Глубокое знание и понимание термодинамики влажного воздуха является основой дальнейшего успешного изучения дисциплин по специальности 070200.

Предлагаемая вниманию читателей книга содержит подробные сведения о составе и свойствах воды, водяного пара, сухого и влажного воздуха.

Особое внимание обраш;ено на формулировку основных понятий и терминов, широко используемых в кондиционировании воздуха. Такая необходимость диктуется тем, что в используемой в настоящее время литературе даже трактовка основополагающего понятия "влажный воздух" или зависимость для определения его энтальпии неодинакова. Под термином "влажный воздух" понимают гомогенную смесь сухого воздуха и водяного пара, или гетерогенную смесь, включающую и взвешенные в воздухе капли воды, и кристаллы льда. Приводимые формулы для определения энтальпии влажного воздуха имеют разные значения удельных теплоёмкостей сухого воздуха и водяного пара и теплоты фазового перехода, а их вывод дан на основе экспериментальных данных или теоретических предпосылок. Необходим единый подход к трактовке понятий и используемых зависимостей.

Анализ термодинамических параметров влажного воздуха ограничен диапазоном температур (от минус 50 до 50°С) и давлений (от 95 до 115 кПа), которые могут иметь место при комфортном кондиционировании воздуха.

Авторы сочли необходимым в разделе 1 кратко изложить основные законы термодинамики идеальных газов и смесей, которым подчиняется в указанном диапазоне температур и давлений влажный воздух, и остановиться более подробно на свойствах льда и тумана, влиянии кривизны поверхности раздела фаз на давление насыщения, зависимости температуры замерзания капель воды от давления и других вопросах.

Авторы будут благодарны всем, кто ознакомится с содержанием книги и сообщит свои замечания и предложения по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, Бюро техники кондиционирования и охлаждения.

Ф*************************** Предисловие ****************************

За полезные замечания при рецензировании книги авторы приносят глубокую благодарность коллективу кафедры холодильных машин Астраханского государственного технического университета (зав. кафедрой доктор техн. наук, проф. Л.В. Галимова) и доктору техн. наук, проф. Г.И. Дымову, а также Е.Л. Масальцевой, Д.Е. Мышковскому и Е.М. Ниловой за огромную помощь в подготовке рукописи к изданию.

1. Термодинамика идеальных газов и смесей. Основные понятия и соотношения

1.1. Основные положения

Термодинамические исследования обычно начинаются с выделения ограниченной области пространства, подлежащей рассмотрению. Содержимое этой области называется термодинамической системой. Всё то, что находится вне системы - это внешняя окружающая среда. Система отделяется от внешней среды материальной или воображаемой поверхностью - границей системы. Границам системы часто приписывают идеализированные свойства, особенно проницаемости вещества и энергии.

Границы термодинамической системы могут быть закрытыми или открытыми.

Граница закрытой системы непроницаема для вещества, поэтому в ней содержится одно и то же количество вещества, однако объём, замкнутый границей, может меняться, если границы системы подвижны. Пример закрытой системы дан на рис. 1.1.

Если границы системы проницаемы для вещества, то такая система называется открытой. Примером такой системы является теплообменник, показанный на рис. 1.2.

Если границы системы не только непроницаемы для вещества, но и препятствуют другим взаимодействиям (например, энергообмену) между системой и её внешней средой, то такая система является изолированной. Каждая изолированная система - закрытая.

Установление границ между системой и её внешней средой является необходимым, но недостаточным элементом описания системы. Система должна описываться рядом переменных, т. е. физических величин, характеризующих её свойства. Если системой является определённое количество газа, то для описания свойств этой системы задаётся несколько макроскопических переменных, например, объём и давление.

Если переменные принимают устойчивые значения, то система находится в определённом состоянии. Эти переменные, характеризующие устойчивое состояние системы, называются параметрами состояния.