Газообразные охлаждающие среды

Характеристика воздуха как охлаждающей среды

 

Для процессов охлаждения современная промышленность использует обычный атмосферный воздух.

Воздух представляет собой смесь нескольких газов: кислорода – около 23,0 %; азота – около 76,0 %; аргона – около 1,0 %; углекислоты – около 0,05 %. Кроме этого в воздухе содержится некоторое количество водяных паров и твердые частицы – пыль.

В качестве охлаждающей среды используют воздух с определенными параметрами: температурой, влажностью, скоростью движения и степенью чистоты. Правильное сочетание этих параметров обеспечивает получение продукции высокого качества продолжительного срока хранения и обеспечивает высокую производительность холодильной установки.

В дальнейшем будем рассматривать воздух как смесь газов, которая состоит из сухой части и водяных паров. Влажность воздуха зависит, как известно, от степени насыщенности его водяными парами. В свою очередь содержание в воздухе водяных паров – степень насыщения – зависит от температуры воздуха и барометрического давления. В ненасыщенном водяными парами воздухе пар будет находиться в перегретом состоянии, так как температура его будет выше температуры насыщенного пара при заданном парциальном давлении.

Для характеристики влагосодержания воздуха используют понятия его абсолютной и относительной влажности.

Абсолютная влажность – это весовое количество в г, кг водяного пара, содержащееся в 1 кг абсолютно сухого воздуха (г/кг, кг/кг).

Из газовых законов (уравнение Менделеева-Клайперона) известно, что  кг влажного воздуха при атмосферном давлении занимают тот же объем , м³, что и 1 кг сухого воздуха при парциальном давлении  и  кг водяного пара при парциальном давлении водяного пара. Общее давление воздуха , составляет

 

                                        .                                                      (3)

 

На основании газовых законов можем составить уравнение газового состояния отдельно для сухого воздуха и для содержащихся в нем водяных паров. Для одного и того же объема влажного воздуха и одной и той же температуры уравнения газового состояния примут вид

 

                                      ,                                              (4)

                                      ,                                               (5)

 

где  - масса воздуха и пара, кг;

 - универсальная газовая постоянная для водяного пара и воздуха соответственно (463 кДж/(кг·К) и 287 кДж/(кг·К);

 - температура водяного пара и воздуха соответственно, °С.

 

На основании закона Дальтона

 

, .

 

Разделив уравнение (4) на уравнение (5) почленно, получим

                                         ,                                                   (6)

 

где  - влагосодержание  влажного воздуха, кг/кг/

 

Тогда, из уравнения (6) можно выразить влагосодержание или абсолютную влажность влажного воздуха , кг/кг, являющуюся его расчетным параметром

 

                                    .                 (7)

 

Выразим парциальное давление воздуха из уравнения (3) и подставим полученное выражение для в уравнение (7)

 

                                   ,                                                       (8)

                                   .                                                   (9)

Анализ формулы (9) показывает, что влагосодержание влажного воздуха зависит только от парциального давления содержащихся в нем водяных паров. Каково может быть максимальное влагосодержание водяных паров в воздухе? Для ответа на этот вопрос необходимо вспомнить определение понятия «относительная влажность» воздуха, а также формулу для ее расчета.

Относительная влажность воздуха , %, представляет собой отношение парциального давления содержащихся в нем водяных паров к парциальному давлению водяных паров воздуха в стадии насыщения при тех же условиях – атмосферном давлении и температуре

                                         ,                                                (10)

 

где - парциальное давление насыщенного водяного пара.

 

Выразим парциальное давление водяных паров , содержащихся во влажном воздухе из выражения (10)

 

                                               .                                            (11)

Подставим полученное выражение (11) в формулу (9), получим

 

                                         .                                    (12)

 

Теперь из формулы (12) мы можем определить, каким может быть максимальное влагосодержание влажного воздуха, то есть влагосодержание при

 

                            .                    (13)

Таким образом, максимальное влагосодержание воздуха пропорционально парциальному давлению водяных паров в стадии насыщения, оно постоянно при данных условиях (температуре и барометрическом давлении) и является в стадии насыщения функцией температуры:

 

                                            .                                                 (14)

 

Пользуясь уравнениями (12) и (13) можно рассчитать любой входящий в них параметр.

 

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 364; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!