G. Powietrze wilgotne

1. Sformułować prawo Daltona dla powietrza wilgotnego.

Prawo Daltona - Ciśnienie powietrza wilgotnego p (ciśnienie barometryczne) jest sumą ciśnienia powietrza suchego p_sp oraz ciśnienia pary wodnej p_pw.

2. Zdefiniować wilgotność względną wilgotnego powietrza.

Wilgotność względna powietrza φ jest to stosunek wilgotność bezwzględnej objętościowej rzeczywistej do maksymalnej w tej samej temperaturze.

3. Podać definicję zawartości wody (wilgoci) w wilgotnym powietrzu.

kg pary wodnej/kg suchego powietrza

4. Napisać równanie Clapeyrona dla wilgotnego powietrza i objaśnić parametry stanu: p oraz R.

p-ciśnienie V-objętość R-uniewersalna stała gazowa

5. Wyprowadzić wzór, pozwalający obliczyć zawartość wody w wilgotnym powietrzu, jeżeli znana jest wilgotność względna powietrza, prężność pary wodnej nasyconej w określonej temperaturze oraz ciśnienie całkowitej mieszaniny.

$$X = \frac{m_{w}}{m_{p}} = \frac{\rho_{w}V}{\rho_{p}V} = \frac{\rho_{w}}{\rho_{p}} = \frac{p_{w}}{R_{w}T}*\frac{R_{p}*T}{p_{p}} = \frac{R_{p}}{R_{w}}*\frac{p_{w}}{p_{p}} = \frac{B}{M_{p}}*\frac{M_{w}}{B}*\frac{p_{w}}{p_{p}} = 0,622\frac{\varphi*p_{s}}{p*\varphi*p_{s}}$$

6. Wykonać szkic wykresu i-X (Razina - Molliera) wilgotnego powietrza, oznaczając

charakterystyczne linie.

7. Na wykresie i –X wilgotnego powietrza przedstawić linie wilgotności względnej φ₁=0,6 φ₂=0,8.

8. Wykonać szkic wykresu i-X i oznaczyć na nim następujące przemiany:

a) ogrzewanie powietrza wilgotnego w przeponowym wymienniku ciepła,

b) przeponowe ochładzanie powietrza wilgotnego od dowolnej temperatury do temperatury niższej od temperatury nasycenia,

c) adiabatyczne ochładzanie powietrza od dowolnej temperatury do temperatury nasycenia,

d) mieszanie strumieni powietrza wilgotnego o różnych parametrach,

e) mieszanie powietrza wilgotnego z wodą lub z parą,

f) izotermiczne nawilżanie powietrza

9. Ułożyć ogólne równanie bilansu materiałowego, równanie bilansu wilgoci i bilansu cieplnego dla procesu mieszania dwóch strumieni powietrza wilgotnego o rożnych parametrach.

, gdzie

10. Ułożyć ogólne równanie bilansu materiałowego, równanie bilansu wilgoci i bilansu cieplnego dla procesu mieszania powietrza wilgotnego z wodą lub z parą wodną.

11. Omówić zastosowanie i zasadę działania higrografu.

Higrograf - higrometr samoczynnie rejestrujący zmiany wilgotności gazów.

Metody higroskopowe polegają na wykorzystaniu pewnych właściwości ciał zmieniających się pod wpływem wilgotności względnej otaczającego je powietrza. Zasada działania higrometru włosowego oparta jest na zależności zmian długości odtłuszczonego włosa ludzkiego od ilości pary wodnej zawartej w otaczającym je powietrzu. Wzrost długości włosa spowodowany jest wzrostem wilgotności względnej powietrza.

12. Omówić zastosowanie i zasadę działania psychometru Assmana.

Metody psychrometryczne polegają na wykorzystaniu zjawiska obniżania się temperatury wilgotnej powierzchni pod wpływem przepływu powietrza nie­nasyconego. W powietrzu graniczącym bezpośrednio z wilgotną tkaniną ustala się stan nasycenia parą wodną. Różnica ciśnień cząstkowych pary wodnej w warstwie granicznej i w dalszych warstwach powietrza powoduje parowane wody z tkaniny. Ciepło wymagane do odparowania jest dostarczone początko­wo kosztem obniżenia się temperatury wody zawartej w tkaninie. Z chwilą obniżenia się temperatury wody poniżej temperatury suchego termometru ota­czającego powietrza ciepło zaczyna płynąć od powietrza do wody z prędkością wzrastającą w miarę wzrostu różnicy temperatury. Po pewnym czasie natężenie przepływu ciepła od gazu do cieczy staje się równe ilości ciepła wymaganego do odparowania. Temperatura wody ustali się na pewnym poziomie, odpowia­dającym temperaturze mokrego termometru. Różnica wskazań termometru suchego i mokrego nazywana jest różnicą psychrometryczną i jest tym większa, im powietrze jest bardziej suche. Wilgotność względną powietrza wilgotnego, znając temperaturę wilgotnego i suchego termometru, odczytuje się z tablic (tab. 13 i 14) lub z wykresu (rys. III-I). Ze względu na fakt, iż tzw. stała psy­chrometryczną zależy od prędkości przepływu powietrza w pobliżu tkaniny ter­mometru mokrego, a dla psychrometru Augusta prędkość ta zależy od warunków lokalnych, wskazania tego przyrządu są mało dokładne (błąd pomiaru może wynosić nawet 15%). Ze względu na prostą budowę przyrząd ten wykorzysty­wany jest tam, gdzie występuje naturalna konwekcja powietrza. Psychrometr Assmanna jest wykorzystywany do dokładnych pomiarów wilgotności względnej oraz do wzorcowania innych przyrządów.

13. Zdefiniować pojęcie:

a) temperatura suchego termometru T_s jest to temperatura mieszaniny parowo – gazowej, wyznaczona przez zanurzenie w niej termometru, którego czujnik jest zwilżony.

b) temperatura punktu rosy T_r jest to temperatura, w której mieszanina powietrza i wody osiągnie stan nasycenia podczas chłodzenia pod stałym ciśnieniem bez kontaktu z faza ciekłą.

c) temperatura mokrego termometru T_m jest to temperatura równoważna, osiągana przez małą ilość cieczy odparowującej do dużej ilości (masy) nienasyconej mieszaniny powietrza z para wodną.