1. Entalpia powietrza wilgotnego

Entalpia czyli zawartość ciepła jest to termodynamiczna funkcja stanu będąca stosunkiem energii zawartej w czynniku termodynamicznym do jego masy.

Na wartość entalpii powietrza wilgotnego główny wpływ mają następujące czynniki:

- temperatura powietrza suchego,

- stopień zawilżenia powietrza.

5.1. Entalpia powietrza wilgotnego - wyprowadzenie wzoru

Chcąc wykonać obliczenia cieplne przemian zachodzących w powietrzu wilgotnym musimy znać wartość jego entalpii, jej wyznaczenie umożliwia wzór:

kJ/kg dla
tj. wilgotności powietrza poniżej 100%

gdzie:

h_(1+X) - entalpia (1+X) kg powietrza wilgotnego, kJ/kg,

h_a - entalpia właściwa powietrza suchego, kJ/kg,

- entalpia właściwa pary wodnej, kJ/kg,

X - stopień zawilżenia powietrza kg/kg,

X^II - stopień zawilżenia powietrza nasyconego parą wodną, kg/kg.

Entalpia powietrza suchego jako gazu doskonałego jest zależna wyłącznie od jego temperatury i wyznacza się ją wzorem:

kJ/kg

gdzie:

c_pa - pojemność cieplna powietrza suchego, kJ/(kgK),

t_s - temperatura powietrza suchego, ºC.

W warunkach kopalnianych, z uwagi na małe różnice temperatur, dla pojemności cieplnej powietrza suchego można przyjąć następujące założenie:

kJ/(kgK)

Na podstawie powyższego można uprościć wzór na entalpię powietrza świeżego do postaci:

kJ/kg

Entalpia pary wodnej jest drugą składową wartości entalpii powietrza wilgotnego, w celu jej wyznaczenia należy posłużyć się wzorem:

kJ/kg

gdzie:

r - ciepło parowania wody w temperaturze 0ºC, kJ/kg,

- pojemność cieplna pary wodnej przegrzanej pod stałym ciśnieniem, kJ/(kgK),

t_s - temperatura powietrza suchego, ºC.

Powyższy wzór można uprościć poprzez podstawienie stałych wartości cieplnych:

kJ/kg

kJ/(kgK)

Entalpie pary wodnej można zatem wyznaczyć z uproszczonego wzoru:

kJ/kg

Na podstawie powyższych zależności i uproszczeń wartość entalpii powietrza wilgotnego można obliczyć ze wzoru:

kJ/kg

gdzie:

t_s - temperatura powietrza suchego, ºC,

X - stopień zawilżenia powietrza kg/kg.

5.2. Entalpia powietrza przesyconego wilgocią

Od powyższego wzoru na entalpię powietrza wilgotnego odstępuje się w przypadku gdy w powietrzu woda występuje również w stanie innym niż gazowy, tj. gdy zachodzi relacja:

gdzie:

X - stopień zawilżenia powietrza kg/kg,

X^II - stopień zawilżenia powietrza nasyconego parą wodną, kg/kg.

Spełnienie powyższego warunku zachodzi dla stanów:

- zamglenia powietrza,

- przesycenia powietrza wilgocią z mgłą lodową.

Dla zamglenia powietrza, tj. gdy w powietrzu występuje woda w stanie ciekłym, entalpię wyznacza się ze wzoru:

kJ/kg

gdzie:

t_s - temperatura powietrza suchego, ºC,

X - stopień zawilżenia powietrza kg/kg,

X^II - stopień zawilżenia powietrza nasyconego parą wodną, kg/kg.

Natomiast w przypadku wystąpienia wody w stanie stałym w postaci mgły lodowej:

kJ/kg

gdzie:

t_s - temperatura powietrza suchego, ºC,

X - stopień zawilżenia powietrza kg/kg,

X^II - stopień zawilżenia powietrza nasyconego parą wodną, kg/kg.

---