1-13_Lection_TOT

5

6.Ентальпія вологого повітря.

Ентальпію вологого повітря відносять до 1 кг сухого повітря або до (1+d)кг вологого повітря і визначають як суму ентальпій 1 кг сухого повітря і d кг водя-

ної пари:

h с.пов. =cpt≈1∙ t, (Дж/кг),

теплоємність сухого повітря при постійному тиску дорівнює 1 кдж/кг К.

Ентальпія 1 кг сухої насиченої пари при малих тисках може бути визначена за ем-

піричною формулою hп = 2500+ 1,96 tн

Тоді ентальпія вологого повітря буде

H= t+(2500+1,96tн) d, кДж/кг.

H-d діаграма вологого повітря

Найбільш просто і швидко параметри вологого повітря можна визначати графічним шляхом за допомогою H-d діаграми, запропонованої проф. Л.К. Рамзі-

ним у 1918 р.

У цій діаграмі представлена залежність основних параметрів повітря при заданому барометричному тиску.

Для зручності ( збільшення площі діаграми) вісь абсцис спрямована під ку-

том 135о до осі ординат. Тому лінії H=const виявляються нахиленими під кутом

45о до горизонту. Щоб скоротити розміри діаграми, значення вологовмісту d з осі абсцис знесені на горизонтальну умовну вісь О-О. Після нанесення сітки ліній d =const і h=const на діаграмі наносяться ізотерми ( t=const). На кожній ізотермі знаходять точки з однаковими значеннями відносної вологості повітря φ . З'єдна-

вши їх, одержують сітку кривих φ =const. Крива φ =100% зображує стан воло-

гого насиченого повітря і є граничною. Вона розділяє область ненасиченого воло-

7

Відносна вологість повітря є одним з основних його параметрів, тому ви-

значення її є необхідним для виробництва різних технічних розрахунків (напри-

клад, вибору режиму вентиляції).

Для визначення відносної вологості повітря застосовують чотири основних способи: хімічний, точки роси, волосяного гігрометра і психрометричний. Прила-

ди, засновані на перших трьох способах, називають гігрометрами. Однак най-

більш розповсюдженим способом є четвертий з використанням психрометра.

Психрометр складається з двох однакових термометрів. Один з них назива-

ється сухим термометром, а його показання – температурою повітря за сухим термометром. Другий термометр обгорнутий мокрою стрічкою, що забезпечує беззупинне підведення води до ртутної кульки, для того щоб його поверхня була завжди вологою. Цей термометр називають мокрим. При обдуванні цього термо-

метра повітрям відбувається випаровування води з поверхні вологої тканини, вна-

слідок чого її температура буде знижуватися доти, поки не встановиться рівновага за рахунок притоку теплоти з навколишніх шарів повітря. Стала температура буде більше температури точки роси, але менше температури навколишнього повітря.

Цю сталу температуру води називають температурою мокрого термометра tм.

Різниця між tc і tм є мірою кількості водяної пари в суміші. Якщо повітря насиче-

не водяною парою, то tc= tм.

За різницею значень сухого і мокрого термометрів за допомогою психроме-

тричної таблиці можна визначити відносну вологість повітря.

Основні процеси з вологим повітрям

H-d діаграма широко застосовується при розрахунках процесів, що забезпе-

чують сушіння різних матеріалів і виробів, кондиціонування повітря, вентиляцію й опалення.

8

1. Процес нагрівання повітря зображується вертикальною лінією d=const, оскіль-

ки кількість водяної пари в повітрі при його підігріві не змінюється (лінія АВ).

Стан вологого повітря після підігріву (т.В) можна визначити по температурі пові-

тря за підігрівачем.

2. Процес охолодження протікає також без зміни його вологовмісту, якщо після охолодження повітря не стає насиченим ( лінія СД). Якщо охолодження повітря відбувається до стану повного насичення ( лінія СЕ), то перетин лінії d=const з лі-

нією φ =100% ( точка Е) визначає температуру точки роси. Подальше охолоджен-

ня повітря нижче точки роси (лінія ЕF) приводить до конденсації частини водяної пари, тобто до осушення частини вологого повітря. Кількість сконденсованої во-

логи визначається різницею вологовмісту в точках Е и F. ( d=dE -dF ).

3. Процес видалення вологи з матеріалу шляхом підведення до нього теплоти на-

зивається сушінням. Здійснюється він у сушильних установках, з яких найбільше поширення одержали конвективні сушарки, де теплота до матеріалу, що висушу-

ється, від газоподібного теплоносія передається конвекцією. Як теплоносій вико-

ристовується в основному попередньо нагріте повітря.

Основними елементами конвективної сушарки є вентилятор 1 для подачі повітря, 2-калорифер – пристрій для нагрівання повітря і сушильна камера 3, у

якій відбувається процес випаровування вологи з матеріалу, що висушується, чи виробу.

Розглянемо процеси, що протікають у теоретичній сушарці, тобто в сушар-

ці, що не має втрат теплоти в навколишнє середовище і на нагрівання матеріалу,

що висушується. Процес 1-2 – підігрів повітря в калорифері (d=const). Різниця ординат Q= H2 –H1 відповідає витраті теплоти на підігрів (1+d) кг вологого повіт-

9

ря. Після калорифера нагріте повітря надходить у сушильну камеру, де викорис-

товується для випаровування вологи з матеріалу, що висушується, і при цьому зволожується.

Процес адіабатного зволоження повітря в сушильній камері теоретично протікає по лінії H=const ( лінія 2-3). Різниця вологовмістів d= d3 –d2 визначає кількість вологи, випарованої 1-им кг сухого повітря. Очевидно, що для випаро-

вування 1 кг вологи маса сухого повітря (у кілограмах) повинна складати mс.пов. =1000/(d3 – d2),

а витрата теплоти ( у кДж/кг випарованої вологи) визначається

Q=mc.пов. (H2 -H1)

1

Лекції 8-9

ТЕПЛООБМІН

Основні поняття і визначення. Форми передачі теплоти в різних тілах. Теплопро-

відність. Конвективний теплообмін.

1.Основні поняття і визначення

Згідно II закону термодинаміки самочинний процес передачі енергії у фор-

мі теплоти може здійснюватися лише при наявності нерівномірного температур-

ного поля.

У процесі теплообміну переноситься кількість теплоти Q [Дж].

Перенос теплоти можна характеризувати тепловим потоком. Це кількість

теплоти, яка передана в одиницю часу Q [Дж /с = Вт].

Густина теплового потоку- це кількість теплоти, яка передається в оди-

ницю часу через одиничну поверхню.

Розрізняють 3 способи передачі теплоти: Теплопровідність. Конвекція.

Теплове випромінювання.

Теплопровідність – це перенос теплоти, що здійснюється в результаті теп-

лового руху структурних елементів речовини (атомів, молекул, електронів) при безпосередньому контакті речовин з нерівномірним температурним полем. Може протікати у твердих тілах, рідинах і газах.

У газах - внаслідок зіткнень молекул з різною швидкістю теплового руху. У

металах – вільні електрони. У рідинах - теплота переноситься шляхом безпосере-

дньої передачі теплового руху молекул і атомів сусіднім частинкам у формі пру-

жних коливань.

Конвекція – це перенос теплоти при переміщенні молярних об’ємів рідини чи газу відносно один одного під дією сил різної природи (у газах і рідинах) .

4

5. Коефіцієнт теплопровідності

Дослідним шляхом встановлено, що коефіцієнт теплопровідності є фізич-

ним параметром речовини, який характеризує його здатність проводити тепло-

Матеріали 0.02-3; теплоізоляційні матеріали < 0,25 Вт/м К; Метали 2 - 418; Срібло 418; Червона мідь 396; Золото 302; Алюміній - 210.

Найбільший коефіцієнт має алмаз >1000.

Для багатьох речовин залежить від температури. У практиці інженерних розрахунків для врахування залежності f(t), часто використовують лінійний за-

кон

0 1 bt ,

де - коефіцієнт теплопровідності при t=00С,

b - постійна, яка визначається дослідним шляхом.

Числові значення коефіцієнтів теплопровідності при різних температурах

наведені в довідкових таблицях.

Диференціальне рівняння теплопровідності

Вивчення будь-якого фізичного процесу пов'язано з встановленням залеж-

ності між величинами, що характеризують даний процес. Зв'язок між величинами,

що беруть участь у процесі теплопровідності, встановлюється диференціальним

рівнянням теплопровідності.

2t 2t 2t 2t - оператор Лапласа

x2 y2 z2