Свойства атмосферного воздуха

Сухой воздух представляет собой однородную смесь нескольких газов (по массе): 75,55% азота, 23,1% кислорода, 1,35% инертных и прочих газов. Соотношение количеств этих компонентов в атмосферном воздухе стабильно. Атмосферный воздух всегда содержит также некоторое количество водяных паров. Смесь сухого воздуха с водяными парами называется влажным воздухом. Количество водяных паров, содержащихся во влажном воздухе, может меняться в значительных пределах. Влажный воздух можно рассматривать с точностью, достаточной для расчетов систем вентиляции, как смесь двух идеальных газов — сухого воздуха и водяного пара.

Барометрическое давление атмосферного воздуха Ръ, — это сумма парциальных давлений сухой его части св) и водяного пара (Рв.п). Р& = Рс.в + Лз.п- В качестве единицы измерения барометрического давления воздуха принят паскаль. Значение парциального давления компонента смеси в состоянии полного насыщения называют парциальным давлением насыщения Рн или упругостью насыщенных паров.

Относительная влажность (ф) паровоздушной смеси представляет собой отношение парциального давления водяных паров Ръ.п при заданной температуре к парциальному давлению насыщения Рн при той же температуре и определяется по формуле

Ф = (Л,п/Л,)Ю0%. (5.1)

Для насыщенного воздуха ф = 100%. Относительную влажность воздуха в помещении нормируют. Для жилых и общественных помещений относительная влажность считается приемлемой в пределах от 30 до 70%.

Влагосодержанием воздуха называют количество водяного пара, приходящееся на 1 кг сухой части влажного воздуха, т.е.

6 = (М,п / Мс.в) г/кг сухого воздуха, (5.2)

где МВЛ1 — масса водяных паров, г; Мс.в — масса сухого воздуха, равная 1 кг. На влагосодержание паровоздушной смеси влияет барометрическое давление, при котором находится эта смесь:

б = 622Рв.п/(Р6в.п)г/кг. (5.3)

Плотность влажного воздухавв) равна массе 1 м смеси, состоящей из сухой части воздуха и водяных паров. Поскольку рв п меньше рс в, плотность сухого воздуха при одинаковом барометрическом давлении и одинаковой температуре больше плотности влажного воздуха, но эта разница невелика.

Массовая теплоемкость влажного воздуха представляет собой количество теплоты, которое необходимо затратить, чтобы нагреть на один градус 1 кг сухой части влажного воздуха и приходящееся на их долю количество водяных паров. Удельная (массовая) теплоемкость влажного воздуха составит

Ср = Сс.в + Св.п

где Сс в — массовая теплоемкость сухого воздуха (средняя для температур в интервале 0 °С—100 °С св =1,0048 кДж/кг • К); Св п — массовая теплоемкость водяного пара (Св п. =1,8068 кДж/кг • К). Для практических расчетов вторым членом Съпб /1000 можно пренебречь.

Объемная теплоемкость влажного воздуха (Су) — это количество теплоты, которое необходимо затратить, чтобы нагреть на один градус 1 м3 влажного воздуха. При температуре 0 °С и барометрическом давлении 1000 гПа объемная теплоемкость влажного воздуха составляет 1,29 кДж/м3. С изменением температуры и давления объемная теплоемкость влажного воздуха меняется пропорционально его объемной массе. Поэтому при определении расходов теплоты на нагрев воздуха или его охлаждение удобнее пользоваться массовой теплоемкостью.

Теплосодержание (энтальпия) влажного воздуха Jкл массой (/ + 4/Ю00) кг равно сумме теплоты, содержащейся в 1 кг сухой части влажного воздуха /с в = сс.в/ и в (1/ 1000кг водяных паров Ув п = + + Св.пО ^//1000, где г = 2500 кДж/кг — скрытая теплота парообразования 1 кг воды при температуре 0 °С. Подставив значение Jc в и Ув п имеем:

Увл = 1,005/ + (2500 + 1,8060^/1000, кДж/кг. (5.5)

За начало отсчета теплосодержания влажного воздуха (Увл, = 0) условно принимают теплосодержание воздуха при температуре равной 0 °С. Это означает, что при температуре влажного воздуха ниже 0 °С его теплосодержание может иметь отрицательное значение. Из уравнения (5.5) следует, что теплосодержание влажного воздуха зависит от его температуры и количества содержащейся в нем влаги (влагосодержания).

Температурой точки росы (/р) влажного воздуха называется температура, до которой нужно охладить ненасыщенный воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении постоянного влагосодержания. При понижении температуры влажного воздуха еще ниже начинается конденсация пара (выпадает роса) в объеме паровоздушной смеси, и появляется туман.

Температура мокрого термометра (/м) — температура, которую принимает влажный воздух на стадии полного насыщения в процессе испарения воды, без подвода теплоты извне при постоянном теплосодержании.

Строго говоря, теплосодержание насыщенного воздуха увеличивается на ту часть теплоты, которая вносится с водяными парами. Однако это приращение весьма незначительно. Температуру мокрого термометра можно определить по «мокрому» термометру (ртутный баллон такого термометра обернут батистовым фитилем, смоченным водой). Температура, показываемая «мокрым» термометром, обычно несколько выше истинного ее значения за счёт теплоты, поступающей из окружающего воздуха. С увеличением подвижности воздуха интенсивность испарения воды с поверхности мокрого батиста возрастает. Так, при изменении скорости воздуха от 0 до 2,0 м/с ошибка уменьшается с 14 до 1%.

Значения /, (1, У, ф, /р, /м, Рв п — это параметры состояния влажного воздуха, характеризующие его тепловые и влажностные свойства. Следует отметить, что только / и й могут изменяться произвольно, независимо одна от другой, хотя эти изменения имеют определенный предел. Каждому конкретному сочетанию I и 6 соответствуют определенные числовые значения всех остальных параметров.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >