Розрахунок умов конденсації водяної пари в атмосферному повітрі

1. При радіаційному охолодженні земної поверхні охолоджується і прилеглий до неї шар повітря, що в багатьох випадках приводить до конденсації водяної пари.

Проводиться розрахунок умов конденсації насиченого волого повітря з температурою tВП= tа, яке охолоджується до температури tох:

Да =авпаох де абсолютна вологість насиченого повітря авп чи аох визначається відповідно авп= 0.8 • Евп /(1+ 0.004 • tВП) аох= 0.8 • Еох/ (1+ 0.004 • tох) де Еох — тиск насиченого повітря, охолодженого до температури tох, яка приймається за завданням.

tох= tа- (10ч 15 оС).

tох = =2.8 — 11= -13.8 оС Евп= 4.97.

Еох= 2.11.

авп= 0.8 • 4.97/(1+ 0.004 •(-2.8))= 4.02 г/м3.

аох= 0.8 • 2.11/ (1+ 0.004 •(-13.8))= 1.79 г/м3.

Різниця величин абсолютної вологості насиченого та охолодженого повітря становить Да = 4.02 — 1.79 = 2.23 г/м3.

Таким чином, за таких умов в 1 м³ атмосферного повітря сконденсується 2.23 г/м3 водяної пари.

2. Конденсація водяної пари відбувається також при змішуванні двох близьких до стану насичення мас повітря, які мають різну температуру.

Розрахунок кількості водяної пари, що сконденсується і видалиться з повітря, та розрахунок підвищення температури суміші мас повітря виконується в наступній послідовності.

У першому наближенні температура суміші.

tСІ =(t1 + t2) / 2.

t2 = - (15 ч 20 оС) де t1 — температура повітря на рівні z2= 150 м.

t2- температура холодної маси повітря.

t2= -1.05 — 16.95= -18оС.

tСІ =(-1.05 — 18)/ 2= -9.5.

Тиск насиченої пари при t1 і t2 визначається за додатком 1, а їх середнє значення становить Еср= (Е1+ Е2) /2.

Еср= (5.68+ 2.98) /2.

При температурі суміші tСІ і відповідному значенні тиску насиченої пари Ес надлишок водяної пари становить ДЕ= ЕсрЕс ДЕ = 4.33 — 2.98= 1.35 • 10−3 гПа Визначається кількість вологи, г, що видаляється з 1 кг надлишку насиченого вологого повітря в процесі конденсації (питома вологість) ДS= 622 •ДЕ / р ДS= 622 • 1.35 • 10−3/1013.3= 0.82 • 10−3 г При конденсації водяної пари виділяється теплота конденсації. ЇЇ питома величина кДж/кг, визначається як.

qк = 2500+ 1.806• tСІ.

qк = 2500+ 1.806• (-9.5) = 2483.

Загальна кількість теплоти конденсації визначається залежністю.

Qк = qк • ДS.

Qк = 2483 • 0.82 • 10−3= 2.04.

При цьому підвищується температура суміші повітря на величину Дt=Qк /с де с = 1.005 кДж/(кг оС) — питома теплоємність повітря при постійному атмосферному тиску Дt=2.04 /1.005 = 2.03 оС Остаточно температура повітря, яку набула суміш у ході конденсатоутворення, визначається як.

tС = tСІ + Дt.

tС = -9.5 + 2.03 = -7.47.

Таким чином, при конденсації водяної пари температура суміші підвищується від -9.5 до -7.47 оС.