Контрольные вопросы и задания.

1. Давайте определение теплоемкости – массовой, объемной, мольной;

2. Что такое истинная массовая теплоемкость?

3. Что такое средняя массовая теплоемкость?

4. Расскажите устройство экспериментальной установки и поясните, как она работает;

5. Какие параметры измеряются в данной работе?

6. Какие параметры рассчитываются в данной работе?

7. Как в данной работе определяется расход воздуха?

8. Для чего нужно знать плотность воздуха в данной работе? Как определяется в ней плотность воздуха при температуре t₁?

Лабораторная работа № 3 исследование процессов во влажном воздухе

Цель работы – научить студентов методике проведения теплотехнического эксперимента и обработке опытных данных при исследовании термодинамических процессов во влажном воздухе.

1. Задание

1. Изучить устройство лабораторной установки и начертить ее принципиальную схему;

2. Изучить основы теории;

3. Под руководством преподавателя провести теплотехнический эксперимент;

4. Измерить и рассчитать ряд теплотехнических характеристик влажного воздуха, изложенных ниже, а также определить по H,d – диаграмме влажного воздуха следующие его параметры в точках 1, 2, и 3 (рис. 4): φ₁, d₁, H₁, φ₂, d₂, H₂, φ₃, d₃, H₃, р_п;

5. Составить отчет, в который включить расчетные формулы, схему установки, таблицу результатов измерений и расчета.

2. Основы теории

Атмосферный воздух является смесью сухого воздуха и водяных паров, поэтому называется влажным воздухом. В технике влажный воздух получил широкое применение. В некоторых технических устройствах и системах он является основным рабочим телом, как, например, в системах вентиляции, в кондиционерах в воздушных холодильных установках, воздухоохладителях, в сушильных устройствах, где с помощью воздуха производится сушка материалов (например, зерна, плодоовощной продукции, древесины, фруктов и т.д.). В других технических устройствах атмосферный воздух может являться важной составной частью рабочих тел, например, продуктов сгорания в двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах, в топочных устройствах котельных агрегатов и прочее. Поэтому необходимо знать свойства влажного воздуха и процессы во влажном воздухе.

Влажный воздух обычно рассматривается как смесь идеальных газов и для него используется закон Дальтона:

р_в.в. = р_с.в + р_п, (1)

где р_в.в. – давление влажного воздуха, Па;

р_с.в – парциальное давление сухого воздуха, Па;

р_п – парциальное давление пара, Па.

При исследовании процессов, происходящих во влажном воздухе, используется ряд его теплотехнических характеристик.

Абсолютной влажностью воздуха С называется масса (кг) водяного пара в 1м³ влажного воздуха. Она тождественна равна плотности пара (кг/м³) при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха.

Относительной влажностью воздуха φ называется отношение абсолютной влажности воздуха к максимально возможной абсолютной влажности воздуха при тех же общем давлении и температуре.

φ , (2)

Рис. 1. H,d – диаграмма влажного воздуха.

Влагосодержанием d (кДж/(кг сух. в-ха)) воздуха называется отношение массы (кг) пара во влажном воздухе к массе (кг) сухого воздуха, содержащегося во влажном воздухе:

(кДж/(кг сух. в-ха)), (3)

Энтальпию влажного воздуха Н рассчитывают обычно по отношению к 1 кг сухого воздуха (кДж/(кг сух. в-ха)), поэтому она равна сумме энтальпий 1 кг сухого воздуха и d кг водяного пара:

Н_в.в = h_с.в + dh_п (кДж/(кг сух. в-ха)), (4)

Для решения практических задач, например при сушке материалов, широкое распространение получила Н,d - диаграмма влажного воздуха.

В этой диаграмме по оси абсцисс отложена величина влагосодержания воздуха d, а по оси ординат – энтальпия влажного воздуха Н. Угол между осями координат взят 135⁰. Истинную ось абсцисс не показывают, а показывают горизонтальную линию, выходящую из начала координат, на которую спроецированы значения d, отложенные на оси абсцисс.

На диаграмме нанесены линии:

• линии постоянных влагосодержаний d = const, идущие параллельно оси ординат, т.е. вертикально;

• линии постоянной относительной влажности воздуха φ = const;

• линии постоянных температур (изотермы) t = const;

• линии мокрого термометра (пунктирные линии);

• линии постоянных энтальпий Н = const, идущие параллельно оси абсцисс, т.е. под углом 135⁰ к оси ординат;

• линия, выражающая зависимость парциального давления пара от влагосодержания воздуха р_п = f(d).