9.4. Энтальпия

Энтальпия (ранее теплосодержание) воздуха складывается из энтальпии абсолютно сухой его части и энтальпии содержащегося в нем пара. Средняя изобарная теплоемкость абс. сух. воздуха св при 0—150°С может быть принята 1 кДж/(кг•К) [0,24 ккал/(кг•°С)]. Его энтальпия будет

Энтальпия водяного пара, приходящаяся на 1 кг абс. сух. воздуха, составит

где r — скрытая теплота парообразования, при t=0°С равная 2500 кДж/кг (597 ккал/кг); сп — средняя теплоемкость пара, при переменном его давлении и объеме в условиях сушки равная 1,9 кДж/(кг•К) [0,44 ккал/(кг•°С)] [7], [8].

По правилу аддитивности энтальпия воздуха t [кДж/кг (ккал/кг)], отнесенная к неизменной его массе (1 кг абс. сух. его части), определится суммой величин из соотношений (21) и (22):

Плотность воздуха при атмосферном давлении р складывается из плотности 1 м3 абс. сух. воздуха, находящегося под давлением рв=р-рп, и плотности пара в том же объеме с его давлением рп=р—рв согласно (2) и (13):

Упростив это уравнение, получим (при давлении в Паскалях)

Отсюда видно, что при постоянном атмосферном давлении сухой воздух (при pп=φpн≈0) тяжелее влажного (исчезает отрицательный член в числителе). Такой же вывод можно сделать из сопоставления (2) и (13), поскольку в знаменателе Rп>Rв. Если в уравнении (25) давление пара заменить влагосодержанием d из (18), то для барометрического давления р= 0,1 МПа (бар) получим

Здесь плотность атмосферного воздуха (кг/м3) показана функцией его влагосодержания d и температуры.Объем воздуха на 1 кг абс. сухой его части необходимо знать в тех случаях, когда по t и рп или по t и d нужно установить объем воздуха (расчет производительности вентиляторов, сечений каналов и др.).

Масса воздуха, отнесенная к 1 кг абс. сух. его части, составляет 1+0,001 кг. В соответствии с уравнением Дальтона (14) смесь занимает тот же объем при суммарном ее давлении р, что и абсолютно сухой воздух при давлении рв или во-дяной пар в этом объеме смеси пр'и давлении рп. Поэтому для объема смеси, находящейся под давлением p=pп+pв, в которую входит 1 кг абс. сух. воздуха и 0,001 d кг пара, напишем

Подставив рп из (18), получим для постоянного барометрического давления 0,1 МПа (1 бар):

Объем воздуха, отнесенный к 1 кг абсолютно сухой его части, представлен здесь зависимостью от его температуры и влагосодержания.

Из (26) и (28) следует, что при нагревании плотность воздуха атмосферного давления уменьшается, а объем возрастает пропорционально Т. При увеличении влагосодержания объем 1 кг воздуха возрастает, удваиваясь при d=622 и утраиваясь при d=1244 и т. д. по сравнению с объемом при d=0.

По приведенным уравнениям можно составить диаграммы количественных соотношений между параметрами воздуха.