close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

699.Определение параметров влажного воздуха описание лабораторной работы по курсу Методы эксперементальной физики.

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Федеральное агентство по образованию
Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского
УДК 537.222
ББК В 333.213я73
О62
Рекомендовано к изданию
редакционно-издательским советом ОмГУ
О62
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
Описание лабораторной работы
по курсу «Методы экспериментальной физики»
Определение параметров влажного воздуха: описание лабораторной работы по курсу «Методы экспериментальной физики» / сост. В.Н. Сергеев. – Омск: Изд-во ОмГУ, 2005. – 12 с.
Определены содержание, форма, объем и порядок проведения
лабораторной работы. Включены необходимые теоретические
сведения, даны методические рекомендации, обеспечивающие ее
выполнение.
Для студентов физического факультета.
УДК 537.222
ББК В 333.213я73
© Омский госуниверситет, 2005
Изд-во ОмГУ
Омск 2005
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
mп p п µ п
.
(4)
=
mв
pв µ в
Воспользуемся законом Дальтона для смеси идеальных газов:
Лабораторная работа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
d=
Цель работы: изучить основные характеристики влажного
воздуха, способы их экспериментального определения и расчета аналитическими методами и с использованием i-d диаграммы.
Принадлежности: психрометр, психрометрическая таблица,
таблица свойств насыщенного водяного пара (по температурам), i-d
диаграмма.
Общие теоретические сведения
Параметрами, характеризующими состояние влажного воздуха,
являются:
а) Влагосодержание d – масса водяных паров (кг), приходящихся на 1 кг сухого воздуха:
d=
mп
.
mв
(1)
Единица измерения влагосодержания кг пара . Величину вла-
кг воздуха
госодержания можно определить из уравнения состояния идеального
газа (уравнение Менделеева – Клапейрона).
Запишем это уравнение отдельно для сухого воздуха и для водяного пара:
p вV =
p пV =
mв
µв
mп
µп
RT ,
(2)
RT .
(3)
Здесь индексом в помечены параметры, относящиеся к сухому
воздуху, а индексом п – величины, характеризующие водяной пар.
Объем и температура влажного воздуха общие для обеих компонент
смеси, поэтому они не индексированы. Разделив выражение (3) на (2),
получим формулу для влагосодержания:
3
B = pв + pп ,
(5)
где B – давление смеси, равное атмосферному (барометрическому)
давлению В ≈ 105 Па; pв – парциальное давление сухого воздуха в
смеси; pп – парциальное давление паров воды. Тогда, с учетом того,
что молярные массы сухого воздуха и паров воды, соответственно,
равны µв = 0,029 кг/моль; µп = 0,018 кг/моль, получим расчетную формулу для влагосодержания:
d = 0,622
pп
.
B − pп
(6)
б) Абсолютная влажность – масса водяных паров (кг), содержащихся в 1 м3 влажного воздуха. По своей размерности ( кг ) абсо-
м3
лютная влажность представляет собой плотность водяных паров в
воздухе. Поэтому обозначается той же буквой, что и плотность вещества ρ. Абсолютная влажность не может превосходить по величине
некоторого максимально возможного значения, которое имеет влажность воздуха в состоянии насыщения ρ н.
в) Относительная влажность ϕ – отношение абсолютной
влажности воздуха к абсолютной влажности воздуха в состоянии насыщения при данной температуре ϕ = ρ . Относительная влажность
ρн
является величиной безразмерной ϕ < 1. Часто относительную влажность выражают в процентах. Относительная влажность может также
определяться по отношению парциальных давлений паров во влажном воздухе pп и в состоянии насыщения pнас.
p
(7)
ϕ= п .
p нас.
Давление насыщенного пара зависит от температуры и определяется по таблице насыщенного пара (табл. 2, с. 9).
г) Энтальпия влажного воздуха, отнесенная к 1 кг сухого воздуха, равна сумме энтальпий водяных паров и сухого воздуха:
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
i = ic.в. + i’’d,
где i’’ – энтальпия водяных паров при температуре воздуха.
Энтальпию водяных паров обычно находят с помощью эмпирических соотношений. С учетом этого эмпирическая формула для
энтальпии влажного воздуха выглядит следующим образом:
(8)
i = cpt + (2500 + 1,974t)d, кДж/кг сухого воздуха.
Здесь сp – удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении при температуре t 0С в кДж/кг град. При комнатной температуре можно принять ср = 1 кДж/кг град.
Устройство и принцип действия психрометра
Устройство психрометра показано на рис. 1. (с. 6) Психрометр
состоит из двух жидкостных термометров, один из которых измеряет
температуру сухого воздуха, а чувствительный элемент второго покрыт увлажненной тканью. Психрометр снабжен вентилятором, который обдувает воздухом чувствительные элементы термометров.
Вентилятор приводится во вращение с помощью пружины часового механизма.
При работе с психрометром необходимо смочить водой ткань,
покрывающую «мокрый» термометр – 1, завести часовой механизм
(вентилятор при этом начинает вращаться и обдувать воздухом чувствительные элементы термометров). Сухой термометр – 2 – покажет
температуру окружающего воздуха (tc), а «мокрый» – более низкую
температуру (tм), так как испарение влаги с поверхности ткани, покрывающей чувствительный элемент термометра, будет приводить к
его охлаждению. Для определения относительной влажности по показаниям сухого и «мокрого» термометров используется психрометрическая таблица (табл. 1, с. 8), в которой по вертикали приведены
значения температур «мокрого» термометра, а по горизонтали – разность показаний сухого и «мокрого» термометров. Величину относительной влажности φ находят на пересечении строки, соответствующей температуре «мокрого» термометра, и столбца, соответствующего разности температур.
5
tc
tм
2
1
Рис. 1. Устройство психрометра:
1 – «мокрый» термометр; 2 – сухой термометр
i-d диаграмма
Характеристики влажного воздуха можно рассчитывать по
формулам, приведенным выше, либо определять с использованием i-d
диаграммы (рис. 2).
Поясним с помощью i-d диаграммы процесс сушки материала.
Начальное состояние воздуха отмечено точкой 1, получающейся на
пересечении изотермы t1 и линии относительной влажности ϕ1. Этому
состоянию соответствует влагосодержание d1 и энтальпия i1. Затем
воздух нагревается в калорифере до температуры t2. Влагосодержа6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ние при этом не изменяется, а энтальпия увеличивается до значения
i2. Энергозатраты на нагрев 1 кг воздуха составят:
Порядок выполнения работы
q = i2 – i1.
1. Ознакомиться с устройством и принципом действия психрометра (рис. 1).
2. Измерить относительную влажность воздуха с помощью
психрометра.
3. Определить с помощью i-d диаграммы влагосодержание d и
энтальпию i.
4. Провести графический (с помощью i-d диаграммы) и аналитический расчеты процесса нагрева 1 кг воздуха до 100 0С и последующий расчет адиабатного процесса испарения воды в воздух, при
котором температура воздуха снижается до 70 0С.
5. Определить затраты тепла в расчете на 1 кг воздуха и количество влаги, поглощаемой 1 кг воздуха в процессе адиабатного испарения воды. Вычислив необходимый расход воздуха для испарения
10 кг воды и тепла на нагрев всего этого воздуха до 100 0С.
5. Сравнить результаты графического и аналитического расчетов.
i
i2
(9)
t2
2
φ3
t3
3
φ1
i1
t1
1
d1
d3
d
Рис. 2. i-d диаграмма влажного воздуха:
1 – начальное состояние воздуха; 2 – состояние воздуха на входе
в сушильную камеру; 3 – состояние воздуха
на выходе из сушильной камеры
Процесс сушки протекает при постоянной энтальпии (линия 2 – 3). В процессе сушки влага из материала переходит в воздух,
и его влагосодержание увеличивается до значения d3. Разность влагосодержаний (d3 – d1) показывает количество влаги, перешедшей в 1 кг
воздуха в процессе сушки. Для испарения 1 кг влаги из просушиваемого материала требуется количество воздуха, равное:
1 .
(10)
g=
d 3 − d1
7
Таблица 1
Психрометрическая таблица
tм
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Разность показаний сухого и «мокрого» термометров
1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8
79 69 60 51 43 35
80 70 61 53 45 38 31
81 72 63 55 48 41 35 28
81 73 65 57 50 43 37 31
82 74 66 59 52 46 40 34 29
83 75 68 61 54 48 42 37 32 27
84 76 69 63 56 50 45 39 34 29
84 77 70 64 58 52 47 40 37 32 28
85 78 72 65 60 54 49 44 39 35 30
79 73 67 61 56 51 46 41 37 33 29
80 74 68 63 57 53 48 43 39 35 32 28
81 75 69 64 59 54 50 45 41 37 34 30
81 76 70 65 60 56 51 47 43 40 36 33 29
82 76 71 66 62 57 53 49 45 41 38 35 32 29
83 77 72 67 63 59 54 51 47 43 40 37 34 31
83 78 73 68 64 60 56 52 48 45 42 38 35 33
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Окончание табл. 1
tм
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
1
Разность показаний сухого и «мокрого» термометров
1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5
84 79 74 69 65 61 57 53 50 46 43 40 37
84 79 75 70 66 62 58 55 51 48 45 42 39
85 80 76 71 67 63 59 56 53 49 46 43 41
85 81 76 71 68 64 61 57 54 51 48 45 42
81 77 72 69 65 62 58 55 52 49 46 44
82 78 73 70 66 63 59 56 53 50 47 45
82 78 74 71 67 64 60 57 55 52 49 46
83 79 74 71 68 65 61 58 56 53 50 48
83 79 75 72 69 65 62 59 57 54 51 49
83 80 76 73 70 66 63 60 58 55 52 50
84 80 76 73 70 67 64 61 58 56 53 51
84 81 77 74 71 68 65 62 59 57 54 52
85 81 77 74 71 68 65 63 60 58 55 53
85 81 78 75 72 69 66 64 61 58 56 54
85 82 78 76 72 70 67 64 62 59 57 55
82 79 76 73 70 68 65 62 60 58 55
83 79 76 73 71 68 66 63 61 58 56
83 79 77 74 71 69 66 64 61 59
83 80 77 74 72 69 67 64
84 80 78 75 72 70
8
35
36
38
40
41
42
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
Контрольные вопросы
1. Как определяется давление насыщенного пара?
2. Как с помощью i-d диаграммы определить точку росы?
3. Чем объясняется различие результатов аналитического и графического расчетов характеристик влажного воздуха?
4. Чем характеризуется процесс сушки влажного материала?
Список рекомендуемой литературы
1. Теплотехника / А.П. Баскаков и др. М., 1991.
2. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача.
М., 1980.
3. Теплотехника / А.В. Щукин и др. М.: Теплотехника, 1973.
Таблица 2
Зависимость давления насыщенного пара от температуры
t, 0С
0
5
10
15
20
25
30
35
p · 105 Па
0,006108
0,008718
0,012271
0,01704
0,02337
0,03167
0,04241
0,05622
t, 0С
40
45
50
55
60
65
70
80
9
p · 105 Па
0,07375
0,09582
0,12335
0,15741
0,1992
0,2501
0,3116
0,4736
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учебное издание
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
Описание лабораторной работы
по курсу «Методы экспериментальной физики»
Составитель
Сергеев Владимир Николаевич
Технический редактор Е.В. Лозовая
Редактор Е.В. Коськина
Подписано в печать 18.04.05. Формат бумаги 60х84 1/16
Печ. л. 0,75. Уч.-изд. л. 0,7. Тираж 50 экз. Заказ 150.
Издательство ОмГУ
644077, г. Омск-77, пр. Мира, 55а, госуниверситет
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
16
Размер файла
234 Кб
Теги
физики, описание, метод, воздух, влажного, определение, работа, 699, эксперементальной, курс, лабораторная, параметры
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа