1/2009
Chương 7 (Phần 1): KHÔNG KHÍ ẨM
KK khô
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
KK ẩm
(cid:190) 7.1 Khái niệm cơ bản
ρ h ϕ d
I
(cid:190) 7.2 Các thông số đặc trưng của KK ẩm
(cid:190) 7.3 PP đo độ ẩm tương đối của KK ẩm
Đồ thị t-d
(cid:190) 7.4 Đồ thị KK ẩm
p.1p.1
Đồ thị I-d
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
7.1 Khái niệm cơ bản (cid:190) KK khô và KK ẩm
- KK khô : hỗn hợp gồm O2 + N2
KK ẩm = KK khô + hơi nước
T
=
=
T a
T h
KK khô được xem như khí lý tưởng ở điều kiện bình thường
+
=
KK ẩm (T, G, p)
a GGG
h
Theo tính chất hỗn hợp khí:
KK khô
p
p
p
=
+
Ta Ga pa
a
h
Th Gh ph
V = Va = Vh
Thường phân áp suất ph của hơi nước trong không khí ẩm rất nhỏ (15-20 mmHg)
Hơi bão hòa ẩm
p.2p.2
Hơi nước trong KK ẩm sẽ ở trạng thái Hơi quá nhiệt - Tùy theo giá trị (Th, ph) của hơi nước trong KK ẩm
1/2009
(cid:190) Ví dụ 1: xác định trạng thái của hơi nước trong KK ẩm ở
các điều kiện sau
T
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
?
a) Không khí có nhiệt độ T = 25oC, phân áp suất của hơi nước trong KK là ph = 20 mmHg
x
=
c
2 1 3 Đáp án: HƠI QUÁ NHIỆT
x
o
x = 0
n
=
s
t
1
s
b) Không khí có nhiệt độ T = 25oC, phân áp suất của hơi nước trong KK là ph = 35 mmHg
p.3p.3
Đáp án: HƠI BÃO HÒA ẨM
1/2009
(cid:190) Phân loại KK ẩm: KK ẩm có thể có 1 trong 3 trạng thái
T
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
pB= phbh a) KK ẩm chưa bão hòa
pA= ph
B D
x = 0
A TA tồn tại khi chứa hơi nước ở trạng thái HƠI QUÁ NHIỆT (Điểm A) : ph < phbh
x
=
1
Còn có thể nhận tiếp được hơi nước
s
+ hơi nước b) KK ẩm bão hòa
Đồ thị T-s của hơi nước trong KK ẩm
c) KK ẩm quá bão hòa
n ư ớ c
tồn tại khi có chứa hơi nước ở trạng thái BÃO HÒA KHÔ (Điểm B): pB = phbh
+ h ơ i
khi có chứa hơi nước ở trạng thái BÃO HÒA ẨM Trạng thái không bền vững (cid:198) trở về KK ẩm bão hòa + 1 lượng nước ngưng tụ
p.4p.4
(Điểm D)
1/2009
T
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
pB= phbh
x = 0
(cid:190) KK ẩm chưa bão hòa (trạng thái A) là trạng thái thường gặp trong thực tế
B pA= ph
A TA
Tđs
x
=
C
1
(cid:190) KK ẩm chưa bão hòa (A) có thể chuyển sang trạng thái KK ẩm bão hòa bằng 2 cách sau:
s
* Cách 1: Đường AB
- Giữ nhiệt độ KK không thay đổi (T= const) tăng lượng hơi nước bay hơi vào KK tăng phân áp suất của hơi nước đến khi đạt trạng thái bão hòa B
* Cách 2: - Giữ phân áp suất của hơi nước trong KK không thay đổi (ph= const)
Đường AC
p.5p.5
giảm nhiệt độ không khí xuống cho đến khi đạt trạng thái bão hòa C (TC = Tđs: nhiệt độ đọng sương)
1/2009
(cid:190) Ví dụ 2: nhiệt độ đọng sương
T
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
p = const
x = 0
A TA
Tđs
x
=
C
1
s
p.6p.6
Trạng thái KK trước (A) và sau (C) khi làm lạnh
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
7.2 Các thông số đặc trưng của KK ẩm
(cid:190) Độ ẩm tuyệt đối
3mkg /
(
)
h =ρ
Gh V
Gh : khối lượng hơi nước chứa trong khối KK ẩm
V : Thể tích khối KK ẩm pt (1)
Chú ý: a) độ ẩm tuyệt đối không quan trọng bằng độ ẩm tương đối b) Vì phân áp suất của hơi nước trong KK ẩm rất nhỏ (cid:198) có
p
thể xem hơi nước trong KK ẩm là khí lý tưởng.
TRGVp h =
h
h
h ρ= h
TR h
hay
tính khối lượng hơi nước chứa trong 1m3 KK ẩm nếu biết KK ẩm
5
10*
015.0
kg
15
g
p
=
=
=
=
h
ρ h
TR h
ρ =⇒ h
p h TR h
273
+
15 750 ( 25*
)
8314 18
p.7p.7
Ví dụ 3: có nhiệt độ 25oC và phân áp suất của hơi nước là ph = 15 mmHg
1/2009
(cid:190) Độ ẩm tương đối
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
h
(%)
ϕ
=
=
G G
hbh
Khối 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 (cid:198) KK càng có khả năng nhận thêm
hơi nước bốc hơi vào
Ví dụ: bảng độ ẩm tương đối của tp HCM
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tháng )%ϕ ( 74 71 71 74 81 84 84 85 86 85 82 78
h
h
h
h
* Công thức tính ϕ
=ϕ
=
=ϕ
p p
G G
/ TRVp TRVp /
hbh
hbh
hbh
h
p.8p.8
(%) pt (2)
1/2009
h
* Ý nghĩa công thức
=ϕ
p p
hbh
T
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
phbh
B Muốn xác định phbh tại nhiệt độ T
x = 0
ph A
TA
x
Từ nhiệt độ T (oC) (cid:198) tra bảng “Nước và hơi nước bão hòa” theo nhiệt độ
=
1
s
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 (cid:198) Hỏi độ ẩm tương đối của KK là bao nhiêu ?
T = 25oC
%63
63.0
=
=ϕ
15 7.23
p.9p.9
tra bảng “Nước và hơi nước bão hòa” theo nhiệt độ phbh = 0.03166 (bar) = 23.7 mmHg =
1/2009
(cid:190) Độ chứa hơi
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
h
d
=
=
Khối lượng hơi nước trong khối KK ẩm
a
G G ( kg/kga )
G
h =
h
a
h
Khối lượng không khí khô trong khối KK ẩm
d
=
=
p p
R R
p p
a
h
a
G
a =
Vp h TR h Vp a TR a
8314 29 8314 18
Ta có:
với p = pa + ph
d
= 622.0
d
= 622.0
hbh p
p
ϕ −
p ϕ
h p
p
p −
hbh
h
(kg/kga) pt (3)
6.0=ϕ
hay
03166
d
622.0
.0
012
kg
/
=
=
Ví dụ 5: KK ẩm ở áp suất p = 1bar, nhiệt độ 25oC có độ ẩm tương đối (cid:198) Hỏi độ chứa hơi d của KK ẩm là bao nhiêu ?
akg
03166
.0*6.0 .0*6.01 −
p.10p.10
T = 25oC phbh = 0.03166 (bar)
1/2009
(cid:190) Entanpi của KK ẩm: trong kỹ thuật thường tính Entanpi của 1 kg
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
KK khô và d kg hơi nước chứa trong (1+d) kg KK ẩm
I
i
=
+
( * id
a
)h
ia (kJ/kga): entanpi của KK khô có trong KK ẩm
ih (kJ/kgh): entanpi của hơi nước có trong KK ẩm
t
006.1=
Nếu qui ước chọn điểm gốc tại t = 0oC và p = 101.325 kPa thì:
2500
77.
84.1
t
=
+
ia ih
I
t
=
+
+
) dt
I
t +≈
( 006.1 2500 ( 2500 +
77. ) dt 2
với t (oC) : nhiệt độ KK ẩm
84.1 (kJ/kga) pt (4)
6.0=ϕ
25
25*2
.0
012
=I
+
+
=
Ví dụ 6: KK ẩm ở áp suất p = 1bar, nhiệt độ 25oC có độ ẩm tương đối (cid:198) Xác định Entanpi I của KK ẩm ?
( 2500
)
Từ Ví dụ 5 d = 0.012 kg/kga
6.55 (kJ/kga)
p.11p.11
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
7.3 Nhiệt độ nhiệt kế ướt và phương pháp đo độ ẩm tương đối của KK
* Để xác định độ chứa hơi d và độ ẩm tương đối ϕ của KK ẩm (cid:198) phải dùng phương pháp đo gián tiếp : Phương pháp NHIỆT KẾ ƯỚT
Nhiệt độ nhiệt kế KHÔ tk (oC) Nhiệt độ nhiệt kế ƯỚT tư (oC)
f
t
=ϕ
−
Bấc nhúng nước Dòng KK ẩm
( t
k
)u
p.12p.12
- 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
1/2009
(cid:190) Độ chứa hơi d của dòng KK ẩm được tính bằng công thức:
c
t
+
−
( t
)
pa
rd u
=ϕ
d
=
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
d 622.0
d
p
)
+
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
k i
u i
−
p ( hbh t
k
h
nu
kJ
/
kgK
1≈
c pa
kg/kga
với: cpa : nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí khô
t
k
i
i = h t 18.4
u
84.1 2500 77. + kJ kg ( / ) 1
.0
622
d
=
u
tư, tk : nhiệt độ nhiệt kế ướt và nhiệt kế khô (oC)
1
−
)
p ( t
p
hbh
u
r : tra từ bảng hơi nước bão hòa ứng với tư ih : entanpi của hơi nước trong KK ẩm ứng với nhiệt độ tk nu = inư : entanpi của nước trên bấc ứng với nhiệt độ tư dư : độ chứa hơi của KK ẩm bão hòa trên bề mặt bấc ứng với nhiệt độ tư
p.13p.13
Ví dụ 7: tham khảo Ví dụ 7.1 trong sách “Nhiệt động lực học kỹ thuật”
1/2009
(cid:190) Tóm tắt các công thức quan trọng về KK ẩm
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
- Độ ẩm tương đối
h
h
=
=ϕ
Muốn xác định phbh tại nhiệt độ T
G G
p p
hbh
hbh
(%)
Từ nhiệt độ T (oC) (cid:198) tra bảng “Nước và hơi nước bão hòa” theo nhiệt độ Áp suất phbh
- Độ chứa hơi
d
= 622.0
d
= 622.0
(kg/kga)
hbh p
p
ϕ −
p ϕ
h p
p
p −
hbh
h
hay
chú ý: p = pa + ph
- Entanpi của KK ẩm
I
t +≈
( 2500 +
) dt 2
p.14p.14
với t (oC) : nhiệt độ KK ẩm (kJ/kga)
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
7.4 Đồ thị KK ẩm
(cid:190) Để 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.
(cid:190) Thường sử dụng 1 trong 2 loại đồ thị sau:
Đồ thị I-d
Đồ thị t-d
hoặc
(cid:190) Nguyên tắc sử dụng:
Từ 2 thông số nào đó đã biết của KK ẩm trong số
Nhiệt độ t (oC) Phân áp suất hơi nước ph Độ chứa hơi d (g/kga) Độ ẩm tương đối ϕ (%) Entanpi KK ẩm I (kJ/kga)
p.15p.15
Các thông số còn lại Xác định được VỊ TRÍ của KK ẩm trên đồ thị
1/2009
(cid:190) Đồ thị I-d của KK ẩm
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
I
=
?
I
=
- Ví dụ 8: KK ẩm ở 25oC có ϕ = 60%
) ô h k K K g k / l a c k (
= 5 %
c
ϕ
= 6
o
ϕ
n
0 % t = 25oC
st
ϕ = 2 0 % ϕ = 6 0 %
I i p n a t n E
= 1 0 0 %
ϕ
t = const
) g H m m
(
I
=
1 h p
c
o
h p
n
st
ϕ
d = ?
ϕ
0 % = 6 t = 25oC
- Tìm nhiệt độ đọng sương tđs và nhiệt độ nhiệt kế ướt tư = 6 0 % t = 25oC d1
t ư
t đs
ϕ = 1 0 0 %
ϕ = 1 0 0 %
p.16p.16
Độ chứa hơi d (g/kg KK khô)
1/2009
(cid:190) Đồ thị t-d của KK ẩm
)
I = c
o
n
st
ϕ = 6 0 %
E ntanpi I (kJ/kg a)
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
ϕ = 1 0 0 %
a g k / g ( d i ơ h a ứ h c ộ Đ
d = const
tk = 25oC
p.17p.17
tđs tư Nhiệt độ t (oC)
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
BÀI TẬP
Bài tập 1:
Xác định:
Phòng 5m x 5m x 3m
T = 25 oC
- Độ chứa hơi d (g/kga)
p = 100 kPa
- Entanpi I (kJ/kga)
ϕ = 75 %
- 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,
p.18p.18
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.
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
BÀI GIẢI
Bài tập 1:
T = 25oC phbh = 0.03166 bar ph = ϕ ∗ phbh = 0.023745 bar
023745
d
.0
622
.0
622
015.0
kg
/
kg
=
=
=
a
h p
p
023745
p −
.0 .01 −
h
I
25
(
2500
015.0*)25*2
25.63
kJ
/
t +≈
+
=
+
+
=
( 2500
) 2 dt
akg
5
.0
10*
3*5*5*
G
.1
294
kg
=
=
=
h
Vp h TR h
25(*
)273
+
023745 8314 18
d
g
/
15≈
Suy ra:
akg /
I
15
kcal
kg
63
kJ
/
kg
≈
=
a
a
p.19p.19
Đồ thị I-d
