В области перенасыщенного влажного воздуха (ее называют областью тумана, она расположена в h, d-диаграмме ниже линии (р = 100%) кроме паровой фазы в воздухе может присутствовать жидкая или твердая фаза воды.
При атмосферном давлении воздуха и температуре выше 0оС могут одновременно существовать только паровая и жидкая фазы воды, а при температурах ниже 0оС - только паровая и твердая (лед, снег) фазы воды, и только при 0оС могут одновременно существовать все три фазы воды. Такое поведение воды в атмосферном воздухе объясняется тем, что жидкая фаза воды при отрицательных температурах может существовать только при давлениях выше давления тройной точки воды Ро, а максимальный парциальное давление водяного пара в атмосферном воздухе при этих температурах не может быть больше этого давления. Количество водяного пара в области тумана влажного воздуха при постоянной температуре не меняется. Она соответствует максимально возможному влагосодержания пара в воздухе при данной температуре и
определяется h, d-диаграмме на линии (= 100%, как влагосодержание насыщенного воздуха dru9, 1 = dH ^ 1 (рис. 1,25, точка А). Увеличение влагосодержания воздуха на изотерме в области тумана обусловлено увеличением жидкой фазы воды в воздухе. Парциальное давление водяных паров на изотерме в области тумана при этом остается постоянным и равным давлению насыщения Рпар1 = РН1. Таким образом, в выражении энтальпии перенасыщенного влажного воздуха при t = œnst переменной будет только третье слагаемое, определяющее угол наклона изотермы в области тумана h, d-диаграммы, равный (dh / dd) t = 4,19 t. Это значение намного меньше соответствующего выражения для изотермы ненасыщенного влажного воздуха, равного (dh / dd) t = 2500 +1,96 t, т.е. на линии (= 100% прямая изотермы претерпевает излом, уменьшая угол наклона к оси d в области тумана.
Меньший угол наклона изотерм в области тумана будет соответствовать меньшему значению температуры, а изотерма 0 ° в этой области при наличии в воздухе только паровой и жидкой фазы воды совпадает с линией постоянных энтальпий - параллельна оси d (см. рис. 1.25). Совпадение изотермы 0 ° с h = œnst в этом случае объясняет ее угловой коэффициент (dh / dd) t = 0 = 0.
Определение влагосодержания жидкой фазы воды в воздухе в области тумана выполняется нахождением разницы общего влагосодержания и влагосодержания
паровой фазы воды dридl = dl-dнl.
Поскольку на практике для определения параметров влажного воздуха используют психрометр, то изотермы перенасыщенного влажного воздуха в ^ ^-диаграмме продолжают из области тумана в область ненасыщенного
влажного воздуха (выше линии (= 100%) в виде прямых пунктирных (условных) линий. Показания мокрого термометра психрометра соответствуют температурам насыщенного (перенасыщенного) влажного воздуха, что позволяет по ^ ^-диаграмме с показателями сухого и мокрого термометров определить все остальные характеристики ненасыщенного влажного воздуха. На рисунке 1.26 все параметры, которые можно определить с помощью h, d-диаграммы по данным психрометра для точки 1 обозначены индексом "1". Сначала по показателям сухого и мокрого термометров на пересечении изотерм tiCyX и tiMOKp находится точка 1. А уже затем определяются hi, tipOCU, Рпар.
Для нахождения местоположения точки в области тумана в h, d-диаграмме показаний психрометра недостаточно, потому что температуры сухого и мокрого термометров одинаковы. В этом случае необходимо опытным путем определить полный влагосодержание воздуха (см. рис. 1.26, точка А), а при температуре 0оС иногда нужно дополнительно определить влагосодержание жидкой или твердой фаз воды.
Кроме того, hjd-диаграмма позволяет просто и удобно определять параметры влажного воздуха, за ее помощью можно легко и наглядно изображать процессы изменения состояния воздуха. Наиболее характерные из этих процессов - нагревания и охлаждения воздуха в теплообменниках, испарение в воздухе влаги, смешивания воздуха разных сословий.
Нагревания и охлаждения воздуха в теплообменных устройствах, которое осуществляются столкновением воздуха с горячей или холодной сухой поверхностью, характеризуется постоянным влагосодержанием. Процесс охлаждения воздуха (прямая АВ), наоборот, связан со снижением его температуры и повышением степени насыщения. Относительная влажность воздуха в этом процессе возрастает. При достаточно большом охлаждении воздуха может достичь состояния насыщения (точка Г). Дальнейшее охлаждение его в этом состоянии (отрезок ГД) будет сопровождаться конденсацией пара и уменьшением влагосодержания. Температура, при которой воздух, который охлаждается от соприкосновения с сухой поверхностью, достигает состояния насыщения, является температурой точки росы. В случае охлаждения воздуха ниже температуры точки росы по h ^ d-диаграмма определить количество влаги, выпавшей в виде капелек жидкости из воздуха dpид = dА-Dд. В конце такого процесса степень сухости водяного пара с понижением температуры будет уменьшаться.
Испарение влаги в воздух происходит тогда, когда оно не насыщено паром и соприкасается с поверхностью воды или влажного тела. При испарении теплоемкость h воздуха будет постоянной, потому что тепло, которое затрачено на испарение, остается в воздухе в виде скрытой теплоты парообразования. Изменение состояния воздуха при этом изображается на hd-диаграмме прямой АЕ, параллельной линии h = const.
Температура воздуха в процессе испарения влаги снижается, а влагосодержание и степень насыщения увеличиваются. При достаточной длительности процесса воздух может стать насыщенным паром (точка Е), тогда испарение прекратится. Температуру, при которой воздух, испаряя влагу, достигает состояния насыщения, называют температурой пределы охлаждения при испарении или температурой мокрого термометра.
Процессы смешивания воздуха различных состояний очень важны для сушильной техники. Предположим, что смешивается Ш1 кг воздуха в состоянии hh d1 и Щ, 2 кг воздуха в состоянии h2, d2. Состояние смеси зависит от состояния ее компонентов и от отношения масс частей смешиваются, что принято называть коэффициентом пропорции смеси G = m1/m2. Выясним, как изображается процесс смешивания на hd-диаграмме.
Точка С, определяющим состояние смеси, независимо от коэффициента пропорции смеси лежит на прямой, соединяющей на hd-диаграмме точки, яки показывают состояния компонентов смеси (рис. 1.27). Причем, эта точка разделяет прямую на части, отношение которых равен коэффициенту пропорции смеси. Она лежит ближе к точке, которая характеризует состояние преобладающего в смеси компонента. Рассмотрена прямая может пересечь
кривую ^ = 100%, и тогда точка состояния смеси может быть ниже этой кривой (точка С1). Это служит признаком конденсации части водяного пара в процессе смешивания. Действительное состояние смеси (после осаждения конденсата)
определится точкой С2, расположенной на пересечении кривой ^ = 100% и прямой h = const, проходящей через точку С.
Вопросы для самоконтроля
1. Что характеризует коэффициент сжимаемости газов?
2. Какие уравнения описывают свойства реальных газов?
3. Охарактеризовать процессы парообразования, испарения и кипения. Чем они отличаются?
4. Что такое насыщенный водяной пар?
5. Характеризующий степень сухости водяного пара?
6. Перечислите методы расчета свойств водяного пара.
7. Охарактеризуйте основные линии и области на Pv-и Ts ^-диаграммах водяного пара.
8. В чем заключается основное преимущество hs-диаграммы водяного пара?
9. Перечислите основные характеристики влажного воздуха.
10. Какие особенности имеет hd-диаграмма влажного воздуха? Приведите примеры ее практического применения.
Загрузка...