ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

СВОЙСТВА ВОЗДУХА И ПРОЦЕССЫ ИЗМЕНЕНИЯ ЕГО СОСТОЯНИЯ

В результате бытовых и технологических процессов в воздух помещений поступают вредные выделения («вредности»). Вредностя­ми в вентиляционной технике собирательно называется избыточное количество в помещении тепла, влаги, газов, паров и пыли, носителем которых (за исключением лучистого тепла) является воздух. Таким образом, воздух — это основная рабочая среда процесса вентиляции.

I § 6. СВОЙСТВА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

Свойства воздуха определяются его тепловлажностным состоя­нием, газовым составом и содержанием вредных газов, паров и пыли.

Окружающий нас атмосферный воздух является смесью газов. Он практически всегда бывает влажным. Водяные пары в отличие от дру­гих составляющих смеси могут находиться в воздухе как в церегре - том, так и в насыщенном состоянии. Сухая часть влажного воздуха обычно содержит 78% по объему азота, около 21% кислорода, около 0,03% углекислоты, незначительное количество инертных газов (аргон, неон, гелий, ксенон, криптон), водорода, озона и др.

Согласно закону Дальтона каждый газ в смеси, занимая весь объ­ем, имеет свое парциальное давление р, а сумма этих давлений рав­на полному барометрическому давлению В смеси;

5 = (ш. 1)

В системе СИ давление измеряется в паскалях (Па), в системе МКГСС — в кгс/м2 или в мм рт. ст.

Отдельный газ в объеме смеси V, м3, имеет TeMnepaiypv смеси Т, К, и находится под своим парциальным давлением pi, Па. Характе­ристическое уравнение Клапейрона для 1 кг массы произвольного і-то газа в смеси имеет вид

NtiRT КГ

Где пи — масса t-ro газа, кг; R — универсальная газовая постоянная; Мі — моляр­ная масса газа, кг/моль; v» — количество молей газа в смеси.

Универсальная газовая постоянная в системе СИ #==8,314Х XI О3 Дж/(моль-К). В системе МКГСС при измерении давления в кгс/м2 #=848 кгс-м/(моль-°С) „или при измерении давления в мм рт. ст. R = 62,37 мм рт. ст. м3/(моль-°С).

При расчете вентиляции влажный воздух удобно рассматривать как бинарную смесь (смесь двух газов), состоящую из водяных паров (газа с молярной массой Мп=18 кг/моль) и сухого воздуха (условно­го однородного газа с молярной массой Мс. в=29 кг/моль). Баромет­рическое давление В в этом случае равно сумме парциальных давле­ний сухого воздуха рс. в и водяного пара рп:

В = рс* + рп. (III. 3)

Уравнение состояния удобно записать, пользуясь понятиями плот­ности сухого воздуха и водяного пара р*, кг/м3, и их газовой посто­янной Ri, Дж/(кг-К) [кгс-м/(кг-°С)]:

Щг R

Для сухого воздуха плотность рс. в, кг/м3, согласно уравнениям (III.2) и (II1-4), равна:

(ІП.5)

Величина рс. в при атмосферном давлении (одна физическая ат­мосфера равна 101 325 Па, или 760 мм рт. ст., или 10 333 кгс/м2), когда рс. ъ = В, составляет

ВМс. в 101325-29 353

Рсв=------------------------------------------ = ------------------ ~ ----- . (III.6)

Гсв RT 8,3X4-103 Г Г

При стандартных условиях, за которые в вентиляционной технике приняты давление в одну физическую атмосферу и температура в 20°С (293 К), плотность рс. в равна 1,2 кг/м3.

При другом давлении рсъ, Па, и температуре Т, К, плотность су­хого воздуха

Рс. в= 1,2 — « 0,35. 10 , (ІЇІ.7)

TOC o "1-3" h z гсв ' Т 101 325 Т

Или, если давление измеряется в мм рт. ст.,

Рс.8=1.22|^=0,46^. (ШГ)

Плотность водяного пара в воздухе рп, кг/м3, по аналогии с выводом формулы (III.6) при атмосферном давлении равна:

219

Рп - у • №1.8)

Эта величина так же, как и рс. в в формуле (II 1.7), изменяется пря­мо пропорционально давлению ра, под которым находится водяной пар, и обратно пропорционально температуре Т.

Плотность влажного воздуха рв может быть определена как плот­ность сухого воздуха и водяного пара, находящихся в смеси под свои­ми парциальными давлениями рс. в-~ри=В:

Рс в Мс-в , Рп Мп ВМс. в Рп рп

Рв= ——--------------- + = ------------ КГ в~ n)^Pc-B~RT (Мсв~Мп)- (Ш-9)

При измерении давления в Па плотность влажного воздуха рв равна:

ШІЛ., (ШЛ0)

А при измерении давления в мм рт. ст.

353 0» 176 рп Рв = — —------------------------------------------- . (III. 10 )

Из формулы (III.9) следует важный вывод о том, что плотность влажного воздуха меньше плотности сухого воздуха.

При обычных условиях в помещении, когда давление водяного па­ра равно приблизительно 15 мм рт. ст., доля второго члена в формуле (III.9), учитывающего разницу плотности влажного и сухого воздуха, при прочих равных условиях составит всего 0,75% величины рс в. По­этому в инженерных расчетах в тех случаях, когда качественное разли­чие плотностей сухого и влажного воздуха не имеет значения, обычно считают, что рв~рс в-

При изменении свойств воздуха в вентиляционном процессе коли­чество его сухой части остается неизменным, поэтому принято все по­казатели тепловлажностного состояния воздуха относить к 1 кг сухой части влажного воздуха.

Влажность воздуха характеризуется массой содержащегося в нем водяного пара. Массу водяного пара в килограммах, приводящегося на 1 кг сухой части влажного воздуха, называют влагосодержанием воздуха d кг/кг. Величина d" равна:

Dt=s _Рп_ = ^вРп = (ШЛ1)

Рев /?пРсв МсвРсв fi—Рп

Значение d' обычно является малой дробью, поэтому в расчетах удобнее выражать влагосодержание d в граммах влаги на 1 кг сухой части влажного воздуха; тогда формула (111.11) приобретает вид:

D = 1000 d' - 623 Рп. (III. 12)

B-Pn

Влагосодержание воздуха может быть различным, однако его максимальное значение при заданной температуре строго определено полным насыщением воздуха водяными парами. В связи с этим для характеристики степени увлажненности воздуха удобно пользоваться показателем относительной влажности воздуха ф. Величина ф равна отношению парциального давления рп водяного пара в ненасыщенном влажном воздухе к парциальному давлению рн п водяного пара в на­сыщенном влажном воздухе при одной и той же температуре:

' Ф = —. (III. 13)

Рнп

Величина ф показывает в процентах или в долях единицы степень насыщенности воздуха водяными парами по отношению к состоянию полного насыщения.

При относительной влажности 100% воздух полностью насыщен водяными парами, и его называют насыщенным влажным воздухом. Водяные пары в этом случае находятся в насыщенном состоянии. При ф<100% воздух содержит водяные пары в перегретом состоянии, и его называют ненасыщенным влажным воздухом.

Давление водяного пара, находящегося в насыщенном состоянии, зависит только от температуры. Его значение определяют эксперимен­тальным путем и приводят в специальных таблицах. Имеется ряд фор­мул, аппроксимирующих зависимость ря ш Па или мм рт. ст, от t, °С. Например, для области положительных температур ее можно прибли­зительно выразить в Па:

Рнп = 479+(11,52+ 1,62 О2 (III. И)

Или в мм рт. ст.:

Рнп = 3,58 + (1 + 0,14 О2- (111.14')

Пользуясь понятием относительной влажности воздуха ф, влагосо­держание воздуха [формула (III.12)] можно определить как

D = 623 ФРн" . (III. 15)

Я-ФРн п

Теплоемкость сухого воздуха сс в и теплоемкость водяного пара сп в обычном для вентиляционного процесса диапазоне температур можно считать постоянными и равными:

Ссв= 1,005 кДж/(кг-К); сП = 1,8 кДж/(кг К) (система СИ);

Сс в = 0,24 ккал/(кг-°С); сп = 0,43 ккал/(кг-°С) (система МКГСС).

О*

Здесь и далее теплоемкость и энтальпия рассматриваются как удельные тепловые величины.

Энтальпию сухого воздуха /св при t~0°C принимают равной нулю, и тогда энтальпия /с в при произвольной температуре t равна:

Ic. n = cCBt. (III. 16)

Удельная теплота парообразования для воды при /=0°С равна 1=2500 кДж/кг, или 597,3 ккал/кг, и энтальпия пара /п во влажном воздухе при этой температуре равна I.

Энтальпия водяного пара в воздухе /п, кДж/кг или ккал/кг, при произвольной температуре t составляет:

/п = 2500+ 1,81 (III. 17)

Или

/п = 597,3 + 0,43 I. (III. 17')

Энтальпия влажного воздуха I складывается из энтальпии сухой его части и энтальпии водяного пара. Энтальпия /, отнесенная к 1 кг су­хой части влажного воздуха, кДж/кг или ккал/кг, при произвольной температуре t и влагосодержании d равна:

/= 1,005 / + (2500+ 1,80 d! 1000 (III. 18)

Или

/ = 0,24 t + (597,3 + 0,431) d/1000. (III. 18')

Если ввести характеристику теплоемкости влажного воздуха, кДж/ /(кГ'К) или ккал/(кг-°С), равную:

Св= 1,005+ 1,8 dj 1000 (III. 19)

Или

Св = 0,24 + 0,43d/1000, (III. 19')

Тогда

I — c&t + Id! 1000. (III. 20)

Если в результате конвективного теплообмена воздуху передается явное тепло, то он Нагревается — его температура повышается. Энталь­пия воздуха изменяется в результате изменения его температуры. При поступлении в воздух водяных паров с той же температурой (при подаче пара от внешних источников) ему передается в основном скрытое тепло парообразования. Энтальпия воздуха при этом также возрастает, но в результате изменения энтальпии водяного пара, находящегося в воз­духе. Температура воздуха при этом остается неизменной.

Кроме характеристик тепловлажностного состояния, свойства воз­духа, как было сказано ранее, определяются содержанием в нем газов и паров вредных веществ. Содержание этих вредных веществ в милли­граммах обычно относят к 1 м3 воздуха. Их концентрацию обозначают буквой С с индексом, указывающим наименование вещества, и выра­жают в мг/м3.

Содержание пыли в воздухе обычно оценивают в мг/м3 или в г/кг.

При расчете современных вентиляционных систем важно также знать содержание в воздухе пахнущих веществ, степень его озонирова­ния, содержание в нем отрицательно заряженных легких ионов кислоро­да и ир. Освещение этих вопросов дается в специальной литературе.

ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

Что дороже: теплый пол или радиаторы

Перед покупкой любого товара или оборудования помимо выбора подходящих технических и эксплуатационных характеристик, а также сравнения преимуществ и недостатков встает вопрос цены. Конечно, если покупатель — олигарх или арабский шейх, …

Обогрев пола нагревательными матами — что важно знать

Греющие маты - система обогрева напольного покрытия, которая проста по своей конструкции, но имеет много нюансов. Все об этих тонкостях можно узнать в статье

Циркуляционные насосы для отопления

Равномерное распределение тепла по квартире или дому зависит от правильно оборудованной системы отопления качественно подобранных агрегатов. Эта задача стает перед большинством людей, которые задались целью создать уют в доме. Современный …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.