ng i so n: ts. hà anh tùng 1/2009 Đhbk tp hcm trinh_nhiet dong luc hoc/c7_1_khong khi am.pdf ·...
TRANSCRIPT
Chương 7 (Phần 1): KHÔNG KHÍ ẨM
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.1p.1
7.3 PP đo độ ẩm tương đối của KK ẩm
7.2 Các thông số đặc trưng của KK ẩm
Id
h
ϕρ
7.1 Khái niệm cơ bảnKK khôKK ẩm
7.4 Đồ thị KK ẩmĐồ thị t-dĐồ thị I-d
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.2p.2
7.1 Khái niệm cơ bản
KK ẩm = KK khô + hơi nước
- KK khô : hỗn hợp gồm O2 + N2KK khô được xem như khí lý tưởng ở điều kiện bình thường
Theo tính chất hỗn hợp khí:
ha ppp +=
ha TTT ==
ha GGG +=KK khô
KK ẩm (T, G, p)
Ta Ga pa
Th Gh ph Thường phân áp suất ph của hơi nước trong không khí ẩm rất nhỏ (15-20 mmHg)
- Tùy theo giá trị (Th, ph) của hơi nước trong KK ẩm
Hơi bão hòa ẩm
Hơi quá nhiệtHơi nước trong KK ẩm sẽ ở trạng thái
KK khô và KK ẩm
V = Va = Vh
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.3p.3
Ví dụ 1: xác định trạng thái của hơi nước trong KK ẩm ở các điều kiện sau
T
s
x = 1
x =
0 x = const
3 2 1
a) Không khí có nhiệt độ T = 25oC, phân áp suất của hơi nước trong KK là ph = 20 mmHg
b) Không khí có nhiệt độ T = 25oC, phân áp suất của hơi nước trong KK là ph = 35 mmHg
Đáp án: HƠI QUÁ NHIỆT
Đáp án: HƠI BÃO HÒA ẨM
?
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.4p.4
Phân loại KK ẩm: KK ẩm có thể có 1 trong 3 trạng thái
T
s
x = 1
x =
0
D B
pB= phbh
TA
pA= ph
a) KK ẩm chưa bão hòa
A
tồn tại khi chứa hơi nước ở trạng thái HƠI QUÁ NHIỆT (Điểm A) : ph < phbh
Còn có thể nhận tiếp được hơi nước
b) KK ẩm bão hòa
tồn tại khi có chứa hơi nước ở trạng thái BÃO HÒA KHÔ (Điểm B): pB = phbh
Đồ thị T-s của hơi nước trong KK ẩm
c) KK ẩm quá bão hòa
+ hơi nước
+ hơi nước
khi có chứa hơi nước ở trạng thái BÃO HÒA ẨM
(Điểm D)
Trạng thái không bền vững trở về KK ẩm bão hòa + 1 lượng nước ngưng tụ
- Giữ nhiệt độ KK không thay đổi (T= const)
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.5p.5
T
x = 1
x = 0
B
CTđs
pB= phbhKK ẩm chưa bão hòa
(trạng thái A) là trạng thái thường gặp trong thực tế
KK ẩm chưa bão hòa (A) có thể chuyển sang trạng thái KK ẩm bão hòa bằng 2 cách sau:
* Cách 1:tăng lượng hơi nước bay hơi vào KK tăng phân áp suất của hơi nước đến khi đạt trạng thái bão hòa B
Đường AB
* Cách 2: - Giữ phân áp suất của hơi nước trong KK không thay đổi (ph= const) giảm nhiệt độ không khí xuống cho đến khi đạt trạng thái bão hòa C (TC = Tđs: nhiệt độ đọng sương)
Đường AC
ATA
pA= ph
s
T
x = 1
x = 0
Tđs
ATA
p = const
s
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.6p.6
Ví dụ 2: nhiệt độ đọng sương
C
Trạng thái KK trước (A) và sau (C) khi làm lạnh
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.7p.7
7.2 Các thông số đặc trưng của KK ẩmĐộ ẩm tuyệt đối
Gh : khối lượng hơi nước chứa trong khối KK ẩm
V : Thể tích khối KK ẩm
Chú ý: a) độ ẩm tuyệt đối không quan trọng bằng độ ẩm tương đốib) Vì phân áp suất của hơi nước trong KK ẩm rất nhỏ có
thể xem hơi nước trong KK ẩm là khí lý tưởng.
TRGVp hhh =
Ví dụ 3: tính khối lượng hơi nước chứa trong 1m3 KK ẩm nếu biết KK ẩm có nhiệt độ 25oC và phân áp suất của hơi nước là ph = 15 mmHg
( )gkg
TRp
TRph
hhhhh 15015.0
27325*18
8314
10*75015 5
==+
==⇒= ρρ
hay TRp hhh ρ=
)/( 3mkgVGh
h =ρpt (1)
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.8p.8
Độ ẩm tương đối
==hbh
h
GG
ϕKhối lượng hơi nước đang chứa trong khối KK
Khối lượng hơi nước TỐI ĐA có thể chứa trong khối KK ở trạng thái bão hòa
(%)
Chú ý: Độ ẩm tương đối càng nhỏ KK càng có khả năng nhận thêm hơi nước bốc hơi vào
Ví dụ: bảng độ ẩm tương đối của tp HCM
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
74 71 71 74 81 84 84 85 86 85 82 78( )%ϕ
* Công thức tính ϕ
TRVpTRVp
GG
hhbh
hh
hbh
h
//
==ϕhbh
h
pp
=ϕ (%) pt (2)
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.9p.9
hbh
h
pp
=ϕ* Ý nghĩa công thứcT
s
x = 1
x =
0
B
phbh
ATA
ph Muốn xác định phbh tại nhiệt độ T
Từ nhiệt độ T (oC) tra bảng “Nước và hơi nước bão hòa” theo nhiệt độ
Áp suất phbh
Ví dụ 4: KK ẩm ở áp suất p = 1bar, nhiệt độ 25oC có phân áp suất của hơi nước là ph = 15 mmHg Hỏi độ ẩm tương đối của KK là bao nhiêu ?
T = 25oC tra bảng “Nước vàhơi nước bão hòa”theo nhiệt độ %6363.0
7.2315
===ϕ
phbh = 0.03166 (bar) = 23.7 mmHg
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.10p.10
Độ chứa hơi Khối lượng hơi nước trong khối KK ẩm
Khối lượng không khí khô trong khối KK ẩm==
a
h
GG
d
( kg/kga )
Ta có: TRVp
Gh
hh =
TRVp
Ga
aa =
188314
298314
a
h
h
a
a
h
pp
RR
pp
d ==
h
h
ppp
d−
= 622.0
với p = pa + ph
Ví dụ 5: KK ẩm ở áp suất p = 1bar, nhiệt độ 25oC có độ ẩm tương đối Hỏi độ chứa hơi d của KK ẩm là bao nhiêu ?
6.0=ϕ
T = 25oC phbh = 0.03166 (bar) akgkgd /012.003166.0*6.01
03166.0*6.0622.0 =−
=
hayhbh
hbh
ppp
dϕ
ϕ−
= 622.0 (kg/kga)pt (3)
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.11p.11
Entanpi của KK ẩm: trong kỹ thuật thường tính Entanpi của 1 kg KK khô và d kg hơi nước chứa trong (1+d) kg KK ẩm
ih (kJ/kgh): entanpi của hơi nước có trong KK ẩm
ia (kJ/kga): entanpi của KK khô có trong KK ẩm( )ha idiI *+=
Nếu qui ước chọn điểm gốc tại t = 0oC và p = 101.325 kPa thì:
tia 006.1=
tih 84.177.2500 +=với t (oC) : nhiệt độ KK ẩm
( ) dttI 84.177.2500006.1 ++=
( ) dttI 22500 ++≈
Ví dụ 6: KK ẩm ở áp suất p = 1bar, nhiệt độ 25oC có độ ẩm tương đối Xác định Entanpi I của KK ẩm ?
6.0=ϕ
Từ Ví dụ 5 d = 0.012 kg/kga ( ) 6.55012.025*2250025 =++=I(kJ/kga)
(kJ/kga) pt (4)
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.12p.12
7.3 Nhiệt độ nhiệt kế ướt và phương pháp đo độẩm tương đối của KK
* Để xác định độ chứa hơi d và độ ẩm tương đối ϕ của KK ẩm phải dùngphương pháp đo gián tiếp : Phương pháp NHIỆT KẾ ƯỚT
Nhiệt độ nhiệt kế KHÔtk (oC)
Nhiệt độ nhiệt kế ƯỚTtư (oC)
Dòng KK ẩm Bấc nhúng nước
- Nhiệt độ dòng KK ẩm được đo bằng tk
- tư là nhiệt độ của bấc nhúng nước, tư phụ thuộc vào tốc độ bay hơi của nước vào KK ẩm quanh bấc
( )uk ttf −=ϕ
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.13p.13
Độ chứa hơi d của dòng KK ẩm được tính bằng công thức:
( )nuh
ukupa
iirdttc
d−
+−= kg/kga
với:cpa : nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí khô kgKkJc pa /1≈
tư, tk : nhiệt độ nhiệt kế ướt và nhiệt kế khô (oC)
r : tra từ bảng hơi nước bão hòa ứng với tưih : entanpi của hơi nước trong KK ẩm ứng với nhiệt độ tk kh ti 84.177.2500 +=inư : entanpi của nước trên bấc ứng với nhiệt độ tư )/(18.4 kgkJti unu =
dư : độ chứa hơi của KK ẩm bão hòa trên bề mặt bấc ứng với nhiệt độ tư 1
)(
1622.0−
=
uhbh
u
tpp
d
)(622.0 khbh tpp
dd
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
+=ϕ
Ví dụ 7: tham khảo Ví dụ 7.1 trong sách “Nhiệt động lực học kỹ thuật”
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.14p.14
Tóm tắt các công thức quan trọng về KK ẩm
hbh
h
hbh
h
pp
GG
==ϕ
- Độ ẩm tương đối
(%)
Muốn xác định phbh tại nhiệt độ T
Từ nhiệt độ T (oC) tra bảng “Nước và hơi nước bão hòa” theo nhiệt độ Áp suất phbh
h
h
ppp
d−
= 622.0
chú ý: p = pa + ph
hayhbh
hbh
ppp
dϕ
ϕ−
= 622.0 (kg/kga)
- Độ chứa hơi
- Entanpi của KK ẩm
( ) dttI 22500 ++≈ (kJ/kga) với t (oC) : nhiệt độ KK ẩm
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.15p.15
7.4 Đồ thị KK ẩmĐể giải các bài toán về KK ẩm, ngoài các công thức tính
toán, chúng ta còn có thể giải bằng phương pháp dùng đồ thị.
Thường sử dụng 1 trong 2 loại đồ thị sau:
Đồ thị I-d Đồ thị t-dhoặc
Nguyên tắc sử dụng:
Từ 2 thông số nào đó đã biết của KK ẩm trong số Độ ẩm tương đối ϕ (%)
Nhiệt độ t (oC)Phân áp suất hơi nước ph
Độ chứa hơi d (g/kga)
Entanpi KK ẩm I (kJ/kga)Xác định được VỊ TRÍcủa KK ẩm trên đồ thị
Các thông số còn lại
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.16p.16
Đồ thị I-d của KK ẩmEn
tanp
i I(k
cal/k
g K
K k
hô)
Độ chứa hơi d (g/kg KK khô)
p h(m
mH
g)d1
p h1
ϕ = 5%
ϕ = 100%
ϕ = 20%
ϕ = 60%
I = const
t = const
- Ví dụ 8: KK ẩm ở 25oC có ϕ = 60%
t = 25oCϕ = 60%I = ?
d = ?- Tìm nhiệt độ đọng sương tđsvà nhiệt độ nhiệt kế ướt tư
tđs
ϕ = 60%t = 25oC
ϕ = 60%
t = 25oC
ϕ = 100%
I = const
tưϕ = 100%
I = const
Đồ thị t-d của KK ẩm
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.17p.17
Nhiệt độ t (oC)
Độ
chứa
hơi
d (g
/kg a
)
Entanp
i I (kJ
/kga)
ϕ = 100 %
ϕ = 60 %
tk = 25oCtđs tư
d = const
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.18p.18
Phòng 5m x 5m x 3m
T = 25 oC
p = 100 kPa
ϕ = 75 %
Bài tập 1:Xác định:
- Độ chứa hơi d (g/kga)
- Entanpi I (kJ/kga)
- Khối lượng hơi nước trong phòng
- Tính lại d và I bằng cách dùng đồ thị I-d.
Bài tập 2: 10 m3 không khí ẩm ở áp suất p1 = 1 bar, nhiệt độ t1 = 20oC, nhiệt độ đọng sương tđs = 10oC. Xác định độ ẩm tương đối ϕ , độ chứa hơi d, entanpi I và khối lượng không khí ẩm G.
BÀI TẬP
BÀI GIẢIBài tập 1:
T = 25oC phbh = 0.03166 bar
Suy ra:
ah
h kgkgpp
pd /015.0
023745.01023745.0622.0622.0 =
−=
−=
ph = ϕ ∗ phbh = 0.023745 bar
( ) akgkJdttI /25.63015.0*)25*22500(2522500 =++=++≈
kgTRVp
Gh
hh 294.1
)27325(*18
83143*5*5*10*023745.0 5
=+
==
Đồ thị I-d akggd /15≈
aa kgkJkgkcalI /63/15 =≈
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
p.19p.19