Aerul atmosferic este un amestec de gaze diferite și vapori de apă. Din punct de vedere tehnic, un amestec din aceste gaze (fără vapori de apă) poate fi numit "aer uscat", iar aerul atmosferic este reprezentat ca un amestec de aer uscat și vapori de apă. Cantitatea de vapori de apă conținută în aer poate fi exprimată în mai multe moduri. În special, cantitatea de umiditate poate fi exprimată prin:
- elasticitatea sau presiunea parțială a vaporilor de apă;
- umiditatea relativă sau indicele higrometric.
Presiunea aerului atmosferic (Pb) este suma presiunilor parțiale ale aerului uscat Pc și a vaporilor de apă Pn (legea lui Dalton):
Presiunea parțială este măsurată în pascale sau millibare, 1 mbar = 100 Pa.
Umiditatea absolută este cantitatea de abur (kg) conținută într-un metru cub de aer umed:
unde Mn este masa aburului, kg;
L - volumul aerului umed, m 3;
Pn este presiunea parțială a vaporilor de apă, mbar;
T este temperatura absolută a aerului umed, K;
R este constanta gazului de abur, J / (kg * K) (constanta gazului R este egala cu diferenta dintre caldura specifica a aburului la presiune constanta si caldura specifica a aburului la un volum constant).
Constanta gazului din orice gaz este
unde Mm este masa moleculară a gazului.
Astfel, greutatea moleculară a azotului (N) este de 12; oxigen (O) -16; hidrogen (H) -1; apă (H20) - 18; aer uscat 28,9; aer umed - 18.
Sensul fizic al constantei de gaz este lucrarea de a extinde 1 kg de gaz ideal cu o creștere a temperaturii sale cu 1 K și o presiune constantă.
Constanta gazului de aer uscat este de 288 J / (kg * K), vaporii de apa - 462 J / (kg * K).
Atunci când temperatura aerului umed și schimbarea presiunii constante, volumul și valoarea de umiditate absolută se schimbă și invers, la aceeași valoare a umidității absolute, pot fi diferite temperaturi și umiditate relativă. Deci, umiditatea absolută de 4,1 g / m3 poate fi în aer umed cu o temperatură de 11 o C și o umiditate relativă de 60%, precum și la o temperatură de 22 o C și o umiditate relativă de 30%.
unde Mc este masa părții uscate a aerului umed, kg.
Umiditatea relativă (# 966;), sau gradul de umiditate sau indicele higrometric este raportul dintre presiunea parțială a vaporilor de apă la presiunea parțială a vaporilor, exprimată în procente:
Pentru calcule practice folosiți raportul:
# 966; = ------ * 100%, dar # 966; = # 966 ;. (2.1.5)
Umiditatea relativă poate fi determinată prin măsurarea intensității evaporării apei. Firește, cu cât umiditatea este mai mică, cu atât mai activă va fi evaporarea umidității. Dacă termometrul este înfășurat în jurul cu o cârpă umedă, citirile termometrului vor scădea în raport cu termometrul uscat. Diferența dintre citirile de temperatură ale termometrului uscat și umed oferă o anumită valoare a gradului de umiditate a aerului atmosferic.
Calculul umidității se efectuează conform formulei aproximative Strung:
unde Pn este presiunea parțială a vaporilor de apă, mbar;
Pn * ov este presiunea parțială a vaporilor de apă pentru temperatură de către un bec umed, mbar;
K este constanta pentru vaporii de aer-apa, egala cu 0,66;
tc este temperatura bulbului uscat, o C;
tw este temperatura becului umed, o C.
Valoarea de umiditate relativă poate fi de asemenea determinată de o nomogramă psihometrică sau de o tabelă psihometrică.
Și conform ecuației (2.1.5):
Densitatea (greutatea volumetrică) a aerului umed - 1 m 3 de aer umed - poate fi determinată de formula:
Greutatea volumetrică a aerului umed este mai mică decât masa volumică a aerului uscat la aceleași valori ale temperaturii și presiunii. Cu toate acestea, diferența lor este nesemnificativă, iar în calculele practice se presupune că greutatea volumului aerului umed este egală cu masa volumică a aerului uscat. Astfel, densitatea în vrac a aerului saturat la t = 20 ° C și Pb = 760 mm Hg. este de 1.178 kg / m 3. Și aer uscat în aceleași condiții - 1.205 kg / m 3.
Capacitatea căldura specifică a aerului (c) - cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea 1 kg de aer per 1 K. Căldura specifică a aerului uscat la o presiune constantă depinde de temperatură, dar pentru calcule practice sisteme SCR căldura specifică atât aerul uscat și umed este considerat egal cu:
c = 1 kJ / (kg * K) = 0,24 kcal / (kg * K) = 0,335 W / (kg * K). (2.1.8)
Căldura specifică a vaporilor de apă este considerată egală cu
Căldura uscată sau explicită este căldura care este adăugată sau deviată din aer fără a schimba starea agregată a aburului (numai modificările de temperatură).
Căldura călită este căldură care duce la modificarea stării agregate a aburului fără a schimba temperatura (de exemplu, uscarea).
unde c este căldura specifică a aerului, egală cu 0,24 kcal / kg * K).
Entalpia de 1 kg de vapori de apă este:
unde 597,3 - căldură latentă de evaporare de 1 kg de apă la o temperatură de zero grade, kcal / kg;
0,44 - capacitatea de încălzire a vaporilor de apă, kcal / (kg * K).
La o temperatură de aer umed t și un conținut de umiditate d, entalpia este:
Un exemplu. Determinați entalpia aerului umed la
Soluția. Gasim elasticitatea apei saturate pa-
pentru condițiile date (Tabelul 2.1.1):
Presiunea parțială a vaporilor de apă este
Din relația:
Determinați entalpia aerului umed:
I = 0,24 t + 0,5973d + 0,00044 t * d = 4,8 + 5,21 + 0,076 = 10,08 kcal / kg.
Din exemplul de mai sus se poate observa că căldura latentă de evaporare a vaporilor de apă (5,21 kcal / kg) constituie o parte semnificativă a căldurii și capacitatea de căldură a vaporilor de apă poate fi practic neglijată. Prin urmare, în rezolvarea problemelor practice, entalpia aerului umed poate fi determinată conform expresiei aproximative:
Dacă aerul umed este răcit la un conținut constant de umiditate, entalpia și temperatura vor scădea, iar umiditatea relativă va crește. Va veni un moment în care aerul devine saturat și umiditatea relativă va fi egală cu 100%. Cu răcirea suplimentară a aerului, va începe evaporarea din aer a umidității sub formă de rouă - condensarea aburului. Această temperatură se numește punctul de rouă. Punctul de rouă pentru diferite temperaturi de aer uscat și umiditate relativă este prezentat în tabelul 2.1.2.
Tabelul 2.1.2. - Punctul de rouă al aerului umed (faceți-l!).
Un exemplu. Temperatura în cameră este +23 о С, umiditatea relativă este de 60%. Determinați la ce temperatură pereții încăperii pot fi răciți în timpul iernii, astfel încât umiditatea să nu iasă pe pereți.
Valoarea dn se găsește în tabelul de caracteristici fizice ale aerului umed (tabelul 2.1.1). Condiția de condensare (punctul de rouă) d = dn. Prin același tabel, găsim temperatura la care dn = 10,8 g / kg. Această temperatură tp = 15,2 o C. Adică, la o temperatură a încăperii sub 15,2 o C, umiditatea va fi eliberată pe pereți.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: