Upload
lucian-sachelarie
View
75
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Aerul umed• In stare uscată, la suprafaţa Pământului,
aerul se compune din:– azot în proporţie volumică 79 % (în proporţie
masică 76,8 % ) – oxigen în proporţie volumică 21 % (în proporţie
masică 23,2 % )– printre altele : şi vapori de apă cu praf
• Aerul ce conţine vapori supraîncalziţi şi vapori saturaţi uscaţi se numeşte aer umed
Amestec de gaze perfecte
• Aerul este un amestec de gaze perfecte, deoarecevaporii de apă se găsesc la presiuni (partiale) foartescăzute iar temperatura amestecului de aer şi vaporieste mult superioară temperaturii de saturaţie, corespunzătoare presiuni parţiale a vaporilor de apă.
• Diferenţa faţa de un amestec de gaze perfecte este căvaporii de apă se pot condensa, iar cantitatea lor înamestec este limitată.
Trei domenii
= presiunea totală a aerului
a - presiunea aerului uscat
v - presiunea vaporilor de apă
• Se deosebesc trei domenii ale stărilor aerului umed:– aer umed nesaturat,
conţine numai vaporisupraîncălziţi
– aer umed saturat cu apă(vaporii + apă la saturatie= ceaţă)
– aer umed saturat cu apă(gheaţa + apă lichida)
va
• pumed
• p• p
ppp +=
Domenii
→< Sv pp
→>= o0t,pp sv
→<= o0t,pp sv
•aer umed nesaturat, conţine
numai vapori supraîncălziţi•aer umed saturat cu apă(vapori +apă =ceaţă)•aer umed saturat cu apă(gheaţa+apă)
Mărimi caracteristice
• Conţinut de umiditate x:
• Gaze perfecte
• Amestec de gaze:
uscataer kgumiditatekg==
a
v
mmx
TRmVpTRmVp
vvv
aaa
⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅
va ppp −=⇒
x,xpp
ppp,x
KKgJ,RKKgJR
v
v
v
v
a
+⋅=
⇒−
⋅=⇒⋅⋅=⋅⋅=
6220
62205461
287
Alte caracteristici
• conţinutul deumiditate la presiuneade saturaţie
• Gradul de saturaţie
• Umiditatea relativă
s
ss pp
p,x−
⋅= 6220=sx
( )sp
s
v
v
a
s
v
s pp
pppp
pp
xx ≅
−−
⋅==Ψ
Ψϕ ≅==s
v
s
v
pp
mm
Curba de saturaţie
• Din curba presiunii vaporilor de apă din aer rezultă că temperaturile ridicate determină presiuni desaturaţie mari, deci umiditatea relativă (gradul de saturaţie)scade.
Alte caracteristici• Volumul masic al
cantitatatii de (1+x) kg de aer umed– 1 reprezintă cantitatea
de aer uscat, – x reprezintă cantitatea
de umiditate
( )
x1pTx62205461
x1Vv x1
+
⋅+⋅=
+= +
,,
( ) s
v
v
a
vavvaa
va
pp
RRx
Tp
RxRx1
pTRmRm
mm⋅=⇒⋅
⋅++
=⋅⋅+⋅
+=ρ
•Densitatea aerului umed
Entalpia aerului umed
vvaa imim ⋅+⋅=Ι[ ]kgkJixi
mi va
ax1 ⋅⋅+=
Ι=+
( ) ( )kgkJt8612500xt0041tclxtci pvvpax1 0⋅⋅++⋅=⋅+⋅+⋅=+ ,,
Diagrama Mollier a aerului umed
xi x −+1
Pol x
1=ϕAer nesaturat
Răcirea sau încălzirea aerului umed
• Dacă se raceşte sau încălzeşte aer umed la presiune constantă, fară eliminare sau adăugire de umiditate, procesul se produce evident la un conţinut de umiditate constant (x=constant)
• Se reprezintă în diagrama i-x printr-un segment de dreaptă verticală.
Răcirea sau încălzirea aerului umed
Caracteristici
• Variaţia de umiditate
• Debit de condens
• Debit de aer uscat
• Debit de aer umed
'' xxxxx 3133 −=−=Δ
( ) ( )''aw xx
xmxxmm 31
131 1
−⋅+
=−⋅=
•••
=•
wm
=•
am
=•m
Concluzie
– căldura evacuată prin răcire(de la 1 la 3 )
– căldura necesară încălzirii aerului (3-3’-4)
– îndepărtarea apei
• prin răcire şi reîncălzire până la aceeaşi temperatură inţialăse produce uscarea aerului
( )3113 iimQ a −⋅=••
( )'a' iimQ 3443
−⋅=••
'33→
Amestecarea curenţilor de aer
( )11 1 xma +⋅•
11 xi +
( )22 1 xma +⋅•
22 xi +
( )maa xmm +⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
••121
mxi +1
Bilanţ material şi energetic
( ) ( ) ( )maaaa xmmxmxm +⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +=+⋅++⋅
••••111 212211
maaaa immimim ⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +=⋅+⋅
••••
212211
⇒−−
=−−
⇒•
•
2
1
2
1
1
2
xxxx
iiii
m
mm
m
m
m
a
a••
••
+
⋅+⋅=⇒
21
2211
aa
aam
mm
xmxmx
Concluzie
• Punctul M din diagramă
împarte segmentul în
raportul debitelor .
• Punctul M poate rezulta în
zona de ceaţa sau în zona
nesaturată.
12
•
•
1
2
a
a
m
m
Adăugirea de umiditate (umidificarea)
( )11 1 xma +⋅•
11 xi +( )22 1 xma +⋅
•
21 xi +
v
v
im•
⋅Δ
Ecuaţie de bilanţ masic şi energetic
( ) ( )( )( )⎪⎩
⎪⎨⎧
⋅=⋅Δ+⋅
+⋅=Δ++⋅•••
•••
2
111
21
21
imimim
xmmxm
avva
ava
•
•
Δ+=⇒
a
v
m
mxx 12 vixi
xxii
=ΔΔ
=−−
12
12
Reprezentarea procesului de umidificare
Dreapta de umidificare
Dreapta de umidificare
Dre
apta
de u
mid
ifica
re
x finalx initial
1=ϕ
Temă de casă• Căte un exemplu concret pentru fiecare
aplicaţie învăţată la Cap Aer umed• Un ex. de ciclu Clausius-Rankine motor
– În baza lui studiaţi numeric modalitatea de îmbunătăţire a randamentului termic
– Comentaţi rezultatul• Materializaţi ciclul cu scheme comparative,
unde să apară notaţiile folosite (T-s. i-s, p-v)– Indicaţi tabelar valorile pentru i, x, s, v, u în
punctele caracteristice
Psihrometrul Assmann
•2 termometre:
•unul umed,
•unul uscat
•izentalpa construită din
pct S (pct de saturaţie pt tumed)
intersectată cu izoterma tuscat