Определение температуры точки росы

При охлаждении влажного воздуха возможна конденсация паров воды. С этим явлением мы сталкиваемся, когда запотевают окна или появляются капли воды на трубопроводе с холодной водой.

Рассмотрим закрытую систему, содержащую некоторое количество влажного воздуха, который охлаждается при постоянном давлении от температуры Т_х до Т₂ (рис. 10.6).

Первоначально вода находится в состоянии перегретого пара, точка 1. При изобарном охлаждении на участке 1— d состав влажного воздуха не изменяется, p_vX =x_vXp. Точка d лежит па линии насыщенного пара, это точка росы. В точке росы парциальное давление водяного пара равно давлению насыщенного пара. Температура пара в этой точке равна температуре насыщенного пара. При дальнейшем охлаждении состав пара будет меняться, поскольку охлаждение сопровождается конденсацией воды. В конечном состоянии система будет состоять из влажного воздуха и жидкой фазы при температуре Т₂. При этом свойства пара соответствуют точке 2, т. е. состоянию насыщенного пара при температуре Т₂, парциальное давление паров воды в точке 2 меньше давления паров в точке 1, p_s2 < p_v. Свойства жидкости соответствуют точке 3, т. е. состоянию насыщенной жидкости при температуре Т₂. Парциальное давление паров убывает вследствие конденсации воды, а поскольку количество воздуха остается неизменным, молярная доля водяного пара во влажном воздухе убывает.

В примере ниже рассмотрено охлаждение влажного воздуха при постоянном давлении.

Пример 10.1.

Влажный воздух массой 1 кг при температуре 21 °C, давлении 1 бар и относительной влажности 70% изобарно охлаждается до 5 °C. Определите массовое паросодержанис исходной системы, температуру точки росы и количество сконденсированной воды.

Решение.

p_sX находим в таблице, при 2 ГС p_sX = 0,2 487 бар;

Точка росы соответствует температуре насыщенного пара при давлении р_гЛ. Из таблиц термодинамических свойств водяного пара находим температуру на линии насыщения для давления 0,1 741 бар — t_poCbl = 15,3°С.

Масса конденсата равна разности между количеством воды во влажном воздухе в начальный и конечный моменты,.

Определим, сколько воды содержится в 1 кг влажного воздуха. Масса влажного воздуха 1 кг,.

откуда.

Масса сухого воздуха

Далее определим m_v2. Давление насыщенного пара при температуре 5 °C равно 0,872 бар, паросодержание в точке 2 равно.

Находим массу конденсата.

В состоянии 2 степень сухости парожидкостной смеси равна Относительная влажность влажного воздуха равна 100%.