Основные характеристики воздуха, рассматриваемые при проектировании систем вентиляции

Для расчетов климатического оборудования особую важность имеют некоторые характеристики воздуха (газа), определяющие его основные свойства.

Состав воздуха

Сухой атмосферный воздух является смесью кислорода (содержание по массе 23.1%, по объему –20.99%), азота (75.55% 77.03% соответственно), инертных газов – аргона, неона и пр. (1.3% и 1.0%), водорода (1.0% и 0.01%). Кроме того, атмосферный воздух содержит водяной пар, другие газы в мизерных концентрациях и механические примеси в виде пыли.

Физические характеристики воздуха

К основным характеристикам воздуха, использующимся при расчетах систем вентиляции и кондиционирования относят:

· Температура воздуха. Измеряется в градусах Цельсия и Кельвина (^оC или К).

· Влажность воздуха – содержание в воздухе водяного пара. Рассматривают абсолютную влажность – количество водяного пара, содержащегося в 1 куб. метре воздуха и относительную - отношение (в процентах) абсолютной влажности воздуха к максимальной(насыщающей) при данных давлении и температуре

q_max.φ=100q_п/q_max .

· Влагосодержание воздуха d — отношение массы, содержащейся во влажном воздухе влаги к массе сухого воздуха:

d=D/G.

Влагосодержание может быть выражено через соответствующее парциальное давление:

d = 623 Р_п/Р_в;

d = Pп/(Pбар-Pп),

где Рп и Рв — парциальное давление соответственно влажного пара и сухого воздуха;

Рбар— барометрическое давление влажноговоздуха: Pбар=Рп + Рв.

Относительная влажность воздуха определяется по формуле:

φ= [Р_Н.М — α(t_C — t_M) Рбар]/Pн.с.,

где P_Н.С, P_Н.М— парциальное давление водяных паров, насыщающих воздух соответственно при температуре сухого воздуха и мокрого термометра, мм рт. ст.;

t_C и t_М— температура соответственно по сухому и мокрому термометру;

Рбар — полное барометрическое давление, равное(по закону Дальтона) сумме парциальных давлений воздуха и водяных паров, мм рт.ст.;

α — коэффициент зависящий от скоростидвижения воздуха:

α = 0,00001(65 + 6,75/ v),

где v — скорость воздуха, м/с.

· Температура росы t_P — это температура, при которой начинает­ся конденсация влаги из воздуха, т. е. когда Р_П—Рп,где Р_П парциальное давление насыщенного водяного пара.

· Теплоемкость воздуха — энергия, необходимая для нагрева 1 кг или 1 м³ воздуха на1°С;

Массовая теплоемкость воздуха соответственно

с = 0,24 ккал/(кг °С)

с = 0,31 ккал/(м³°С).

Теплоемкость влажного воздуха

с_вл=(с+с_n/100)/(1+d/100),

где с_п — средняя теплоемкость пара [~0,46 ккал/(кг-°С)].

· Теплосодержание влажного воздуха (энтальпия)

i_в._в =0,24 / + (594 + 0,46t)d/1000,

где t—температура воздуха, °С;

d —влагосодержание воздуха.

· Теплопроводность воздуха

λ=0.00167(1+0.00019T)T^1/2/(1+117T).

· Температурный коэффициент объемного расширения воздуха α=0,00367° С^-1, или 1/273°С^-1.

Пересчет объема воздуха для заданной температуры производится по формуле

V2= V1[(273 + t2/(273 + t1)],

где t1и t2 — температуры воздуха, соответствующие объемам V1 и V2.

· Удельный объем воздуха в зависимости от температуры и давления (м3^,/кг)

v_С.В. = 29,27 T/Р_С.В.

· Плотность воздуха представляет собой величину, обратную удельному объему (кг/м³):

γ=1/v.

При нормальной температуре влияние водяных паров на плотность воздуха ничтожно, поэтому в вентиляционной технике она может определяться по упрощенной формуле(кг/м³)

γ=0,465 Рбар/T.

При Рбар = 760 мм рт. ст. γ=353/Т;

при Рбар= 745 мм рт. ст. γ=346/T,

где Т—абсолютная температура (T = 273 + t), К.