L'aria atmosferica, e quindi quella interna, contiene sempre una certa quantità di vapore acqueo.

La quantità di umidità in grammi contenuta in 1 m 3 di aria è chiamata concentrazione volumetrica di vapore o umidità assoluta f in g / m 3. Il vapore acqueo, che fa parte della miscela vapore-aria, occupa lo stesso volume v della miscela stessa; la temperatura T di vapore e miscela è la stessa.

Il livello energetico delle molecole di vapore acqueo contenute nell'aria umida è espresso dalla pressione parziale e

dove M e è la massa del vapore acqueo, kg; μ m - peso molecolare, kg / mol: R - costante del gas universale, kg-m / gradi mol o mm Hg. st m 3 / gradi mol.

La dimensione fisica della pressione parziale dipende dalle unità in cui sono espressi pressione e volume, che sono inclusi nella costante gassosa universale.

Se la pressione è misurata in kg/m2, la pressione parziale ha la stessa dimensione; quando si misura la pressione in mm Hg. Arte. la pressione parziale è espressa nelle stesse unità.

Nella termofisica degli edifici, per la pressione parziale del vapore acqueo, si assume solitamente la dimensione espressa in mm Hg. Arte.

Il valore della pressione parziale e la differenza tra queste pressioni nelle sezioni adiacenti del sistema materiale considerato sono utilizzati per calcolare la diffusione del vapore acqueo all'interno dell'involucro edilizio. Il valore della pressione parziale dà un'idea della quantità e dell'energia cinetica del vapore acqueo contenuto nell'aria; questa quantità è espressa in unità che misurano la pressione o l'energia del vapore.

La somma delle pressioni parziali del vapore e dell'aria è uguale alla pressione totale della miscela vapore-aria

La pressione parziale del vapore acqueo, così come l'umidità assoluta della miscela vapore-aria, non possono aumentare indefinitamente nell'aria atmosferica con una certa temperatura e pressione barometrica.

Il valore limite della pressione parziale E in mm Hg. Arte. corrisponde alla completa saturazione dell'aria con vapore acqueo F max in g / m 3 e al verificarsi della sua condensazione, che di solito si verifica sulle superfici del materiale adiacenti all'aria umida o sulla superficie delle particelle di polvere e degli aerosol in essa contenuti in sospensione.

La condensa sulla superficie degli involucri edilizi provoca solitamente una bagnatura indesiderata di queste strutture; la condensazione sulla superficie degli aerosol sospesi in aria umida è associata alla leggera formazione di nebbie in un'atmosfera inquinata da emissioni industriali, fuliggine e polveri. Valori assoluti di E in mm Hg. Arte. e F in g / m 3 sono vicini l'uno all'altro a temperature dell'aria normali in ambienti riscaldati e a t \u003d 16 ° C sono uguali tra loro.

All'aumentare della temperatura dell'aria, i valori di E e F aumentano. Con una graduale diminuzione della temperatura aria umida i valori di e ed f, che si sono verificati in aria insatura con una temperatura iniziale più elevata, raggiungono valori massimi limite, poiché questi valori decrescono al diminuire della temperatura. La temperatura alla quale l'aria raggiunge la piena saturazione è chiamata temperatura del punto di rugiada o semplicemente punto di rugiada.

I valori di E per aria umida con diverse temperature (ad una pressione barometrica di 755 mm Hg) sono indicati in

A temperature negative, va tenuto presente che la pressione del vapore acqueo saturo sul ghiaccio è inferiore alla pressione sull'acqua superraffreddata. Questo può essere visto dalla fig. VI.3, che mostra la dipendenza della pressione parziale del vapore acqueo saturo E dalla temperatura.

Nel punto O, che si dice triplo, si intersecano i confini di tre fasi: ghiaccio, acqua e vapore. Se continuiamo la linea curva che separa la fase liquida dalla fase gassosa (acqua da vapore) con una linea tratteggiata, passerà sopra il confine delle fasi solida e gassosa (vapore e ghiaccio), che indica valori di parziale più elevati pressioni del vapore acqueo saturo sull'acqua superraffreddata.

Il grado di saturazione dell'aria umida con vapore acqueo è espresso come pressione parziale relativa o umidità relativa.

L'umidità relativa cp è il rapporto tra la pressione parziale del vapore acqueo e nel considerato ambiente aereo al valore massimo di questa pressione E, possibile ad una data temperatura. Fisicamente il valore di φ è adimensionale ed i suoi valori possono variare da 0 a 1; nella pratica edilizia, il valore umidità relativa solitamente espresso in percentuale:

L'umidità relativa è di grande importanza sia dal punto di vista igienico che tecnico. Il valore di φ è correlato all'intensità dell'evaporazione dell'umidità, in particolare, dalla superficie della pelle umana. L'umidità relativa nell'intervallo dal 30 al 60% è considerata normale per un soggiorno permanente di una persona. Il valore di φ caratterizza anche il processo di assorbimento, cioè l'assorbimento di umidità da parte di materiali porosi igroscopici a contatto con un ambiente umido d'aria.

Infine, il valore di φ determina il processo di condensazione dell'umidità sia sulle particelle di polvere e altre particelle sospese contenute nell'aria, sia sulla superficie delle strutture di contenimento. Se l'aria con un certo contenuto di umidità è sottoposta a riscaldamento, l'umidità relativa dell'aria riscaldata diminuirà, poiché il valore della pressione parziale del vapore acqueo e rimane costante e il suo valore massimo E aumenta all'aumentare della temperatura, vedere la formula ( VI.3).

Al contrario, quando l'aria con un contenuto di umidità costante viene raffreddata, la sua umidità relativa aumenterà a causa di una diminuzione di E.

Ad una certa temperatura, il valore massimo della pressione parziale E sarà uguale al valore di e nell'aria e l'umidità relativa φ sarà pari al 100%, che corrisponde al punto di rugiada. Con un'ulteriore diminuzione della temperatura, la pressione parziale rimane costante (massima) e la quantità in eccesso di umidità condensa, cioè passa allo stato liquido. Pertanto, i processi di riscaldamento e raffreddamento dell'aria sono associati a variazioni della sua temperatura, umidità relativa e, di conseguenza, del volume iniziale.

Per le principali quantità con sbalzi improvvisi della temperatura dell'aria umida (ad esempio, durante il calcolo dei processi di ventilazione), vengono spesso presi il suo contenuto di umidità e il contenuto di calore (entalpia).

dove 18 e 29 sono i pesi molecolari del vapore acqueo e dell'aria secca P \u003d P e + P in - la pressione totale dell'aria umida.

A una pressione totale costante dell'aria umida (ad esempio, P = 1), il suo contenuto di umidità è determinato solo dalla pressione parziale del vapore acqueo

La densità dell'aria umida diminuisce all'aumentare della pressione parziale in modo lineare.

Una differenza significativa dei pesi molecolari del vapore acqueo e dell'aria secca porta ad un aumento dell'umidità assoluta e della pressione parziale nelle zone più calde (solitamente nella zona alta) dei locali, secondo le leggi, .

dove c p è la capacità termica specifica dell'aria umida, pari a 0,24 + 0,47d (0,24 è la capacità termica dell'aria secca; 0,47 è la capacità termica del vapore acqueo); t - temperatura, °C; 595 - calore specifico di vaporizzazione a 0°С, kcal/kg; d è il contenuto di umidità dell'aria umida.

La variazione di tutti i parametri dell'aria umida (ad esempio, con le fluttuazioni della sua temperatura) può essere stabilita dal diagramma I - d, i cui valori principali sono il contenuto di calore I e il contenuto di umidità d dell'aria a un valore medio della pressione barometrica.

Sul diagramma I - d, il contenuto di calore I è tracciato lungo l'asse delle ordinate e le proiezioni del contenuto di umidità d - lungo l'asse delle ascisse; i valori reali del contenuto di umidità sono proiettati su questo asse da un asse inclinato situato ad un angolo di 135° rispetto all'asse y. Viene adottato un angolo ottuso per tracciare più chiaramente le curve di umidità dell'aria sul diagramma (Fig. VI.4).

Le linee con lo stesso contenuto di calore (I=const) si trovano sul diagramma obliquamente e lo stesso contenuto di umidità (d = const) - verticalmente.

La curva di piena saturazione dell'aria con umidità φ=1 divide il diagramma nella parte superiore, in cui l'aria non è completamente satura, e in quella inferiore, dove l'aria è completamente satura di umidità e possono verificarsi processi di condensazione.

Nella parte inferiore del diagramma è riportata una retta p e =f(d) costruita nell'usuale griglia di coordinate secondo la formula (VI.4) della crescita delle pressioni parziali del vapore acqueo, espresse in mm Hg. Arte.

I diagrammi del contenuto di calore e del contenuto di umidità sono ampiamente utilizzati nella pratica del riscaldamento e della ventilazione durante il calcolo dei processi di riscaldamento e raffreddamento dell'aria, nonché nella tecnologia di essiccazione. Utilizzando i diagrammi I - d, è possibile impostare tutti i parametri necessari dell'aria umida (contenuto termico, contenuto di umidità, temperatura, punto di rugiada, umidità relativa, pressione parziale), se solo due di questi parametri sono noti.

Appunti

1. Questa pressione è talvolta indicata come pressione del vapore acqueo.

Asciugaturaè il processo di rimozione dell'umidità dai materiali.

L'umidità può essere rimossa meccanicamente(spremitura, filtraggio, centrifugazione) o termico, cioè evaporando l'umidità e rimuovendo i vapori risultanti.

Nella sua essenza fisica, l'essiccazione è una combinazione di processi di trasferimento di calore e massa correlati tra loro. La rimozione dell'umidità durante l'essiccazione si riduce al movimento di calore e umidità all'interno del materiale e al loro trasferimento dalla superficie del materiale all'ambiente.

Secondo il metodo di fornitura di calore al materiale essiccato, si distinguono i seguenti tipi di essiccazione:

– essiccamento convettivo– contatto diretto del materiale essiccato con un essiccante, che viene solitamente utilizzato come aria riscaldata o fumi (di norma, miscelati con aria);

– essiccazione a contatto- trasferimento di calore dal refrigerante al materiale attraverso la parete che li separa;

– essiccamento per radiazioni- trasferimento di calore tramite raggi infrarossi;

– essiccamento dielettrico– riscaldamento nel campo delle correnti ad alta frequenza;

– liofilizzazione– essiccazione allo stato congelato in alto vuoto.

Forma di legame dell'umidità nel materiale

Il meccanismo del processo di essiccazione è in gran parte determinato dalla forma di legame dell'umidità con il prodotto: più forte è questo legame, più difficile sarà il processo di essiccazione. Il processo di rimozione dell'umidità dal prodotto è accompagnato da una violazione della sua connessione con il prodotto, che richiede una certa quantità di energia.

Tutte le forme di comunicazione dell'umidità con il prodotto sono divise in tre grandi gruppi Parole chiave: legame chimico, legame fisico-chimico, legame fisico-meccanico. Nel processo di essiccazione dei prodotti alimentari, di norma, viene rimossa l'umidità legata fisicamente e fisicamente.

Acqua chimicamente legata viene trattenuto più saldamente e non viene rimosso quando il materiale viene riscaldato a 120 ... 150 ° C. L'umidità legata chimicamente è più saldamente attaccata al prodotto e può essere rimossa solo quando il materiale viene riscaldato a temperature elevate o come risultato di reazione chimica. Questa umidità non può essere rimossa dal prodotto durante l'asciugatura.

Umidità legata fisico-meccanica è il liquido nei capillari e il liquido bagnante.

L'umidità nei capillari è suddivisa in umidità macrocapillari e microcapillari. I macrocapillari sono pieni di umidità a diretto contatto con il materiale. L'umidità entra nei microcapillari sia per contatto diretto che come risultato del suo assorbimento dall'ambiente.

Legame fisico-chimico combina due tipi di umidità: adsorbimento e osmoticamente umidità legata. L'umidità di assorbimento è trattenuta saldamente sulla superficie e nei pori del corpo. Osmoticamente umidità legata, chiamato anche umidità rigonfiante, si trova all'interno delle cellule del materiale ed è trattenuto dalle forze osmotiche. Adsorbimento umidità richiede molta più energia per la sua rimozione rispetto al gonfiore dell'umidità.

Parametri di base dell'aria umida

Durante l'essiccazione convettiva, il vettore di calore (essiccante) trasferisce calore al prodotto e rimuove l'umidità che evapora dal prodotto. Pertanto, l'agente essiccante svolge il ruolo di vettore di calore e umidità. Lo stato dell'aria umida è caratterizzato dai seguenti parametri: pressione barometrica e pressione di vapore parziale, umidità assoluta e relativa, contenuto di umidità, densità, volume specifico, temperatura ed entalpia. Conoscendo i tre parametri dell'aria umida, puoi trovare tutti gli altri.

L'importanza assoluta dell'aria chiamato la massa di vapore acqueo in 1 m 3 di aria umida (kg / m 3).

Umidità relativa , cioè. grado di saturazione dell'aria  , è il rapporto tra l'umidità assoluta e la massa massima possibile di vapore acqueo (
), che può essere contenuta in 1 m 3 di aria umida nelle stesse condizioni (temperatura e pressione barometrica),

, cioè.
100. (1)

La massa di vapore acqueo, kg, contenuta nell'aria umida e per 1 kg di aria assolutamente secca è chiamata contenuto di umidità dell'aria:

, (2)

Entalpia io l'aria umida si riferisce a 1 kg di aria assolutamente secca ed è determinata ad una data temperatura dell'aria T°C come somma delle entalpie dell'aria assolutamente secca
e vapore acqueo
(J/kg aria secca):

, (3)

dove da rv– capacità termica specifica media dell'aria assolutamente secca, J/(kgK); io nè l'entalpia del vapore acqueo, kJ/kg.

io  D -diagramma dell'aria umida. Le principali proprietà dell'aria umida possono essere determinate utilizzando io X-diagramma, sviluppato per la prima volta da L.K. Ramzin nel 1918. Diagramma io-X(Fig. 1) costruito per pressione costante R= 745 mm Hg Arte. (circa 99 kN/m2).

Sull'asse verticale delle ordinate, l'entalpia è tracciata su una certa scala io, e sull'asse delle ascisse - contenuto di umidità D. L'asse delle ascisse si trova ad un angolo di 135 rispetto all'asse delle ordinate (per aumentare la parte di lavoro del campo grafico e la comodità di girare le curve  = cost).

Le linee del diagramma sono:

contenuto di umidità costante (D= const) sono linee verticali parallele all'asse y;

entalpia costante ( io\u003d const) - linee rette parallele all'asse dell'ascissa, cioè che vanno con un angolo di 135 ° rispetto all'orizzonte;

temperature costanti o isoterme (T= cost);

umidità relativa costante (  = cost);

pressioni parziali del vapore acqueo R P in aria umida, i cui valori sono tracciati sulla scala sull'asse y destro del diagramma.

Riso. uno. io–D- diagramma

Ministero dell'Istruzione e della Scienza della Federazione Russa

Agenzia federale per l'istruzione

Università tecnica statale di Saratov

DETERMINAZIONE DEI PARAMETRI DELL'ARIA UMIDA

Linee guida

per studenti di specialità 280201

formazione a tempo pieno e part-time

Saratov 2009

Obbiettivo: approfondire le conoscenze nella sezione di termodinamica tecnica "Aria umida", studiare la metodologia per il calcolo dei parametri dell'aria umida e acquisire competenze nel lavoro con gli strumenti di misura.

Come risultato del lavoro dovrebbe essere appreso:

1) concetti di base dell'aria umida;

2) un metodo per determinare i parametri dell'aria umida secondo

dipendenze calcolate;

3) un metodo per determinare i parametri dell'aria umida secondo

I-d-diagramma.

1) determinare il valore dei parametri dell'aria umida secondo

dipendenze calcolate;

2) determinare i parametri di utilizzo dell'aria umida

diagrammi I-d;

3) redigere una relazione sull'avvenuto lavoro di laboratorio.

CONCETTI BASILARI

L'aria che non contiene vapore acqueo è chiamata aria secca. L'aria secca non si verifica in natura perché aria atmosferica contiene sempre del vapore acqueo.

Una miscela di aria secca e vapore acqueo è chiamata aria umida. L'aria umida è ampiamente utilizzata negli impianti di asciugatura e ventilazione, nei dispositivi di condizionamento dell'aria, ecc.

Una caratteristica dei processi che si verificano nell'aria umida è che la quantità di vapore acqueo contenuta nell'aria cambia. Il vapore può condensare parzialmente e, al contrario, l'acqua evapora nell'aria.

Una miscela di aria secca e vapore acqueo surriscaldato è chiamata aria umida insatura. La pressione parziale di vapore pp nella miscela è inferiore alla pressione di saturazione p, corrispondente alla temperatura dell'aria umida (pp<рн). Температура пара выше температуры его насыщения при данном парциальном давлении.

Una miscela di aria secca e vapore acqueo saturo secco è chiamata aria umida satura. La pressione parziale del vapore acqueo nella miscela è uguale alla pressione di saturazione corrispondente alla temperatura dell'aria umida. La temperatura del vapore è uguale alla temperatura di condensazione ad una data pressione di vapore parziale.

Una miscela composta da aria secca e vapore acqueo saturo umido (cioè, nell'aria ci sono particelle di vapore condensato che sono in sospensione e cadono sotto forma di rugiada) è chiamata aria umida supersatura. La pressione parziale del vapore acqueo è uguale alla pressione di saturazione corrispondente alla temperatura dell'aria umida, che in questo caso è uguale alla temperatura di condensazione del vapore in essa contenuto. In questo caso, la temperatura dell'aria umida è chiamata temperatura del punto di rugiada. TR. Se, per qualche motivo, la pressione parziale del vapore acqueo risulta essere maggiore della pressione di saturazione, parte del vapore si condenserà sotto forma di rugiada.

I principali indicatori che caratterizzano lo stato dell'aria umida sono il contenuto di umidità D, umidità relativa J, entalpia io e densità R.

I parametri dell'aria umida sono calcolati utilizzando l'equazione di Mendeleev-Clapeyron per un gas ideale, a cui l'aria umida obbedisce con un'approssimazione sufficiente. Considera l'aria umida come una miscela di gas composta da aria secca e vapore acqueo.

Secondo la legge di Dalton, la pressione dell'aria umida Rè uguale a:

dove rv- pressione parziale dell'aria secca, Pa;

rp- pressione parziale del vapore acqueo, Pa.

Il valore massimo della pressione parziale del vapore acqueo è uguale alla pressione del vapore acqueo saturo pH, corrispondente alla temperatura dell'aria umida.

La quantità di vapore acqueo in una miscela in kg per 1 kg di aria secca è chiamata contenuto di umidità D, kg/kg:

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

Poiché , quindi , (4)

dove Vè il volume della miscela di gas, m3;

Rin, RP sono le costanti gassose dell'aria e del vapore acqueo, pari a

Rin=287 J/(kg×K), RP=461 J/(kg×K);

Tè la temperatura dell'aria umida, K.

Dato che e, sostituendo le espressioni (3) e (4) nella formula (2), otteniamo infine:

DIV_ADBLOCK64">

umidità relativa J chiamato il rapporto della densità del vapore (cioè l'umidità assoluta RP) alla massima umidità assoluta possibile (densità RPmax) ad una data temperatura e pressione dell'aria umida:

Perché RP e RPmax determinato alla stessa temperatura dell'aria umida, quindi

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

La densità dell'aria secca e del vapore acqueo è determinata dall'equazione di Mendeleev-Clapeyron, scritta per questi due componenti della miscela di gas secondo (3) e (4).

R si trova secondo la formula:

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

Entalpia dell'aria umida ioè la somma delle entalpie di 1 kg di aria secca e D kg di vapore acqueo:

io= ioin+ D× ioP . (11)

Entalpia dell'aria secca e del vapore:

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

dove Tm– letture a bulbo umido, °С;

(tc- Tm) – differenza psicometrica, °С;

X– viene determinata la correzione alla temperatura di bulbo umido, %.

secondo il programma situato sullo stand, a seconda Tm e velocità

Un barometro viene utilizzato per determinare la pressione dell'aria umida.

PROCEDURA E TECNICA DI LAVORAZIONE

RISULTATI SPERIMENTALI

Misurare le temperature a bulbo secco e umido. Determinare il vero valore della temperatura a bulbo umido utilizzando la formula (13). Trova la differenza DT = tc - Tnebbia e secondo la tabella psicometrica per determinare l'umidità relativa dell'aria.

Conoscendo il valore dell'umidità relativa, dall'espressione (7) trovare la pressione parziale del vapore acqueo.

secondo (12), (13).

Il volume specifico di aria umida si trova dalla formula:

Massa d'aria umida m, kg, nella stanza del laboratorio è determinato dalla formula:

dove V– volume della stanza, m3;

R– pressione dell'aria umida, Pa.

Immettere i risultati dei calcoli e delle letture dello strumento nella tabella nel modulo seguente.

Protocollo per la registrazione delle letture degli strumenti di misura

e risultati di calcolo

	Nome della quantità da determinare	Designazione	Dimensione	numerico grandezza
	Pressione dell'aria umida
	Temperatura a bulbo secco
	Temperatura a bulbo umido	Tm
	Umidità relativa
	Pressione del vapore saturo
	Pressione parziale del vapore acqueo
	Pressione parziale dell'aria secca
	Densità dell'aria umida
	Umidità assoluta	RP
	Costante gassosa dell'aria umida
	Entalpia dell'aria umida
	Massa d'aria umida

Successivamente, dovresti determinare i parametri principali dell'aria umida in base alla misura tc e Tm usando il diagramma I-d. Il punto di intersezione sul diagramma I-d delle isoterme corrispondenti alle temperature dei bulbi umidi e secchi caratterizza lo stato dell'aria umida.

Confronta i dati ottenuti dal diagramma I-d con i valori determinati utilizzando le dipendenze matematiche.

L'errore relativo massimo possibile nel determinare la pressione parziale del vapore acqueo e dell'aria secca è determinato dalle formule:

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

dove D indica il limite dell'errore di misura assoluto

Il limite di errore assoluto dell'igrometro in questo laboratorio è ±6%. L'errore assoluto ammissibile dei termometri dello psicrometro è ±0,2%. Nell'opera è installato un barometro con una classe di precisione di 1,0.

RAPPORTO DI LAVORO

Il rapporto sul lavoro di laboratorio svolto dovrebbe contenere

a seguire:

1) breve descrizione lavoro;

2) protocollo per la registrazione delle letture degli strumenti di misura e

risultati di calcolo;

3) disegno con diagramma I-d, dove si determina lo stato di bagnato

aria in questo esperimento.

DOMANDE DI PROVA

1. Cosa si chiama aria umida?

2. Cosa si chiama aria umida satura e insatura?

3. La legge di Dalton applicata all'aria umida.

4. Qual è la temperatura del punto di rugiada?

5. Che cosa si chiama umidità assoluta?

6. Come viene chiamato il contenuto di umidità dell'aria umida?

7. In che misura il contenuto di umidità può cambiare?

8. Che cosa si chiama umidità relativa?

9. Nel diagramma I-d, mostra le linee j=const, I=const; d=cost, tñ=cost, tm=cost.

10. Qual è la massima densità di vapore possibile a una data temperatura dell'aria umida?

11. Cosa determina la pressione parziale massima possibile del vapore acqueo nell'aria umida ea cosa corrisponde?

12. Da quali parametri dell'aria umida dipende la temperatura di un bulbo umido e come cambia quando cambiano?

13. Come si può determinare la pressione parziale del vapore acqueo in una miscela se si conoscono l'umidità relativa e la temperatura della miscela?

14. Scrivi l'equazione di Mendeleev-Clapeyron per aria secca, vapore acqueo, aria umida e spiega tutte le grandezze incluse nell'equazione.

15. Come determinare la densità dell'aria secca?

16. Come determinare la costante del gas e l'entalpia dell'aria umida?

LETTERATURA

1. Fondamenti di Lyashkov dell'ingegneria del calore /. M.: Scuola superiore, 20 anni.

2. Zubarev sulla termodinamica tecnica /,. M.: Energia, 19s.

DETERMINAZIONE DEI PARAMETRI DELL'ARIA UMIDA

Linee guida per l'esecuzione del lavoro di laboratorio

sui corsi "Ingegneria del calore", "Termodinamica tecnica e ingegneria del calore"

Compilato da: SEDELKIN Valentin Mikhailovich

KULESHOV Oleg Yurievich

KAZANTSEVA Irina Leonidovna

Recensore

Editore

Licenza ID n. 000 del 14/11/01

Firmato per la stampa Formato 60x84 1/16

Boom. genere. Condizione di stampa. l. Uch.-ed. l.

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Università tecnica statale di Saratov

Copia stampante SSTU, 7

aria umidaè una miscela di aria secca e vapore acqueo. L'aria atmosferica, infatti, contiene sempre una certa quantità di vapore acqueo, ad es. è bagnato.

Il vapore acqueo contenuto nell'aria è solitamente in uno stato rarefatto e obbedisce alle leggi per un gas ideale, il che consente di applicare queste leggi anche all'aria umida.

Stato di vapore nell'aria (surriscaldato o saturo) è determinato dal valore della sua pressione parziale P, che dipende dalla pressione totale dell'aria umida P e pressione parziale dell'aria secca P:

Aria satura– aria con il più alto contenuto di vapore acqueo a una data temperatura.

Umidità assoluta dell'ariaè la massa di vapore acqueo contenuta

in 1 m aria umida (densità del vapore) alla sua pressione parziale e temperatura dell'aria umida:

Umidità relativa- il rapporto tra l'umidità assoluta effettiva dell'aria e l'umidità assoluta dell'aria satura alla stessa temperatura:

A temperatura costante, la pressione dell'aria cambia in proporzione alla sua densità (legge di Boyle-Mariotte), quindi l'umidità relativa dell'aria può essere determinata anche dall'equazione:

dove Pè la pressione di saturazione dell'aria a una data temperatura;

Pè la pressione parziale di vapore a una data temperatura:

Per aria secca = 0, per aria satura - = 100%.

Punto di rugiada- temperatura T, a cui la pressione di vapore P diventa uguale alla pressione di saturazione P. Quando l'aria si raffredda al di sotto del punto di rugiada, il vapore acqueo condensa.

aria (11.5)

Utilizzando l'equazione di stato del gas ideale per i componenti dell'aria umida (vapore e aria secca), le dipendenze (11.2), (11.3) e (11.5), nonché i pesi molecolari dell'aria (= 28,97) e del vapore (= 18,016 ), otteniamo la formula di calcolo:

aria (11.6)

Per il caso in cui l'aria umida è a pressione atmosferica,: p=B.

Capacità termica dell'aria umida a pressione costante è definita come la somma delle capacità termiche 1 kg aria secca e D, kg vapore acqueo:

(11.7)

Puoi prendere in considerazione:

Entalpia dell'aria umida a temperatura T definita come la somma delle entalpie 1 kg aria secca e D, kg vapore acqueo:

Qui R– calore latente di vaporizzazione, pari a ~2500 kJ/kg. Pertanto, la dipendenza calcolata per determinare il valore dell'entalpia dell'aria umida assume la forma:

(11.9)

Nota: grandezza io si riferisce a 1 kg aria secca o a (1+ D) kg aria umida.

Nei calcoli tecnici, per determinare i parametri dell'aria umida, viene solitamente utilizzato ID diagramma dell'aria umida proposto nel 1918 dal professor L.K. Ramzin.

IN ID diagramma (vedi Fig. 11.2) riporta graficamente i principali parametri che determinano lo stato termico e di umidità dell'aria: temperatura T, umidità relativa dell'aria , contenuto di umidità D, entalpia io, pressione di vapore parziale P contenuto nella miscela vapore-aria. Conoscendo due parametri qualsiasi, puoi trovare il resto all'intersezione del corrispondente

Linee ID-diagrammi.

2. Schema dell'allestimento del laboratorio ( strumento )

L'umidità relativa dell'aria nel lavoro di laboratorio viene determinata utilizzando uno psicrometro del tipo: "Igrometro psicrometrico VIT-1".

Lo psicrometro (Fig. 11.1) è costituito da due termometri identici:

"secco" - 1 e "bagnato" - 2. La bagnatura della sfera del termometro 2 viene effettuata con l'ausilio di uno stoppino cambrico 3, calato in un recipiente 4 con acqua.

2 1

3 T

4T e l'umidità dell'aria φ per questo dispositivo è stabilita sperimentalmente. Sulla base dei risultati degli esperimenti, è stata compilata una speciale tabella psicometrica (passaporto), posta sul pannello frontale dello psicrometro da laboratorio.

L'intensità dell'evaporazione è significativamente influenzata dalla velocità del flusso d'aria attorno allo stoppino cambrico, che introduce un errore nelle letture di uno psicrometro convenzionale. Questo errore viene preso in considerazione nei calcoli introducendo correzioni in base al passaporto dello strumento.

Nota: lo psicrometro è esente dall'inconveniente considerato agosto, in cui sia i bulbi secchi che quelli umidi vengono soffiati a velocità costante da un flusso d'aria generato da un ventilatore a molla.

Lo stato dell'aria umida è determinato da una combinazione di parametri: temperatura dell'aria t in, umidità relativa in%, velocità dell'aria V in m / s, concentrazione di impurità nocive C mg / m 3, contenuto di umidità dg / kg, contenuto di calore I kJ/kg.

L'umidità relativa in frazioni o in% mostra il grado di saturazione dell'aria con vapore acqueo in relazione allo stato di saturazione completa ed è uguale al rapporto tra la pressione P p del vapore acqueo nell'aria umida insatura e la pressione parziale P p. vapore acqueo in aria umida satura alla stessa temperatura e pressione barometrica:

d= o d=623, g/kg, (1.2)

dove B è la pressione atmosferica barometrica uguale alla somma delle pressioni parziali dell'aria secca P S.V. e vapore acqueo R P.

La pressione parziale del vapore acqueo allo stato saturo dipende dalla temperatura:

KJ/kg, (1,4)

dove c B è la capacità termica dell'aria secca, pari a 1,005;

c P - capacità termica del vapore acqueo, pari a 1,8;

r - calore specifico di vaporizzazione, pari a 2500;

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

Diagramma I-d aria umida. Costruzione dei principali processi di cambiamento dello stato dell'aria. Punto di rugiada e bulbo umido. Pendenza e la sua relazione con il flusso di calore e umidità nella stanza

Il diagramma I-d dell'aria umida è lo strumento principale per costruire i processi di modifica dei suoi parametri. Il diagramma I-d si basa su diverse equazioni: Il contenuto di calore dell'aria umida:

I \u003d 1.005 * t + (2500 + 1,8 * t) * d / 1000, kJ / kg (1,6)

A sua volta, la pressione del vapore acqueo:

pressione del vapore acqueo che satura l'aria:

Pa (formula filettata), (1.9)

a - umidità relativa, %.

A sua volta, la formula 1.7 include la pressione barometrica P bar, che è diversa per le diverse aree di costruzione, pertanto è necessario un diagramma I-d per ciascuna area per costruire accuratamente i processi.

Il diagramma I-d (Fig. 1.1) ha un sistema di coordinate obliquo per aumentare l'area di lavoro che cade sull'aria umida e si trova sopra la linea \u003d 100%. L'angolo di apertura può essere diverso (135 - 150º).

Il diagramma I-d collega tra loro i 5 parametri dell'aria umida: calore e contenuto di umidità, temperatura, umidità relativa e pressione di saturazione del vapore acqueo. Conoscendone due, puoi determinare tutto il resto dalla posizione del punto.

I principali processi caratteristici del diagramma I-d sono:

Riscaldamento dell'aria secondo d = const (senza aumento del contenuto di umidità) Fig. 1.1, punti 1-2. In condizioni reali, questo sta riscaldando l'aria nel riscaldatore. La temperatura e il contenuto di calore aumentano. L'umidità relativa dell'aria diminuisce.

Raffreddamento ad aria secondo d = cost. Punti 1-3 in Fig. 1.1 Questo processo avviene in un raffreddatore ad aria di superficie. Diminuzione della temperatura e del contenuto di calore. L'umidità relativa dell'aria aumenta. Se il raffreddamento viene continuato, il processo raggiungerà la linea = 100% (punto 4) e, senza attraversare la linea, la percorrerà rilasciando umidità dall'aria (punto 5) nella quantità di (d 4 -d 5) g/kg. L'essiccazione all'aria si basa su questo fenomeno. In condizioni reali, il processo non raggiunge = 100% e l'umidità relativa finale dipende dal valore iniziale. Secondo il professor Kokorin O.Ya. per i raffreddatori ad aria di superficie:

max = 88% all'avvio iniziale = 45%

max = 92% all'iniziale 45%< нач 70%

max = 98% con iniziale iniziale > 70%.

Sul diagramma I-d, il processo di raffreddamento e essiccazione è indicato da una linea retta che collega i punti 1 e 5.

Tuttavia, l'incontro con = 100% della linea di raffreddamento di d = const ha il suo nome: è il punto di rugiada. La temperatura del punto di rugiada può essere facilmente determinata dalla posizione di questo punto.

Processo isotermico t = const (riga 1-6 in Figura 1.1). Tutti i parametri aumentano. Anche il calore, il contenuto di umidità e l'umidità relativa aumentano. In condizioni reali, si tratta di umidificazione dell'aria con vapore. Quella piccola quantità di calore sensibile introdotta dal vapore di solito non viene presa in considerazione durante la progettazione del processo, poiché è trascurabile. Tuttavia, tale umidificazione è piuttosto ad alta intensità energetica.

Processo adiabatico I = const (riga 1-7 in Fig. 1.1). La temperatura dell'aria diminuisce, il contenuto di umidità e l'umidità relativa aumentano. Il processo viene effettuato per contatto diretto dell'aria con l'acqua, passando attraverso un ugello irrigato o attraverso una camera degli ugelli.

Con una profondità dell'ugello irrigato di 100 mm, è possibile ottenere aria con umidità relativa = 45%, con una iniziale del 10%; Passando attraverso la camera degli ugelli, l'aria viene umidificata ad un valore di = 90 - 95%, ma con un consumo energetico molto maggiore per l'irrorazione dell'acqua rispetto agli ugelli irrigati.

Estendendo la linea I = const a = 100%, otteniamo il punto (e la temperatura) del bulbo umido, questo è il punto di equilibrio quando l'aria entra in contatto con l'acqua.

Tuttavia, negli apparecchi in cui l'aria è a contatto con l'acqua, soprattutto nel ciclo adiabatico, è possibile l'insorgere di flora patogena, per cui è vietato l'uso di tali apparecchi in numerose industrie mediche e alimentari.

Nei paesi con clima caldo e secco sono molto diffusi dispositivi basati sull'umidificazione adiabatica. Quindi, ad esempio, a Baghdad, con una temperatura diurna in giugno-luglio di 46ºC e un'umidità relativa del 10%, un tale refrigeratore consente di ridurre la temperatura dell'aria di mandata a 23ºC e, con un ricambio d'aria di 10-20 volte nella stanza, per raggiungere una temperatura interna di 26ºC e un'umidità relativa del 60-70%.

Con la metodologia consolidata per la costruzione dei processi sul diagramma I-d dell'aria umida, il nome dei punti di riferimento ha ricevuto la seguente abbreviazione:

H - punto di aria esterna;

B - punto di aria interna;

K - punto dopo aver riscaldato l'aria nel riscaldatore;

P - punto aria di mandata;

Y - punto d'aria rimosso dalla stanza;

O - punto di aria raffreddata;

C - punto di miscela d'aria di due diversi parametri e masse;

TP - punto di rugiada;

TM è il punto termometro umido, che accompagnerà tutte le ulteriori costruzioni.

Quando si miscela l'aria di due parametri, la linea della miscela andrà in linea retta collegando questi parametri e il punto di miscela si troverà a una distanza inversamente proporzionale alle masse dell'aria miscelata.

KJ/kg, (1,10)

g/kg. (1.11)

Con il rilascio simultaneo di calore e umidità in eccesso nella stanza, che di solito accade quando le persone sono nella stanza, l'aria viene riscaldata e umidificata lungo una linea chiamata coefficiente angolare (o raggio del processo, o calore-umidità rapporto) e:

KJ / kgN 2 O, (1.12)

dove Q n è la quantità totale di calore totale, kJ / h;

W è la quantità totale di umidità, kg/h.

Quando?Q n \u003d 0 e \u003d 0.

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

Pertanto, il diagramma I-d in relazione all'aria interna (o ad un altro punto) è diviso in quattro quadranti:

Cioè da? fino a 0 è il riscaldamento e l'umidificazione;

IIe da 0 a - ? - raffreddamento e umidificazione;

Io da - ? fino a 0 - raffreddamento e asciugatura;

Io da 0 a? - riscaldamento e asciugatura - non utilizzato in ventilazione e condizionamento.

Per costruire accuratamente il raggio di processo sul diagramma Id, dovresti prendere il valore di e in kJ / gN 2 O e mettere il contenuto di umidità d \u003d 1, o 10 g, sull'asse e il contenuto di calore in kJ / kg corrispondente a e sull'asse e collegare il punto risultante al punto 0 Chart id.

I processi che non sono di base sono chiamati politropici.

Il processo isotermico t = const è caratterizzato dal valore e = 2530 kJ/kg.

Fig.1.1

Fig.1.2 Diagramma I-d dell'aria umida. Processi principali

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