curs15 aer umed

22
Aerul umed In stare uscată, la suprafaţaPământului, aerul se compune din: – azot în proporţie volumică 79 % (în proporţie masică 76,8 % ) – oxigen în proporţie volumică 21 % (în proporţie masică 23,2 % ) – printre altele : şi vapori de apă cu praf Aerul ce conţine vapori supraîncalziţi şi vapori saturaţi uscaţi se numeşte aer umed

Upload: lucian-sachelarie

Post on 15-Aug-2015

84 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Curs15 aer umed

Aerul umed• In stare uscată, la suprafaţa Pământului,

aerul se compune din:– azot în proporţie volumică 79 % (în proporţie

masică 76,8 % ) – oxigen în proporţie volumică 21 % (în proporţie

masică 23,2 % )– printre altele : şi vapori de apă cu praf

• Aerul ce conţine vapori supraîncalziţi şi vapori saturaţi uscaţi se numeşte aer umed

Page 2: Curs15 aer umed

Amestec de gaze perfecte

• Aerul este un amestec de gaze perfecte, deoarecevaporii de apă se găsesc la presiuni (partiale) foartescăzute iar temperatura amestecului de aer şi vaporieste mult superioară temperaturii de saturaţie, corespunzătoare presiuni parţiale a vaporilor de apă.

• Diferenţa faţa de un amestec de gaze perfecte este căvaporii de apă se pot condensa, iar cantitatea lor înamestec este limitată.

Page 3: Curs15 aer umed

Trei domenii

= presiunea totală a aerului

a - presiunea aerului uscat

v - presiunea vaporilor de apă

• Se deosebesc trei domenii ale stărilor aerului umed:– aer umed nesaturat,

conţine numai vaporisupraîncălziţi

– aer umed saturat cu apă(vaporii + apă la saturatie= ceaţă)

– aer umed saturat cu apă(gheaţa + apă lichida)

va

• pumed

• p• p

ppp +=

Page 4: Curs15 aer umed

Domenii

→< Sv pp

→>= o0t,pp sv

→<= o0t,pp sv

•aer umed nesaturat, conţine

numai vapori supraîncălziţi•aer umed saturat cu apă(vapori +apă =ceaţă)•aer umed saturat cu apă(gheaţa+apă)

Page 5: Curs15 aer umed

Mărimi caracteristice

• Conţinut de umiditate x:

• Gaze perfecte

• Amestec de gaze:

uscataer kgumiditatekg==

a

v

mmx

TRmVpTRmVp

vvv

aaa

⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅

va ppp −=⇒

x,xpp

ppp,x

KKgJ,RKKgJR

v

v

v

v

a

+⋅=

⇒−

⋅=⇒⋅⋅=⋅⋅=

6220

62205461

287

Page 6: Curs15 aer umed

Alte caracteristici

• conţinutul deumiditate la presiuneade saturaţie

• Gradul de saturaţie

• Umiditatea relativă

s

ss pp

p,x−

⋅= 6220=sx

( )sp

s

v

v

a

s

v

s pp

pppp

pp

xx ≅

−−

⋅==Ψ

Ψϕ ≅==s

v

s

v

pp

mm

Page 7: Curs15 aer umed

Curba de saturaţie

• Din curba presiunii vaporilor de apă din aer rezultă că temperaturile ridicate determină presiuni desaturaţie mari, deci umiditatea relativă (gradul de saturaţie)scade.

Page 8: Curs15 aer umed

Alte caracteristici• Volumul masic al

cantitatatii de (1+x) kg de aer umed– 1 reprezintă cantitatea

de aer uscat, – x reprezintă cantitatea

de umiditate

( )

x1pTx62205461

x1Vv x1

+

⋅+⋅=

+= +

,,

( ) s

v

v

a

vavvaa

va

pp

RRx

Tp

RxRx1

pTRmRm

mm⋅=⇒⋅

⋅++

=⋅⋅+⋅

+=ρ

•Densitatea aerului umed

Page 9: Curs15 aer umed

Entalpia aerului umed

vvaa imim ⋅+⋅=Ι[ ]kgkJixi

mi va

ax1 ⋅⋅+=

Ι=+

( ) ( )kgkJt8612500xt0041tclxtci pvvpax1 0⋅⋅++⋅=⋅+⋅+⋅=+ ,,

Page 10: Curs15 aer umed

Diagrama Mollier a aerului umed

xi x −+1

Pol x

1=ϕAer nesaturat

Page 11: Curs15 aer umed

Răcirea sau încălzirea aerului umed

• Dacă se raceşte sau încălzeşte aer umed la presiune constantă, fară eliminare sau adăugire de umiditate, procesul se produce evident la un conţinut de umiditate constant (x=constant)

• Se reprezintă în diagrama i-x printr-un segment de dreaptă verticală.

Page 12: Curs15 aer umed

Răcirea sau încălzirea aerului umed

Page 13: Curs15 aer umed

Caracteristici

• Variaţia de umiditate

• Debit de condens

• Debit de aer uscat

• Debit de aer umed

'' xxxxx 3133 −=−=Δ

( ) ( )''aw xx

xmxxmm 31

131 1

−⋅+

=−⋅=

•••

=•

wm

=•

am

=•m

Page 14: Curs15 aer umed

Concluzie

– căldura evacuată prin răcire(de la 1 la 3 )

– căldura necesară încălzirii aerului (3-3’-4)

– îndepărtarea apei

• prin răcire şi reîncălzire până la aceeaşi temperatură inţialăse produce uscarea aerului

( )3113 iimQ a −⋅=••

( )'a' iimQ 3443

−⋅=••

'33→

Page 15: Curs15 aer umed

Amestecarea curenţilor de aer

( )11 1 xma +⋅•

11 xi +

( )22 1 xma +⋅•

22 xi +

( )maa xmm +⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

••121

mxi +1

Page 16: Curs15 aer umed

Bilanţ material şi energetic

( ) ( ) ( )maaaa xmmxmxm +⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=+⋅++⋅

••••111 212211

maaaa immimim ⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=⋅+⋅

••••

212211

⇒−−

=−−

⇒•

2

1

2

1

1

2

xxxx

iiii

m

mm

m

m

m

a

a••

••

+

⋅+⋅=⇒

21

2211

aa

aam

mm

xmxmx

Page 17: Curs15 aer umed

Concluzie

• Punctul M din diagramă

împarte segmentul în

raportul debitelor .

• Punctul M poate rezulta în

zona de ceaţa sau în zona

nesaturată.

12

1

2

a

a

m

m

Page 18: Curs15 aer umed

Adăugirea de umiditate (umidificarea)

( )11 1 xma +⋅•

11 xi +( )22 1 xma +⋅

21 xi +

v

v

im•

⋅Δ

Page 19: Curs15 aer umed

Ecuaţie de bilanţ masic şi energetic

( ) ( )( )( )⎪⎩

⎪⎨⎧

⋅=⋅Δ+⋅

+⋅=Δ++⋅•••

•••

2

111

21

21

imimim

xmmxm

avva

ava

Δ+=⇒

a

v

m

mxx 12 vixi

xxii

=ΔΔ

=−−

12

12

Page 20: Curs15 aer umed

Reprezentarea procesului de umidificare

Dreapta de umidificare

Dreapta de umidificare

Dre

apta

de u

mid

ifica

re

x finalx initial

1=ϕ

Page 21: Curs15 aer umed

Temă de casă• Căte un exemplu concret pentru fiecare

aplicaţie învăţată la Cap Aer umed• Un ex. de ciclu Clausius-Rankine motor

– În baza lui studiaţi numeric modalitatea de îmbunătăţire a randamentului termic

– Comentaţi rezultatul• Materializaţi ciclul cu scheme comparative,

unde să apară notaţiile folosite (T-s. i-s, p-v)– Indicaţi tabelar valorile pentru i, x, s, v, u în

punctele caracteristice

Page 22: Curs15 aer umed

Psihrometrul Assmann

•2 termometre:

•unul umed,

•unul uscat

•izentalpa construită din

pct S (pct de saturaţie pt tumed)

intersectată cu izoterma tuscat