Понятие относительной влажности воздуха ф, широко применяемое в метрологии, кондиционировании, холодильной и других областях техники, является малопонятным термином для широкого круга людей, не знакомых с термодинамикой влажного воздуха.

Термин степень насыщения \\i более доступен пониманию, так как он определяет отношение массы влаги, находящейся в воздухе, к массе влаги, которая может находиться в насыщенном водяными парами воздухе при той же температуре. Степень насыщения v/ является универсаньной величиной. Последняя определяет состав влажного воздуха только в области ненасыщенного или насыщенного водяными парами воздуха, а степень насыщения \\i может быть использована как для гомогенной двухкомпонентной смеси, так и для гетерогенной смеси (двух- и трёхфазной системы), т. е. величина v/ может быть больше единицы: \/ >1.

Использование величины степени насыщения влажного воздуха \\f представляется рациональным и правильным, тем более, что одним из параметров, который используют для определения состояния влажного воздзаа, является влагосодержание.

Величина удельной энтальпии влажного воздуха определяется по формуле (4.4). Для ненасыщенного влажного воздуха hs„ = К. С учётом выражений (2.3) и (3.28)

При tn < 0°С энтальпия влажного ненасыщенного воздуха, имея в виду (3.30), определяется из выражения

вл.в =с.в+4чн-пло +-суб+п(-н)]- (4-17) Примеры

Пример 4.2. Ненасыщенный влажный воздух имеет температуру t = = 25°С и влагосодержание d = 0,014 кг вл/кг с.в.

Определить парциальное давление водяного парарп (при р = 101,325 кПа), относительную влажность ср, степень насыщения \/, газовую постоянную R, мольную массу рсм и удельную энтальпию h„,. При расчёте принять: /?c.B = 287,06 ДжДкг К), Rn = 461,5 ДжДкг К), р 3 = 28,964 кг/кмоль, р = 18,016 кг/кмоль, ср = 1,002кДж/(кг-К), ср = 4,19кДж/(кг-К), = 1,86 кДж/(кг К). Парциальное давление водяного пара

п = р---= 101,325---= 2,23 кПа.

" 0,6221+ J 0,6221 + 0,014

Из таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара (см. при-лож.) или по формуле (3.12) находим давление насыщенного водяного парар„

при t = 25°С

17 504•25

/7„ = 0,6112 ехр --= 3,163 кПа.

" 241,2 + 25

Относительная влажность воздуха

ф = = 1 = 0,705. 3,163

Степень насыщения

.,.0,705.Ь = 0,698. р-р 101,325-2,23

Газовая постоянная смеси

Лсм = Лев + = 287,06 + 0,014 • 461,5 = 293,5 Дж/(кг К). Мольная масса смеси

Pj,„ = Рс 3 + п = 28,964 + 0,014• 18,016 = 29,216 кг/кмоль. Удельная энтальпия определяется по формуле (4.16). Входящая в формулу температура насыщения Г„ соответствует парциальному давлению р„. Формулу (3.12) можно записать в следующем виде:

241,2 In 0,6112

17,504-In-

0,6112 Тогда при Рп = 2,23кПа

241.21„-? 17,504-In

0,6112

При н = 19,25° С

г = 2500,64 - 2,369н = 2455,04 кДж/кг.

Удельная энтальпия ненасыщенного влажного воздуха при ? = 25°С и d = 0,014кг вл/кг св

Лвл.в = 1,006- 25 + 0,014(4,19 -19,25 + 2455,04 + 1,86(25-19,25)] = 60,8 кДж/кг. Пример 4.3. Определить энтальпию влажного ненасыщенного воздуха при t = 25°С и влагосодержаний d = 0,001кг вл/кг св {р = 101,325 кПа). При расчёте принять:

=1,006кДж/(кг-К), Сп =1,924кДж/(кг-К), ср = 1,86 кДж/(кг-К),

* СВ * л п

пло = 334,11кДж/кг.

Парциальное давление водяного пара

d ... 0,001

р=р-= 101,325----= 0,1626 кПа.

" 0,6221+ rf 0,6221 + 0,001

Так как при t = 0°С давление насыщения составляет 0,61 кПа, то при давлении Рп = 0,1626 кПа температура насыщения будет отрицательной.

Используя формулу (3.12) с постоянными ал и рл Для льда, найдём температуру насыщения t„

272,881n 22,489-In

0,6112

По формуле (3.14) определяем теплоту сублимации при t„ = -15,17°С гф = 2834,75 - 0,1541 • (-15,17) = 2837,091Дж/кг .

Удельная энтальпия, согласно (4.17), йвл.в = 1,006 • 25 + 0,00l[l,924(- 15,17)- 334,11 -I- 2837,09 +1,86(25 + 15,17)] =

= 27,7кДж/кг.

4.3.2. Насыщенный влажный воздух

Насыщенный влажный воздух представляет собой двухком-понентную гомогенную парогазовую смесь, состоящзпю из сухого воздуха и насыщенного водяного пара. В этом случае парциальное давление водяного пара р„ совпадает с давлением насыщения пара Рн в смеси, т. е. р„ = /?„.. Так как давление насыщенного водяного пара зависит только от температуры р„ = /(Тн), то для определения тепловлажностного состояния насыщенного влажного воздуха достаточно знать два независимых термодинамических параметра, например, температуру и давление смеси.

Если обозначить массу насыщенного водяного пара через т„, то формулы (4.11), (4.12), (4.13) и (4.14) примут вид

d = -, н = 0,6221-, р„ = р--,

тс.в Р-Рп 0,6221 + н

0,00348, -

Рвл.в=-у-(-0,376).

Газовая постоянная и мольная масса насыщенного влажного воздуха, соответственно,

KM=Ro.B + dnRn, Цс.в=с.в + нп-Относительная влажность и степень насыщения, согласно (4.7), (4.8) и (4.15),

Фн = Ун = 1-