5705
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Е.С. Козлов, И.П. Грималовская, С.С. Козлов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ
(включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Вентиляция и кондиционирование»
для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01. Строительство
направленность (профиль) Теплогазоснабжение и вентиляция
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Е.С. Козлов, И.П. Грималовская, С.С. Козлов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ
(включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Вентиляция и кондиционирование»
для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01. Строительство
направленность (профиль) Теплогазоснабжение и вентиляция
Нижний Новгород
2022
УДК 697.94
Козлов Е.С. Определение параметров влажного воздуха : учебно- методическое пособие / Е.С. Козлов, И.П. Грималовская, С.С. Козлов; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 23 с. : ил. – Текст : электронный.
В методических указаниях даются рекомендации и последовательность выполнения исследований, приведены основные закономерности и расчетные формулы для обработки результатов измерений.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ по выполнению лабораторных работ (включая рекомендации по организации самостоятельной работы)по
дисциплине «Вентиляция и кондиционирование» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль)
Теплогазоснабжение и вентиляция
©Е.С. Козлов, И.П. Грималовская, С.С. Козлов
©ННГАСУ, 2022.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
Цель работы: освоение основ экспериментальных исследований и получение практических навыков по определению относительной влажности воздуха.
1. Безопасность труда при работе в лабораторных условиях
1.1.Общие требования безопасности.
1.1.1.К самостоятельной работе в лаборатории допускаются студенты,
прошедшие инструктаж по безопасной работе на имеющихся в ней установках и приборах (подтверждается личной подписью в журнале по технике безопасности).
1.1.2.Необходимо выполнять правила внутреннего распорядка.
1.1.3.Характеристика вредных факторов.
1.1.4.Лаборатория должна быть оборудована огнетушителем, аптечкой,
а студент ознакомлен с правилами использования огнетушителя и правилами эвакуации на случай пожара.
1.1.5.Студенты должны быть ознакомлены с правилами оказания первой доврачебной помощи.
1.1.6.Запрещено курение в помещении лаборатории.
1.1.7.Ответственность за нарушение студентом требований инструкции
безопасности несут преподаватель и лаборант.
1.2.Требования безопасности перед началом работы.
1.2.1.Рабочее место не должно загромождаться посторонними предметами (сумками, портфелями и т.п.).
1.2.2.Рабочее место должно быть чистым.
1.2.3.Должны быть в наличии все имеющиеся в перечне методических пособий по лабораторным работам исходные материалы, приборы и инструменты.
1.2.4.Все приборы должны находиться в исправном состоянии и быть проверены лаборантом.
1.2.5.Помещение должно соответствовать общим требованиям
безопасности по ГОСТам производственной санитарии (хорошо проветрено, не загромождено случайными предметами и оборудованием).
1.3.Требования безопасности во время работы.
При работе с электронагревательными и электроизмерительными приборами запрещается:
-самостоятельно производить присоединение приборов к щиткам питания;
-включать собранную схему до проверки руководителем лабораторных работ или лаборантом;
-самостоятельно производить переключение в схемах, находящихся под напряжением;
-открывать крышки измерительных приборов без разрешения руководителя лабораторных работ или лаборантом.
1.4.Требования безопасности по окончании работ.
1.4.1.Отключить электронагревательные и электроизмерительные приборы от электрической сети.
1.4.2.Освободить рабочее место в лаборатории (не оставлять тетрадей,
бумаг и т.п.), протереть влажной, а затем сухой тряпкой.
1.5.Порядок сдачи рабочего места.
1.5.1.После окончания лабораторных работ, демонтажа установки и
очистки рабочего места сдать рабочее место руководителю работ или лаборанту.
1.5.2.Известить преподавателя обо всех нарушениях и недостатках,
обнаруженных в процессе проведения лабораторных работ
1.6.Требования безопасности в аварийных ситуациях.
1.6.1В случае обнаружения неисправности электропроводки (искрение, нарушение изоляции) немедленно сообщить руководителю лабораторных работ.
1.6.2В случае ожога от нагревательных приборов сообщить немедленно руководителю работ и принять меры по оказанию первой помощи.
1.6.3При травмировании, ожоге, порезе оказать первую помощь пострадавшим, вскрыв и использовав содержимое аптечки, а при необходимости вызвать скорую помощь.
2.Оборудование и материалы: психрометры, дистиллированная вода, пипетка.
Примечание: студент должен быть ознакомлен с характеристиками применяемых приборов, руководствуясь их паспортами.
3. Краткие теоретические сведения
Психрометрический метод определения относительной влажности воздуха основан на определении температур сухого и мокрого термометров.
Температура сухого термометра - температура исследуемой паровоздушной смеси.
Температура мокрого термометра - температура, которую принимает
насыщенная паровоздушная смесь в процессе испарения при условии сохранения постоянной энтальпии воздуха, равной начальной.
Такая формулировка температуры мокрого термометра основывается на следующем. Когда насыщенный воздух соприкасается с поверхностью воды, то происходят процессы взаимосвязанного тепломассопереноса – в направлении более низкого потенциала переносятся как теплота, так и влага. Если температура ненасыщенного воздуха окажется выше
температуры воды, а температура воды - выше температуры точки росы, то перенос теплоты будет происходить от воздуха к поверхности воды, а перенос влаги - от поверхности воды в воздух (поскольку парциальное давление водяных паров над поверхностью воды будет больше, чем в окружающем воздухе).
В рассматриваемых условиях температура воздуха будет понижаться вследствие происходящего теплообмена, а отдаваемая при этом воздухом явная теплота будет затрачиваться на испарение влаги. Испарившаяся влага поступит в окружающий воздух, в результате чего увеличится его влагосодержание и парциальное давление водяных паров.
Поступающие в воздух водяные пары за счет скрытой теплоты восстанавливают энтальпию воздуха примерно до начального значения,
поскольку отданная воде явная теплота возвращается обратно в воздух в скрытом виде (энтальпия водяного пара). Такие процессы испарения принято называть адиабатическими.
Пользуясь выражением энтальпии влажного воздуха, рассмотрим физическую сущность понятия мокрого термометра.
Допустим, что параметры начального состояния воздуха (перед вступлением в контакт с поверхностью воды) соответственно равны I1 , d1 и t1. Тогда выражение энтальпии влажного воздуха можно будет записать в следующем виде:
I |
=1,005t |
+1,8068t |
|
d1 |
+ 2500 |
|
d1 |
|
(1) |
|
|
|
|
||||||
1 |
1 |
1000 |
1000 |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||
Обозначим параметры |
воздуха |
в |
конце |
процесса |
испарения |
соответственно I2 , d2= dн и t2= tм
где tм - температура мокрого термометра и dн - влагосодержание при полном насыщении. Тогда можно написать:
I |
|
= I |
+ dн − d1 t |
|
=1,005t |
|
+1,8068t |
|
dн |
+ 2500 |
|
dн |
(2) |
|
|
|
м 1000 |
1000 |
|||||||||
|
2 |
1 |
1000 |
м |
|
м |
|
|
|
Вследствие того, что температура воздуха t1 выше температуры воды tм, воздух станет отдавать явную теплоту, в результате чего величина 1,005t в выражении (1) будет уменьшаться, и это снижение температуры будет продолжаться до тех пор, пока воздух не примет состояния
насыщения при температуре t2= tм. |
|
|
||
Увеличение влагосодержания |
воздуха приводит |
к увеличению |
||
последнего слагаемого 2500 |
d1 |
выражении (1) до |
величины, при |
|
1000 |
|
которой d1= dн
Таким образом, процесс испарения сопровождается частичным переходом явной теплоты, содержащегося в воздухе, в скрытую теплоту.
Второе слагаемое |
1,8068t |
d1 |
в выражении (1) изменяется |
1000 |
весьма незначительно, поскольку с уменьшением температуры воздуха от t1 до tм одновременно возрастает его влагосодержание от d1 до dн. Если пренебречь начальной энтальпией испарившейся воды, имеющей обычно малую величину, то с достаточным приближением можно считать, что I1=I2, вследствие чего этот процесс и получил название адиабатического
Температуры сухого и мокрого термометров измеряют психрометром. В измерительной практике нашли применение два различных по конструкции психрометра: психрометр Августа и психрометр Ассмана.
Психрометр Августа (рис.1) состоит из двух одинаковых термометров. Один из этих термометров служит для измерения температуры воздуха tс и называется сухим термометром, а его показания - температурой воздуха по сухому термометру. Другой термометр служит для измерения температуры воздуха по мокрому термометру. Ртутный резервуар этого термометра обернут батистом, непрерывно смачиваемым водой (свободный конец батиста опущен в небольшой сосуд с водой),
которая поднимается по батисту, как по фитилю. Такой термометр с влажным резервуаром называют мокрым или влажным термометром.
1. – корпус
2. – сухой термометр
3. – мокрый термометр
4. – ткань
5. – сосуд с водой
рис.1- психрометр Августа
Следует заметить, что температура, показываемая мокрым термометром, не соответствует в точности действительной температуре адиабатического испарения, а обычно несколько выше ее. Эта ошибка в показании мокрого термометра объясняется тремя причинами:
1.Происходит передача теплоты от окружающего воздуха через пограничных слой, прилегающий к ртутному шарику термометра;
2.На показания термометра влияет радиация от окружающих предметов, имеющих температуру более высокую, чем tм;
3.Незначительная часть теплоты передается через выступающий
столбик ртути, если он не покрыт смоченной тканью.
Ошибку в показании мокрого термометра можно значительно уменьшить, если защитить ртутный резервуар мокрого термометра от радиации и сообщить воздуху, омывающему шарик термометра, большие скорости.
Влияние скорости воздуха сказывается в том, что при увеличении ее повышается интенсивность испарения воды с мокрого шарика. Поэтому количество тепла, которое затрачивается на испарение воды с поверхности мокрого шарика, будет значительно больше при больших скоростях, чем при малых, по сравнению с тем количеством теплоты, которое
дополнительно сообщается шарику мокрого термометра тремя указанными выше путями. Следовательно, ошибки в показаниях мокрого термометра значительно уменьшаются при больших скоростях воздуха. Поэтому, для
более точного определения относительной влажности воздуха применяется психрометр Ассмана (рис.2)
1. – сухой термометр
2. – мокрый термометр
3. – оправа – каркасные планки
4. – боковая защита мокрого
термометра 5. – боковая защита сухого
термометра 6. – воздухопроводная трубка
7. – аспирационная головка
8. – резиновые уплотнения
9. – резиновые уплотнения
10. – колпак
11. – резиновая груша с пипеткой
12. – зажим
13. – стержень
рис.2- психрометр Ассмана
Прибор состоит из двух однотипных ртутных термометров «1» и «2», закрепленных в специальной оправе, имеющей заводной механизм с вентилятором (аспиратор), протягивающим воздух около резервуаров термометров.