Влажный воздух. Состав и свойства - Бурцев С.И.
ISBN 5-89565-005-8
Скачать (прямая ссылка):
K=h" + cpn(tn-tH). (3.26)
Удельная энтропия перегретого пара
Jn =5" + с„ In^. (3.27)
11 Уп т
I H
С учётом выражений для перегретого водяного пара (3.22) и (3.24) формулы (3.26) и (3.27) могут быть записаны в следующем виде:
^n =Vh + Cn "'н); (3-28)
J11 =с In -1л- + 1- + с (3.29)
Рв 273,15 TH п TH
При tH < O0C удельная энтальпия и энтропия перегретого водяного пара определяются из выражений
hU = Cpn tH - Vi0 + rcy6 + Cpn (tn -tH); (3.30)
jn=cD Ь-і---^ + ?*+* lnZk. (3.31)
п Pл 273,15 273,15 Th Pn Th к j
Термодинамические свойства перегретого водяного пара даны в приложении (табл. 5).
73 +***********************************************************************
3.5.3. Влажный пар
Влажный пар является гетерогенной системой, которая может быть двух- или трёхфазной.
При температуре rH > O0C и давлении рн > 0,61 кПа (для плоской поверхности раздела фаз) влажный пар является двухфазной системой, состоящей из водяного пара и воды (процессы 4-5 и 4'-5' на рис. 3.2).
При температуре tH = 0°С и давлении рн = 0,61 кПа влажный j пар является трёхфазной системой, состоящей из водяного пара, ! воды и льда (процесс 2-3'), а при rH < 0°С и рн< 0,61 кПа влажный пар состоит из водяного пара и льда.
Если обозначить массовую долю сухого насыщенного пара через х", воды х' и льда хл, то для трёхфазной системы влажного пара справедливо равенство: х" + х' + х„ = 1.
Величину х" называют степенью сухости пара.
Для двухфазной системы при tH > 0°С х„ = 0 и массовая доля кипящей воды
х' = \-х".
Для двухфазной системы при tH < 0°С х' = 0 и массовая доля сублимирующего льда
Xji — 1 X .
Удельный объём влажного пара Vx определяется как объём смеси, состоящей из сухого насыщенного пара, воды и льда
Vjc = x"v" + x'v' + XnVn,
где v" - удельный объём сухого насыщенного пара.
Для двухфазных систем соответственно будем иметь
Vx = x"v" + x'v' = v"x" + v'(l - JC") И Vx = x"v" + XjiVj1 = v"x" + VjiO - x").
Удельные значения энтальпии и энтропии влажного пара определяются:
- для трёхфазной системы при t = 0°С и р = 0,61 кПа
hx = IinXn + h'x' + h"x" и Sx = зд, + s'x' + s"x";
- для двухфазной системы при t > 0°С и р > 0,61 кПа
hx = h'x' + h"x" и sx = s'x'+ s"x"\
- для двухфазной системы при t < 0°С ир < 0,61 кПа
hx = JistKjl + h"x" и Sx = ад, + s"x".
74 Hі***********************************************************************
4. Влажный воздух 4.1. Состав влажного воздуха
В природе не существует чистого сухого воздуха: в нем всегда содержится водяной пар. Обычно смесь сухого воздуха и водяного пара называют влажным воздухом. Такое определение, часто встречаемое в монографиях и учебниках, не является общим, так как в состав влажного воздуха может входить не только водяной пар, но и находящиеся во взвешенном состоянии капли воды и кристаллы льда (туман).
Поэтому в дальнейшем под понятием влажный воздух будем понимать гетерогенную смесь, состоящую из сухого воздуха, водяного пара и находящихся во взвешенном состоянии капель воды и кристаллов льда.
Если во влажном воздухе отсутствуют капли воды и кристаллы льда, то в этом случае влажный воздух является гомогенной парогазовой смесью, в состав которой входят сухой воздух и водяной пар.
Объёмная доля водяного пара в воздухе может изменяться в достаточно широких пределах - от 4% по объему в тропиках до 1% в средних широтах и 0,01% в холодных зонах в зимнее время, т.е. в 400 раз. Относительно небольшое количество водяного пара в общей смеси воздуха придает влажному воздуху особые свойства.
В дальнейшем влажный воздух мы будем рассматривать как смесь, состоящую из двух компонентов - сухого воздуха и воды (в парообразном, жидком, твердом состояниях).
Влажный воздух может быть:
- ненасыщенным, когда водяной пар является перегретым (парциальное давление пара рп ниже давления насыщения рн)\
- насыщенным, когда водяной пар является насыщенным (парциальное давление пара рп = рИ)-,
- пересыщенным в метастабильном состоянии, когда водяной пар является пересыщенным (парциальное давление рП > рн);
- насыщенным (водяной туман), когда во влажном воздухе находятся насыщенный водяной пар и капли воды (рп = рн);
- насыщенным (ледяной туман), когда во влажном воздухе находятся насыщенный водяной пар и кристаллы льда (рп =pH,t< 0,01 °С);
- насыщенным (смешанный туман), когда во влажном воздухе находятся насыщенный водяной пар, капли воды и кристаллы льда {рп = рн,і<0,0ГС).
75 ************************* 4. Влажный воздух *************************
Влажный воздух по 1, 2 и 3-му состояниям является гомогенной системой и в области нормальных давлений и в интервале температур от минус 50 до 50°С может рассматриваться как смесь идеальных газов, а воздух по 4, 5 и 6-му состояниям - гетерогенная система.
Поскольку в самом общем случае влага, входящая в состав влажного воздуха, может находиться во всех трех агрегатных состояниях (газовом - водяной пар, жидком - вода, твёрдом - лёд), влажный воздух рассматривается с точки зрения термодинамики как гетерогенная двухкомпонентная смесь сухого воздуха и влаги.
