Додатковий матеріал до лекції №2

СОСТАВ ВОЗДУХА
Атмосферный воздух – это смесь газов, входящих в состав сухого воздуха (в основном,
азота и кислорода), с водяным паром. Из-за незначительного количества водяного пара
влажный воздух относится к идеальным газам и практически точно подчиняется всем
законам термодинамики идеального газа.
Количество влажного воздуха определяется его массой М, которая складывается из массы
сухого воздуха Мв и массы водяного пара Мп.
Объем влажного воздуха V измеряется в куб.м. В составе влажного воздуха как сухой
воздух, так и пар занимают тот же объем, что и вся паровоздушная смесь.
Масса воздуха, перемещаемая за единицу времени, называется массовым расходом G,
измеряемым в кг/с или в кг/час, а перемещаемый объем – объемным расходом L,
измеряемым в куб.м./с или в куб.м./час.
Газообразное состояние воздуха описывается параметрами состояния.
Параметры состояния воздуха
Температура воздуха измеряется в кельвинах (К) или градусах Цельсия. Соотношение
между температурами следующее:
t = T – 273,15K,
Здесь t – температура по Кельвину, Т – температура по Цельсию.
Давление влажного воздуха p измеряется в Па и кратных единицах (кПА, МПа).
Барометрическое давление влажного воздуха рб равно сумме парциальных давлений
сухого воздуха рв и водяного пара рп:
рб = рв + рп.
Парциальное давление сухого воздуха или водяного пара может быть определено по
уравнению Клапейрона:
p = MRT/(Vm).
Здесь R – универсальная газовая постоянная, равная 8314 Дж/(кмоль*К), m – молярная
масса сухого воздуха (29 г/моль) или водяного пара (18 г/моль).
Плотность влажного воздуха ro (кг/куб.м.) представляет собой отношение массы влажного
воздуха к объему этой смеси.:
Ro = M / V = Mв / V + Mп / V
Плотность влажного воздуха можно определить по формуле:
Ro = 3.488 рб / Т – 1.32 рп / Т.
Удельный вес влажного воздуха w (Н/куб.м.) представляет собой отношение веса
влажного воздуха к объему паровоздушной смеси. Плотность и удельный вес связаны
зависимостью:
Ro = w / g, где g – ускорение свободного падения, равное 9.81 м в секунду за секунду.
Абсолютная и относительная влажность
Влажность воздуха (содержание в воздухе водяного пара) характеризуется двумя
величинами – абсолютной и относительной влажностью.
Абсолютная влажность воздуха – количество водяного пара в граммах, содержащееся в 1
куб.м. воздуха.
Относительная влажность воздуха j, выраженная в процентах, – отношение
парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе, к парциальному
давлению насыщенного водяного пара:
J = (рп / рнп)*100%
Парциальное давление водяного пара (Па) в насыщенном влажном воздухе можно найти
из выражения:
Lg рпн = 2.125 + (156 + 8.12t) / (236 + t).
Здесь t – температура насыщенного влажного воздуха (град. Цельсия).
Температура (точка) росы – это температура, при которой парциальное давление водяного
пара, содержащегося во влажном воздухе, равно давлению насыщенного водяного пара
при той же температуре. При температуре росы начинается конденсация влаги из воздуха.
Влагосодержание влажного воздуха d (г/кг) – это отношение массы водяного пара Мп к
массе сухой части воздуха Мв.
Влагосодержание влажного воздуха можно выразить через давление влажного воздуха и
его составляющих и относительную влажность:
D = 622рп / (рб – рп) = 6.22 jрпн / (рб – jрпн/100).
Теплоемкость воздуха
Удельная теплоемкость влажного воздуха с, кДж/(кг*град. Цельсия) – это количество
теплоты, требуемой для нагрева 1 кг смеси сухого воздуха и водяных паров на 1 градус, и
отнесенное к 1 кг сухой части воздуха:
С = св + спd / 1000.
Здесь св – средняя удельная теплоемкость сухого воздуха, принимаемая в интервале
температур от 0 до 100 градусов Цельсия равной 1.005 кДж/(кг*град. Цельсия), сп –
средняя удельная теплоемкость водяного пара, равная 1.8 кДж/(кг*град. Цельсия).
Для практических расчетов при проектировании систем отопления, вентиляции и
кондиционирования воздуха допускается применять удельную теплоемкость влажного
воздуха с = 1
Источник: 1 мбар = 102 к/м3