Химия - Климатическая камера - Общие сведения о влажном воздухе и его свойствах

28 февраля 2011


Оглавление:
1. Климатическая камера
2. Общие сведения о влажном воздухе и его свойствах
3. Принцип работы систем камеры
4. Типы и их особенности



В климатической камере воздух подвергается различным видам обработки, при которых существенно меняются его тепловые и влажностные состояния.

Атмосферный воздух состоит из сухой части и водяных паров. Причем, если содержание газов в сухой части воздуха относительно стабильно, то количество водяных паров изменяется в широких пределах и зависит от времени года и местных климатических условий.

При обработке в климатических камерах влажного воздуха изменяется количество водяных паров, содержащихся в воздухе, содержание же сухого воздуха остается постоянным. Поэтому при расчетах процессов, связанных с увлажнением и осушкой воздуха, пользуются единицей измерения влажности, которая выражает отношение переменного количества водяных паров к неизменной массе сухого воздуха. Такой единицей измерения является влагосодержание d, показывающее количество водяных паров в 1 кг сухого воздуха.

Численные значения d обычно являются малой величиной, поэтому в практических расчетах удобнее пользоваться влагосодержанием в г влаги на 1 кг сухой части влажного воздуха. Степень насыщения воздуха водяными парами показывает физическая величина, называемая относительной влажностью Относительная влажность W. С достаточной точностью относительная влажность воздуха может быть вычислена как отношение влагосодержания при данном состоянии к влагосодержанию при полном насыщении при тех же значениях температуры и давления:

\varphi = \frac{100 d}{d_t},%.

В расчетах тепловлажностного состояния влажного воздуха существует ещё одно важное понятие, связанное с его физическим состоянием, — это теплосодержание, так называемая энтальпия I.

Энтальпия влажного воздуха представляет собой количество теплоты, необходимое для нагревания от 0 °C до данной температуры такого количества влажного воздуха, сухая часть которого имеет массу 1 кг.

Энтальпия влажного воздуха складывается из энтальпий сухой его части и энтальпии водяных паров.

В результате конвективного теплообмена сухой части воздуха передается теплота, температура воздуха повышается или понижается и, соответственно, увеличивается или уменьшается его энтальпия.

При поступлении водяного пара от внешних источников в воздух передается теплота парообразования и энтальпия воздуха возрастает. Изменение энтальпии водяного пара в этом случае происходит за счет увеличения его массы. Температура воздуха при этом остается неизменной.

Диаграмма I-d влажного воздуха

Расчет изменения состояния атмосферного воздуха требует выполнения сложных вычислений. Более простым и удобным является расчет с помощью психрометрической диаграммы, иначе называемой I-d диаграммой.

В координатах I-d наносят зависимости основных параметров влажного воздуха: температуры, влагосодержания, относительной влажности, энтальпии при заданном барометрическом давлении по оси ординат откладывают энтальпию на 1 кг сухого воздуха, а по оси абсцисс — влагосодержание воздуха.

I-d — диаграмма построена в косоугольной системе координат с углом между осями 150. Такая система позволяет расширить на диаграмме область ненасыщенного влажного воздуха, что делает её удобной для графических построений.

Линии постоянной энтальпии проходят под углом 150 ° к ординатам, а линии постоянного влагосодержания располагаются параллельно оси ординат.

На полученной таким образом сетке, состоящей из параллелограммов, строят линии изотерм t=const и линии постоянных относительных влажностей φ=const.

Изотермы представляют собой прямые линии, причем изотермы не параллельны между собой, так как угол их наклона к горизонтальной оси различен. При низких температурах непараллельность изотерм почти незаметна. Приведенные на диаграмме линии температур соответствуют значениям по сухому термометру.

Кривую с относительной влажностью φ = 100 % строят по данным таблиц насыщенного воздуха. Область диаграммы выше этой кривой относится к области ненасыщенного влажного воздуха, а область диаграммы ниже кривой насыщения характеризует состояние перенасыщения влажного воздуха. В этой области насыщенный воздух содержит влагу в жидкой или твердой фазе. Так как эта часть диаграммы не представляет интереса при расчетах, связанных с влажным воздухом, её не строят.

Каждая точка на поле диаграммы соответствует определенному состоянию воздуха. Положение точки определяется любыми двумя из четырёх параметрами состояния.

Процессы паровлажностной обработки влажного воздуха в I-d диаграмме

Рассмотрим характерные тепловлажностные состояния воздуха.

Когда состояние влажного воздуха характеризуется точкой А, лежащей выше кривой φ=100 %, водяной пар в воздухе находится в перегретом состоянии. Если состояние влажного воздуха характеризуется точкой А,, то водяной пар в воздухе находится в насыщенном состоянии. И наконец, если заданная точка А2 лежит ниже кривой насыщения, то температура влажного воздуха ниже температуры насыщения и в воздухе находится влажный пар, то есть смесь сухого насыщенного пара и капелек воды.

В проектной практике I-d диаграмму используют не только для определения параметров состояния воздуха, но и для построения изменения его состоянии при нагревании, охлаждении, увлажнении, осушении, смешении, при произвольной последовательности и сочетании этих процессов. На I-d — диаграмме могут быть построены ещё два параметра, которые широко используются при расчетах вентиляции и кондиционирования воздуха, — температура точки росыtδ и температура мокрого термометра ti .

Температурой точки росы воздуха называется температура, до которой нужно охладить ненасыщенный воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении постоянного влагосодержания. Для определения температуры точки росы необходимо на поле I-d — диаграммы из точки, характеризующей заданное состояние влажного воздуха, провести прямую, параллельную оси ординат, до пересечения с кривой φ=100 %. Изотерма, пересекающая в этой точке кривую насыщении, будет характеризовать температуру точки росы tδ .

Температурой мокрого термометра ti является такая температура, которую принимает влажный воздух при достижении насыщенного состояния и сохранения постоянной энтальпии воздуха, равной начальной. Для определения температуры мокрого термометра необходимо на поле I-d — диаграммы через точку, соответствующую состоянию влажного воздуха, провести линию I=const до пересечения с кривой φ=100 %. Изотерма, проходящая через точку пресечения, соответствует значению температуры воздуха по мокрому термометру.

Процессы изменения термовлажностного состояния воздуха в климатической камере происходят постоянно. Воздух подвергается нагреванию, охлаждению, увлажнению, осушке. Процессы, связанные с обработкой воздуха могут быть изображены на I-d диаграмме.

Процессы перехода воздуха из одного состояния в другое на поле I-d — диаграммы изображаются прямыми линиями, проходящими через точки, соответствующие начальному и конечному состоянию влажного воздуха.

Применение I-d диаграммы

Состояние воздуха определяется с помощью любых двух указанных выше параметров, имеющихся на психрометрической диаграмме. Если мы выберем любую температуру по сухому термометру и любую температуру по влажному термометру, то точка пересечения этих линий на диаграмме является точкой, обозначающей состояние воздуха при данных температурах. Состояние воздуха в данной точке обозначено совершенно определенно. Подобным же образом состояние воздуха в любой другой точке на психрометрической диаграмме определяется по температурам сухого и влажного термометров.

Когда на диаграмме найдено определенное состояние воздуха, все остальные параметры воздуха могут быть определены посредством данной диаграммы. Подобным же образом при наличии психрометрической диаграммы достаточно любых двух параметров смеси воздуха и водяного пара для определения состояния воздуха и всех остальных его параметров.



Просмотров: 5291


<<< Дистилляция
Колбонагреватель >>>