

դրանք. Մենք Դալթոնի օրենքը վավեր ենք համարում խոնավ օդի համար:

Եթե ​​կարևոր օդի ջերմաստիճանն է տ, ապա

Հաճախ, ջրի գոլորշու խտության փոխարեն, այսինքն. բացարձակ խոնավության փոխարեն խոնավ օդին բնորոշ է այսպես կոչված խոնավության պարունակությունը դ, որը սահմանվում է որպես ջրի գոլորշու քանակություն 1 կգ չոր օդի համար։ Խոնավության պարունակությունը որոշելու համար դընտրեք որոշակի ծավալ խոնավ օդում Վ 1, այնպես, որ դրա մեջ չոր օդի զանգվածը 1 կգ է, այսինքն. հարթություն Վ 1-ը մեր դեպքում մ 3 / կգ սվ. Այնուհետեւ այս ծավալում խոնավության քանակը կլինի դկգ vp / կգ sv. Ակնհայտ է, որ խոնավության պարունակությունը դկապված բացարձակ խոնավության ρ VP-ի հետ: Իրոք, խոնավ օդի զանգվածը ծավալով Վ 1-ը հավասար է

Բայց քանի որ ծավալը Վ 1 մենք ընտրել ենք այնպես, որ պարունակի 1 կգ չոր օդ, դա ակնհայտ է։ Երկրորդ տերմինը, ըստ սահմանման, խոնավության պարունակությունն է դ, այսինքն.

Չոր օդը և ջրի գոլորշին իդեալական գազեր համարելով՝ ստանում ենք

Հաշվի առնելով՝ մենք գտնում ենք օդում խոնավության պարունակության և ջրի գոլորշիների մասնակի ճնշման կապը

Այստեղ թվային արժեքները փոխարինելով՝ մենք վերջապես ունենք

Քանի որ ջրի գոլորշին դեռևս իդեալական գազ չէ այն առումով, որ դրա մասնակի ճնշումը և ջերմաստիճանը շատ ավելի ցածր են, քան կրիտիկականը, խոնավ օդը չի կարող կամայական քանակությամբ խոնավություն պարունակել գոլորշու տեսքով: Եկեք դա ցույց տանք դիագրամում: p – vջրի գոլորշի (տես նկ. 1):

Թող խոնավ օդում ջրի գոլորշու նախնական վիճակը ներկայացվի C կետով. Եթե այժմ հաստատուն ջերմաստիճանում տԽոնավ օդին գոլորշու ձևով խոնավություն ավելացնելով, օրինակ՝ բաց մակերևույթից ջուրը գոլորշիացնելով, այնուհետև ջրի գոլորշու վիճակը ներկայացնող կետը կշարժվի իզոթերմի երկայնքով։ տС = const դեպի ձախ: Ջրի գոլորշիների խտությունը խոնավ օդում, այսինքն. նրա բացարձակ խոնավությունը կավելանա։ Բացարձակ խոնավության այս աճը կշարունակվի այնքան ժամանակ, քանի դեռ ջրի գոլորշին կա տվյալ ջերմաստիճանում տ C-ն չի դառնում չոր հագեցած (S վիճակ): Բացարձակ խոնավության հետագա աճը տվյալ ջերմաստիճանում անհնար է, քանի որ ջրի գոլորշիները կսկսեն խտանալ: Այսպիսով, տվյալ ջերմաստիճանում բացարձակ խոնավության առավելագույն արժեքը այս ջերմաստիճանում չոր հագեցած գոլորշու խտությունն է, այսինքն.

Բացարձակ խոնավության հարաբերակցությունը տվյալ ջերմաստիճանում և առավելագույն հնարավոր բացարձակ խոնավության հարաբերակցությունը նույն ջերմաստիճանում կոչվում է խոնավ օդի հարաբերական խոնավություն, այսինքն. ըստ սահմանման մենք ունենք

Հնարավոր է նաև խոնավ օդում գոլորշիների խտացման մեկ այլ տարբերակ, այն է՝ խոնավ օդի իզոբարային սառեցումը։ Այնուհետեւ օդում ջրի գոլորշու մասնակի ճնշումը մնում է մշտական։ Գծապատկերի C կետը p – vիզոբարի երկայնքով դեպի ձախ կտեղափոխվի մինչև R կետը: Այնուհետև խոնավությունը կսկսի դուրս գալ: Այս իրավիճակը շատ հաճախ կատարվում է ամառվա ընթացքում՝ գիշերվա ընթացքում, երբ օդը սառչում է, երբ ցողը ընկնում է սառը մակերեսների վրա և մառախուղ է գոյանում օդում։ Այդ պատճառով R կետի ջերմաստիճանը, որտեղ ցողը սկսում է թափվել, կոչվում է ցողի կետ և նշվում է. տՌ. Այն սահմանվում է որպես հագեցվածության ջերմաստիճան, որը համապատասխանում է տվյալ մասնակի գոլորշու ճնշմանը

Խոնավ օդի էթալպիան 1 կգ չոր օդի դիմաց հաշվարկվում է գումարման միջոցով

Այս դեպքում հաշվի է առնվում, որ չոր օդի և ջրի գոլորշիների էթալպիաները չափվում են 0 о С ջերմաստիճանից (ավելի ճիշտ՝ ջրի եռակի կետի ջերմաստիճանից՝ հավասար 0,01 о С):

Դասախոսություն ՉՈՐՈՒՄ.

Չորացումը խոնավությունից հեռացնելու գործընթաց է պինդ նյութերգոլորշիացնելով այն և հեռացնելով առաջացած գոլորշիները:

Ջերմային չորացմանը հաճախ նախորդում են խոնավության հեռացման մեխանիկական մեթոդները (սեղմում, նստում, զտում, ցենտրիֆուգացիա):

Բոլոր դեպքերում գոլորշիների տեսքով չորացնելը հեռացնում է բարձր ցնդող բաղադրիչը (ջուր, օրգանական լուծիչ և այլն):

Ֆիզիկական էությամբ չորացումը համատեղ ջերմության, զանգվածի փոխանցման գործընթաց է և կրճատվում է մինչև խոնավության տեղաշարժը ջերմության ազդեցության տակ չորացող նյութի խորությունից մինչև դրա մակերեսը և դրա հետագա գոլորշիացումը: Չորացման գործընթացում թաց մարմինը հակված է հավասարակշռության վիճակի միջավայրը, հետևաբար, դրա ջերմաստիճանը և խոնավությունը ընդհանուր դեպքում ժամանակի և կոորդինատների ֆունկցիա են։

Գործնականում հայեցակարգն օգտագործվում է խոնավություն v, որը սահմանվում է որպես.

(5.2)

Եթե ​​ապա, ապա

Ջերմության մատակարարման մեթոդով դրանք առանձնանում են.

Կոնվեկտիվ չորացում, որն իրականացվում է նյութի և չորացման նյութի անմիջական շփման միջոցով.

Կոնտակտային (հաղորդիչ) չորացում, ջերմությունը փոխանցվում է նյութին դրանք բաժանող պատի միջոցով.

Ճառագայթային չորացում - ջերմություն փոխանցելով ինֆրակարմիր ճառագայթման միջոցով;

Սառեցման-չորացում, որի ժամանակ խոնավությունը նյութից հանվում է սառեցված վիճակում (սովորաբար վակուումում);

Դիէլեկտրիկ չորացում, որի դեպքում նյութը չորանում է բարձր հաճախականության հոսանքների դաշտում։

Չորացման ցանկացած եղանակով նյութը շփվում է խոնավ օդի հետ: Շատ դեպքերում ջուրը հեռացվում է նյութից, հետևաբար սովորաբար համարվում է չոր օդ-ջրային գոլորշի համակարգ:

Թաց օդի պարամետրերը.

Չոր օդի խառնուրդը ջրային գոլորշու հետ խոնավ օդ է: Թաց օդի պարամետրերը.

Հարաբերական և բացարձակ խոնավություն;

Ջերմային հզորություն և էնթալպիա:

Խոնավ օդ, փոքր Պև Տ,կարելի է համարել իդեալական գազերի երկուական խառնուրդ՝ չոր օդի և ջրի գոլորշի: Այնուհետեւ, Դալթոնի օրենքի համաձայն, կարող եք գրել.

(5.3)

որտեղ Պ- գոլորշի-գազի խառնուրդի ճնշումը , p c г- չոր օդի մասնակի ճնշում, - ջրի գոլորշու մասնակի ճնշում.

Ազատ կամ գերտաքացվող գոլորշի - տրվում է Թ և Պայն չի խտանում։ Գազում առավելագույն հնարավոր գոլորշի պարունակությունը, որի վերևում նկատվում է խտացում, համապատասխանում է որոշակի հագեցվածության պայմաններին. Տև մասնակի ճնշում .

Տարբերակել օդի բացարձակ, հարաբերական խոնավությունը և խոնավության պարունակությունը:

Բացարձակ խոնավությունԱրդյո՞ք ջրի գոլորշու զանգվածը խոնավ օդի մեկ միավորի ծավալի վրա (կգ / մ 3)... Բացարձակ խոնավության հայեցակարգը համընկնում է գոլորշիների խտության հայեցակարգի հետ T ջերմաստիճանում և մասնակի ճնշման պայմաններում .

Հարաբերական խոնավությունօդում ջրի գոլորշու քանակի հարաբերակցությունն է տվյալ պայմաններում առավելագույն հնարավորին, կամ տվյալ պայմաններում գոլորշիների խտության հարաբերակցությունը նույն պայմաններում՝ հագեցած գոլորշիների խտությանը.

Ըստ Մենդելեևի իդեալական գազի վիճակի հավասարման՝ Կլիպերոն գոլորշու համար ազատ և հագեցած վիճակում, ունենք.

և (5.5)

Այստեղ M p-ը մեկ մոլ գոլորշու զանգվածն է կգ-ով, R-ն գազի հաստատունն է։

Հաշվի առնելով (5.5) հավասարումը (5.4) ստանում է ձև.

Հարաբերական խոնավությունը որոշում է չորացնող նյութի (օդի) խոնավությունը պահպանելու կարողությունը:

Այստեղ Գ Պ- գոլորշու զանգված (զանգվածային հոսքի արագություն), բացարձակ չոր գազի L - զանգված (զանգվածի հոսքի արագություն): Իդեալական գազի վիճակի հավասարման միջոցով արտահայտենք G П և L մեծությունները.

,

Այնուհետև (5.7) հարաբերությունը վերածվում է ձևի.

(5.8)

1 մոլ չոր օդի զանգված կգ.

Ներկայացնելով և տրված մենք ստանում ենք.

(5.9)

Օդ-ջրային գոլորշիների համակարգի համար , ... Այնուհետև մենք ունենք.

(5.10)

Այսպիսով, հարաբերություն է հաստատվել x խոնավության պարունակության և օդի հարաբերական խոնավության φ միջև:

Հատուկ ջերմությունթաց գազը ընդունվում է որպես չոր գազի և գոլորշու ջերմային հզորությունների հավելյալ արժեք։

Թաց գազի հատուկ ջերմություն գ, վերաբերում է 1 կգ չոր գազին (օդին).

(5.11)

որտեղ է չոր գազի տեսակարար ջերմությունը, գոլորշու տեսակարար ջերմությունը։

Հատուկ ջերմություն նշված է 1 կգգոլորշու-գազի խառնուրդ.

(5.12)

Հաշվարկելիս սովորաբար օգտագործեք Հետ.

Խոնավ օդի հատուկ էթալպիա Нվերաբերում է 1 կգ բացարձակ չոր օդին և որոշվում է օդի տվյալ ջերմաստիճանում՝ որպես բացարձակ չոր օդի և ջրի գոլորշիների էթալպիաների գումար.

(5.13)

Գերտաքացած գոլորշու հատուկ էթալպիան որոշվում է հետևյալ արտահայտությամբ.

Նախորդ հոդվածը. Թագ բառի իմաստն ու ոճական երանգավորումը Հաջորդ հոդվածը. Ֆրանցիսկո Ֆրանկո. ֆաշիզմի և միապետության միջև