Зертханалық жұмыс № 7 - Ылғалды аудағы үрдістерді зерттеу

Зертханалық жұмыс № 7 - Ылғалды аудағы үрдістерді зерттеу

Құрғақ ауа мен құрғақ қаныққан сулы будың қоспасын қаныққан ылғалды ауа деп атайды, мұндай ауа ылғамен қаныққан, сондықтан сулы будың парцианалды қысымы мен тығыздылығы берілгекн температурада максималды болады

Құрғақ ауаның және қызып кеткен сулы будың қоспасын қанықпаған ылғалды ауа деп атайды. Қанықпаған ылғалды ауаны изобаралық суыту температурасын шық нүктеснің температурасы деп атайд.

Ауаның абсолюттік ылғалы(сулы бу тығыздылығының парцианалдығы,сулы будың массалық концентрациясы) деп құрамында ылғалды ауа құрамындағы сулы будың массасының ылғалды ауаның көлемінің қатынасы айтады.
j _п = m_{п /} m_вл = P_п /(R_{п *} T) , (7.3)
мұнда R_п = 461 Дж /(_кг. К) – ылғалды ауаның меншікті газ тұрақтысы

Ауаның салыстырмалы ылғалы  деп, сол температурада ауадағы бу массасының қаныққан ауа буына қатынасын айтады.Сонымен қатар парцианалды бу тығыздығының салыстыруда қаныққан ауа буына қатынасы:
j = m_{п /} m_н = ^‘p_н / p _п = P_п / P_н (7.4)
Салыстырмалы ылғалды (7.4) бөліктері немесе пайыздық түрінде көрсетіледі.  пайыздық түрде алу үшін, (5.4) формуласын 100 % көбейту керек.  шамасы ылғалды ауаның жағдайының ұзындау дәрежесін сипаттайды,ол су тамшыларының құлау жағдайында (100 %).

Ылғал құрамы d, г/кг деп, ылғалды ауа құрамындағы сулы будың массасының құрғақ ауаның массасына қатынасын айтады:
d = m_{Б /} m_қ.а =^‘p _{Б *} 10³ / ^‘p _қ.а. (7.5)
мұнда m_Б – будың массасы, г;

m_қ.а. – құрғақ ауаның массасы, кг;

Ылғалқұрамы сулы бу парцианалды қысыммен анықталады:

Барлық есептер 1 кг құрғақ ауаның меншікті көлемін үшін жүргізіледі. Ылғалды ауада өтетін үрдістерде құрғақ ауаның массасы өзгермейді. Сулы будың және ылғалды ауаның массаслары өзгермелі шамалар болып келеді. Түрлі массалардың байланысы келесі қатынаспен бекітіледі:

Келтірілген теңдіктер ылғалды ауадағы термодинамикалық есептерді жүргізуге көмектеседі. Бірақ 1918 ж. Л.К. Рамзин ұсынған i-d – диаграммасын қолдансақ, онда есептер жеңілденіп, көрнекті болады.

Диаграммада ордината осі арқылы (2.2 сур.қара) 1 кг құрғақ ауаға берілген ылғалды ауаның меншікті энтальпиясы салынады,ал абцисса осі бойынша 1 кг құрғақ ауаға граммдап берілген ылғалқұрамы салынады.

Диаграммаы ауданын жақсылап қолдану үшін, координата осьтері бір-біріне 135⁰ бұрышында орналасқан. Осыған байланысты i = const сызықтары горизангтальға қарай 45⁰ бұрыш астында өтеді. d = const сызықтары көлдеңен түзу сызықтары болады. Осы сызықтар ылғалды ауаның қызу үрдістерін (төменнен үстіне қарай-1-2 сызықтары) және сууын (үстінен төменге қарай – 3-4 түзуі) көрсетеді. Энтальпиясы ауысады,ал ылғалқұрамы өзгеріссіз қалады.

Сонымен қатар, i-d- диаграммасына ылғалды ауаның изотермасы және ылғалды ауаның қатысты тұрақтысы  салынған.  = 100 % қисығында берілген температурада будың парцианалды қысымы және оның тығыздылығы максимальді мәндерге жетеді.Сондықтан шектік қисығынан жоғары  = 100 % қанықпаған ылғалды ауаның аймағы, ал төмен жағында – тұман аймағы орналасады, мұнда ылғалды ауа құрамында бір кезде бу мен кішкентай су тамшылары болады.

Сонымен қатар i-d-диаграммасында пунктир сызығы арқылы термометрдің «сулы» изотермасы салынған.  = 100 % шектік қисығында «құрғақ» және «сулы» температуралары термометрде мәндері бірдей болады

Төменгі бөлігінде диаграммалар (7.6) теңдеуі бойынша салынған,бұл жағдайда будың парцианалды қысымының сызығы ордината осімен диаграмманың оң жағында орналасқан.

Ылғалды ауадағы өтіп жатқан үрдістерге:әртүрлі заттарды кептіру,компрессорде ауаны қысу,конденсациялау және т.б.

Осы үрдістер i-d – диаграммеасында бейнеленген. Мысалы,калориферде ылғалды ауаны қыздырғанда,оның ылғалдылық құрамы тұрақты болып қалады және қыздыру үрдісі 1-2 тура тік сызығы арқылы i-d – диаграммеасында бейнеленеді.

Жылу шығыны болған жағдайда затты құрғату үрдісі ылғалды ауаның тұрақты температурасында өтеді.Оны 2-3 сызығы арқылы бейнелеуге болады.Кептіру үрдісінде буланатын ылғал саның 3және 2 нүктесінде ылғалдылық құрамының d айырмашылығы арқылы бейнелейміз.

Калорифер екі металды құбырдан және бір фарфорлы құбырдан тұрады. Фарфорлы құбырдың ішінде электроқыздырғыш 3 орнатылған. Электроқыздырғыштың қуаты зертханалық автотрансформатормен 4 реттеледі.

Ауа калориферге ауа үргіші 6 арқылы беріледі.Ауа шығыны диаграммадағы 7 қысымның төмендеуі арқылы анықталады. Ол U – тәрізді манометрмен 8 өлшенеді. Калориферден шығатын ауа температурасы (70⁰ С жуық) қарсыласу температурасы 9 мен логометр 10 көмегімен өлшенеді.

Кептіру камерасының ортасында мақта тәріздес мата орнатылған,ол кептіруге ұшырайды. Мата биіктігі бойынша төрт бөлікке бөлінген және бөлімктердің төменгі жақтары әдейі арналған сумен толтырылған стаканғаи түсірілген. Ол ыдыстан 13 стақанға жіберу үшін берілген тесіктері бар металдық құбырдың ортасына бекітілген. Тәжірибе кезінде кептірілетің зат үнемі ылғалданады, ол кептіру үрдісінің стационарлығын қамтамасыз етеді.

Калориферден шығудағы және кірудегі судың күйін психрометрмен 11 анықталады. Кептіруден кейінгі ауаның температурасы термометрмен 12 өлшенеді.

Сурет 7.1 – Зертханалық қоңдырғы

1. 
   13 және 14 сыйымдылыққа суды құйып, кептіру камерасында дәкені ылғалдандыру (үрдіс кезінде кран 15 жеңіл желпі жабық болуы тиіс, ол 13 сыйымдылықтан су баяу ағу үшін).
   
2. 
   15 минут өткеннен кейін калорифер кіре берістегі ылғалдылықты өлшеу.
   
3. 
   Қондырғыны жалпы жылуын турмблер К1 арқылы қосу.
   
4. 
   Калорифердің электроқыздырғышын тумблер К2 арқылы қосу және автотрансформатордың көмегімен қуатты 100В қылып орнату. Стационарлық жылу режимін (t₂⁰ = 70 ^о С) тосу.
   
5. 
   Тумблер К3 арқылы ауаүрлегішті қосу, сағат тілшесінің бағыты бойынша 16 реттегіштің тұтқасы көмегімен ауа шығының (U = 100 В) орнату.
   
6. 
   Стационарлы кептіру үрдісіннің түсуін күту (20 ÷ 25 минут өткен соң термометр температурасы t₃^о және t_1м өзгеруін тоқтатады).
   
7. 
   Сынақ кезінде өлшеу керек:
   

б) Кептіру камерасынан шығудағы ауаның температуралары t₃ (құрғақ термометрдің температурасын t_1с 2 ⁰С –қа t₃⁰ төмен қылып қабылдау).

в) калориферден шығудағы ауаның температурасын t₂⁰.

г)барометр арқылы барометрлік қысымды (атмосфералық) Р_а. сын.бағ.мм.;.

д) U –тәріздес манометр арқылы Dр диафрагмадан төмендеуін.

i-d диаграммасында ылғалды ауа үшін (мұғалімден алу) табылған температуралар арқылы ылғалды ауадағы өтетін үрдістер 7.1 сур. бойынша график салу. Сонымен қатар ылғалдылықты, ылғал құрамын d, будың парциалды қысымын P_п және 1, 2, 3 және 4 нүктесіндегі i энтальпияны анықтау.

Калориферге кірердегі бөлмелік ауаның күйі ( 1нүктесі 7.1 суреті) психрометр көрсеткіші арқылы анықталады.

2 нүктесі калориферде қыздырылғаннан кейінгі ауаның күйін анықтайды. Себебі ауаны калориферде қыздыруы үнемі ылғалдылық құрамында болғандықтан, онда 2 нүктесінің қалпы көлденең (d₁= d₂ = const) изотермамен t₂⁰ = const қиылысуында болады.

i-d диаграммасындағы 3 және 4 нүктелерінің қалпы былай анықталады: алдымен қондырғыдан шығардағы құрғақ және сулы термометр t_1с және t_1м көрсеткіштері арқылы 4 нүктесін табамыз.

Патрубке шығардағы ауа суыту үрдісі үнемі ылғалдың болуымен сипатталады, сондықтан 3 нүктесі i-d диаграммасы арқылы көлденең d₄ = const t₃ изотермасымен қиылысумен анықталады_.

Кептіру камерасындағы ылғалды матаны кептіру үрдісінде ылғалдылық құрамының болуы үнемі үлкееді. i-d диаграммеасында бұл үрдіс 2-3 тура сызығымен бейнеленген.

8. 
   Табылған Dр төмендеулер арқылы ауаның меншікті көлемін V_t анықтау:
   

9. 
   Нәтежелерін 7.2.кестесіне еңгізу.
   

7.1 кестесі- Нәтижелер 7.2 кестесі – Нәтижелер

t, оС	, кг/м3		Ра, мм рт. с т
0	1,293		, оС
10	1,247		, оС
20	1,205		, оС
30	1,165		, оС
40	1,128		р, мм вод. ст.
			Vt , м3/с
			РП,Па
			1, %
			2, %
			3, %
			d2, г/кг
			d3, г/кг
			i1, кДж/кг
			i2, кДж/кг
			q, кДж/кг
			Фкал, Вт

1. 
   Психрометрлік сызбасы бойынша қатысты ылғалды келесі тәртіп бойынша анықтау(7.2 суреті):
   

Осы сызықтардың қиылысуында қатысты ылғалдың маәнін аламыз,пайыз түрде. Ондық пайызға сай сызықтар сызбада келесі цифрлермен белгіленген: 10,20,30,40,50,60,70,80,90.

Мысал. Құрғақ термометрдің температурасы 21,7 ⁰С, сулы термометрдің температурасы 14.3⁰С. Осы температураға сай қиылысу нүктесін табамыз,ол 42 жоғары, бірақ 44 төмен орналасқан. Демек, салыстырмалы ылғал 43% тең болады.

2. 
   Калориферге кірердегі құрғақ ауаның парциалды тығыздылығын:
   

Құрғақ ауаның массалық шығыны

3. 
   Кептіру камерасындағы буланатын ылғалдың массалық шығыны
   

4. 
   Калорифердегі ауаға деген жылу ағыны
   

5. 
   Калорифердегі жылу шығыны Ф_пот =Р_эл - Ф_{кал ;}
   
6. 
   1 кг суды буландыру үшін кететін жылу шығыны
   

7. 
   Есеп нәтежелерін 7.2 кестесіне жазу.
   

1. 
   Ылғалды ауаның күйін анықтайтын негізгі көрсеткіштер.
   
2. 
   Ылғалды ауаның абсолюттік және салыстырмалық тұжырымына анықтама беріндер.
   
3. 
   Ылғалды ауаның «Ылғалқұрамы» деген терминін анықтау және оның бірлігін көрсетіндер.
   
4. 
   i-d- диаграммасын қолданып, онда ылғалды ауаның қыздыру, кептіру және суыту үрдістерін бейнелендер.
   
5. 
   Парциалды қысым қалай анықталады?
   

Ауа температурасы құрғақ термометрмен,С

Сурет 7.2 - Диаграмма
Әдебиеттер тізімі
Негiзгi:

1. 
   Кабашев Р.А., Кадырбаев А. К., Кекилбаев А. М. Жылу техникасы. Оқулық – Алмат: «Бастау» баспаханасы, 2008. - 425 б.
   
2. 
   Жылумаңызалмасу. Қысқаша дәрістер конспектісі/ Тулебаева Ж.А. – Павлодар: изд-во «Кереку», 2006 – 57 б.
   

5 А.К. Қадырбаев Сұйық және газ механикасы, гидропневможетектер.Оқулық. - Алматы.: Бастау, 2008 – 270 б.