3. Veeaur ja selle omadused

3.1. Veeaur. Põhimõisted ja määratlused.

Üks levinumaid töövedelikke auruturbiinides, aurumasinates, tuumaelektrijaamades, jahutusvedelik erinevates soojusvahetites on veeaur. Steam - gaasiline keha keeva vedeliku lähedases olekus. aurustamine Aine muutmise protsess vedelast olekust auruks. Aurustumine - aurustumine, mis toimub alati mis tahes temperatuuril vedeliku pinnalt. Teatud teatud temperatuuril, olenevalt vedeliku olemusest ja rõhust, mille all see asub, algab kogu vedeliku massis aurustumine. Seda protsessi nimetatakse keemine . Aurustumise pöördprotsessi nimetatakse kondensatsioon . See töötab ka püsival temperatuuril. Nimetatakse protsessi, mille käigus tahke aine muutub otse auruks sublimatsioon . Auru tahkesse olekusse ülemineku pöördprotsessi nimetatakse desublimatsioon . Kui vedelik aurustub piiratud ruumis (aurukateldes), toimub samaaegselt vastupidine nähtus - auru kondenseerumine. Kui kondenseerumiskiirus võrdub aurustumiskiirusega, siis saabub dünaamiline tasakaal. Aurul on sel juhul maksimaalne tihedus ja seda nimetatakse küllastunud aur . Kui auru temperatuur on kõrgem kui sama rõhuga küllastunud auru temperatuur, siis sellist auru nimetatakse ülekuumenenud . Ülekuumendatud auru ja küllastunud auru temperatuuri erinevust samal rõhul nimetatakse ülekuumenemise aste . Kuna ülekuumendatud auru erimaht on suurem kui küllastunud auru erimaht, on ülekuumendatud auru tihedus väiksem kui küllastunud auru tihedus. Seetõttu on ülekuumendatud aur küllastumata aur . Viimase vedelikutilga aurustumise hetkel piiratud ruumis, temperatuuri ja rõhku muutmata, a kuiv küllastunud aur . Sellise auru oleku määrab üks parameeter - rõhk. Kuivadest ja pisikestest vedelikupiiskadest koosnevat mehaanilist segu nimetatakse märg aur . Kuiva auru massiosa märjas aurus nimetatakse kuivuse aste –X.

X\u003d m cn / m ch,

m cn - kuiva auru mass märjas; m vp - märja auru mass. Vedeliku massiosa märjas aurus nimetatakse niiskusaste –juures.

juures= 1 – .

Küllastustemperatuuril keeva vedeliku jaoks  = 0, kuiva auru jaoks –  = 1.

3.2 Niiske õhk. Absoluutne ja suhteline õhuniiskus.

Atmosfääriõhku kasutatakse tehnikas laialdaselt: töövedelikuna (õhkjahutusseadmetes, kliimaseadmetes, soojusvahetites ja kuivatites) ning kütuse põletamise lahutamatu osana (sisepõlemismootorites, gaasiturbiinijaamades, aurugeneraatorites).

Kuiv õhk nimetatakse õhuks, mis ei sisalda veeauru. Atmosfääriõhk sisaldab alati veidi veeauru.

niiske õhk on kuiva õhu ja veeauru segu.

Soojustehnikas nimetatakse mõnda gaasilist keha auruks. Nii nimetatakse näiteks gaasilises olekus vett veeauruks, ammoniaaki - ammoniaagiauruks.

Vaatleme üksikasjalikumalt vee ja auru termodünaamilisi omadusi. (1-6).

Auru moodustumine samanimelisest vedelikust toimub läbi aurustamine ja keetmine . Nende protsesside vahel on põhimõtteline erinevus. Vedeliku aurustumine toimub ainult avatud pinnalt. Suure kiirusega üksikud molekulid ületavad naabermolekulide külgetõmbejõudu ja lendavad välja ümbritsevasse ruumi. Aurustumise kiirus suureneb koos vedeliku temperatuuriga. Keemise olemus seisneb selles, et auru teke toimub peamiselt vedeliku enda mahus, kuna see aurustub aurumullide sees. Veeaurudel on järgmised olekud:

märg aur;

kuiv küllastunud aur;

ülekuumendatud aur.

Atmosfääriõhk (niiske õhk) võib olla:

üleküllastunud niiske õhk;

küllastunud niiske õhk;

küllastumata niiske õhk.

üleküllastunud Niiske õhk on kuiva õhu ja niiske veeauru segu. Loodusnähtus on udu. Küllastunud Niiske õhk on kuiva õhu ja kuiva küllastunud veeauru segu. küllastumata Niiske õhk on kuiva õhu ja ülekuumendatud veeauru segu.

Tuleb märkida, et mõiste "märg" tähendus on auru ja õhu osas põhimõtteliselt erinev. Auru nimetatakse märjaks, kui see sisaldab peeneks hajutatud vedelikku. Niiske õhk sisaldab kõigil tehnoloogiat huvitavatel juhtudel ülekuumendatud või kuiva küllastunud veeauru. Üldjuhul võib niiske õhk sisaldada ka niisket veeauru (näiteks pilved), kuid see juhtum ei paku tehnilist huvi ja seda ei käsitleta edasi.

Atmosfäärilises (niiskes) õhus on iga komponent oma osarõhu all, selle temperatuur on võrdne niiske õhu temperatuuriga ja jaotub ühtlaselt kogu ruumala ulatuses.

Niiske õhu kui kuiva õhu ja veeauru gaasilise segu termodünaamilised omadused määratakse ideaalgaasidele iseloomulike seaduste järgi.

Niiske õhuga protsesside arvutamine toimub tavaliselt tingimusel, et kuiva õhu kogus segus ei muutu. Muutuja on segus sisalduva veeauru kogus. Seetõttu viitavad niisket õhku iseloomustavad eriväärtused 1 kg kuiva õhu kohta.

Niiske õhurõhk määratakse Daltoni seadusega:

Р=Рв+Рп, (3.1)

kus Pv on kuiva õhu osarõhk, kPa; Pp on veeauru osarõhk, kPa.

Kirjutame Clapeyroni – Mendelejevi võrrandi

märg õhu PV=MRT; (3.2)

kuiv õhk P B V=M B R B T; (3.3)

vesi aur P P V=M P R P T, (3.4)

kus V on niiske õhu maht, m ​​3; M, M V, M P - vastavalt niiske, kuiva õhu ja veeauru mass, kg; R, R V, R P – vastavalt niiske, kuiva õhu ja veeauru gaasikonstant, kJ/(kgK); T on niiske õhu absoluutne temperatuur, K.

Absoluutne õhuniiskus - veeauru kogus, mis sisaldub 1 m 3 niiskes õhus. Seda tähistatakse  P-ga ja mõõdetakse kg / m 3 või g / m 3. Teisisõnu tähistab see veeauru tihedust õhus:  P \u003d R P / (RP T). See on ilmne

 P \u003d M P / V, kus V on niiske õhu maht massiga M.

Suhteline niiskus  on õhu absoluutse õhuniiskuse suhe antud olekus ja küllastunud õhu absoluutse niiskuse (H) sama temperatuuri juures.

Väärtuse : järgi saab märkida kahte õhule iseloomulikku olekut<100 %, при этом Р П <Р Н и водяной пар перегретый, а влажный воздух ненасыщенный;=100 %, при этом Р П =Р Н и водяной пар сухой насыщенный, а влажный воздух насыщенный. Температура, до которой необходимо охлаждать ненасыщенный влажный воздух, чтобы содержащийся в нем перегретый пар стал сухим насыщенным, называется температурой точки росы t Н.

3.3 id - niiske õhu diagramm

Esmakordselt pakkus niiske õhu id - diagrammi välja prof. OKEI. Ramzin. Praegu kasutatakse seda kliima-, kuivatus-, ventilatsiooni- ja küttesüsteemide arvutustes. Vid - diagramm piki abstsissi näitab niiskusesisaldust d, g / kg kuiva õhu ja piki ordinaati - niiske õhu spetsiifilist entalpiat i, kJ / kg kuiva õhu kohta. Id-diagrammile joonistatud üksikute joonte mugavamaks paigutamiseks on see ehitatud kaldus koordinaatidesse, milles abstsisstellje telg on y-telje suhtes 135 ° nurga all.

Sellise koordinaattelgede paigutuse korral lähevad sirged i=const, mis peaksid olema x-teljega paralleelsed, viltu. Arvutuste mugavuse huvides võetakse d väärtused alla horisontaalkoordinaatide teljele.

Sirged d=const on y-teljega paralleelsete sirgjoonte kujul, st. vertikaalselt. Lisaks kantakse id.-diagrammile suhtelise niiskuse konstantsete väärtuste reale isotermid t C =const, t M =const (katkendjooned diagrammil) (alates .=5% kuni =100 %). Suhtelise niiskuse konstantsete väärtuste =const jooned ehitatakse ainult kuni isotermini 100 °, st kuni auru osarõhk õhus P P on väiksem atmosfäärirõhust P. Hetkel, mil P P võrdub P-ga, need jooned kaotavad füüsikalise tähenduse, mida võib näha võrrandist (10), milles P P = P juures on niiskusesisaldus d=konst.

Konstantse suhtelise niiskuse kõver =100% jagab kogu diagrammi kaheks osaks. See osa sellest, mis asub selle joone kohal, on küllastumata niiske õhu ala, milles aur on ülekuumenenud. Diagrammi osa joone =100% all on küllastunud niiske õhu pindala.

Kuna =100% juures on kuiva ja märja termomeetri näidud samad, t C =t M , siis isotermid t C =t M =const ristuvad sirgel =100%.

Et leida diagrammil antud niiske õhu olekule vastav punkt, piisab selle kahe parameetri teadmisest diagrammil näidatud parameetritest. Katse läbiviimisel on soovitav kasutada neid parameetreid, mida on katses lihtsam ja täpsemalt mõõta. Meie puhul on need parameetrid kuivade ja märgade pirnide temperatuur.

Teades neid temperatuure, saab diagrammil leida vastavate isotermide lõikepunkti. Sel viisil leitud punkt määrab niiske õhu oleku ja id - diagrammi järgi saate määrata kõik muud õhuparameetrid: niiskusesisaldus - d; suhteline õhuniiskus -, õhu entalpia -i; auru osarõhk - R P, kastepunkti temperatuur - t M.

VEEAUUR ATMOSFÄÄRIS

ÕHUNIiskus. ATmosfääris oleva veeauru OMADUSED

Niiskus on veeauru hulk atmosfääris. Veeaur on maakera atmosfääri üks olulisemaid komponente.

Veeaur satub pidevalt atmosfääri vee aurustumise tõttu reservuaaride, pinnase, lume, jää ja taimestiku pinnalt, mis kulutab keskmiselt 23% maapinnale tulevast päikesekiirgusest.

Atmosfäär sisaldab keskmiselt 1,29 1013 tonni niiskust (veeauru ja vedelat vett), mis võrdub 25,5 mm veekihiga.

Õhuniiskust iseloomustavad järgmised suurused: absoluutne niiskus, veeauru osarõhk, küllastusauru rõhk, suhteline õhuniiskus, veeauru küllastusdefitsiit, kastepunkti temperatuur ja eriniiskus.

Absoluutne niiskus a (g / m3) - veeauru kogus grammides, mis sisaldub 1 m3 õhus.

Veeauru osarõhk (elastsus) e – veeauru tegelik rõhk õhus, mõõdetuna elavhõbedamillimeetrites (mm Hg), millibaarides (mb) ja hektopaskalites (hPa). Veeauru rõhku nimetatakse sageli absoluutseks niiskuseks. Neid erinevaid mõisteid ei saa aga segi ajada, kuna need peegeldavad erinevaid atmosfääriõhu füüsikalisi koguseid.

Küllastunud veeauru rõhk ehk küllastuselastsus, E on osarõhu maksimaalne võimalik väärtus antud temperatuuril; mõõdetuna samades ühikutes nagu e. Küllastuselastsus suureneb temperatuuri tõustes. See tähendab, et kõrgema temperatuuriga õhk suudab hoida rohkem veeauru kui madalamal temperatuuril.

Suhteline õhuniiskus f on õhus sisalduva veeauru osarõhu ja küllastunud veeauru rõhu suhe antud temperatuuril. Tavaliselt väljendatakse seda protsentides lähima täisarvuni:

Suhteline niiskus väljendab õhu veeauruga küllastumise astet.

Veeauru küllastumise defitsiit (küllastuse defitsiit) d on erinevus küllastuselastsuse ja veeauru tegeliku elastsuse vahel:

= E- e.

Küllastusdefitsiiti väljendatakse samades ühikutes ja sama täpsusega kui väärtused e ja E. Suhtelise õhuniiskuse suurenedes küllastusdefitsiit väheneb ja väärtusel / = 100% võrdub nulliga.

Kuna E sõltub õhutemperatuurist ja e - veeauru sisaldusest selles, on küllastusdefitsiit kompleksväärtus, mis peegeldab õhu soojus- ja niiskussisaldust. See võimaldab küllastusdefitsiiti kasutada laiemalt kui teisi niiskusomadusi põllumajandustaimede kasvutingimuste hindamiseks.

Kastepunkt td (°C) – temperatuur, mille juures õhus sisalduv veeaur teatud rõhul saavutab küllastusastme keemiliselt puhta tasase veepinna suhtes. Kui /= 100%, on tegelik õhutemperatuur võrdne kastepunktiga. Kastepunktist madalamal temperatuuril algab veeauru kondenseerumine udude, pilvede tekkega ning maapinna ja objektide pinnale tekib kaste, härmatis ja härmatis.

Eriniiskus q (g / kg) - veeauru kogus grammides 1 kg niiskes õhus:

q= 622 e/R,

kus e on veeauru elastsus, hPa; P on atmosfäärirõhk, hPa.

Eriniiskust võetakse arvesse zoometeoroloogilistes arvutustes, näiteks põllumajandusloomade hingamisorganite pinnalt aurustumise määramisel ja vastavate energiakulude määramisel.

ATmosfääri õhuniiskuse OMADUSTE MUUTUSED KÕRGUSEGA

Suurim kogus veeauru sisaldub alumistes õhukihtides, mis külgnevad vahetult aurustumispinnaga. Veeaur tungib turbulentse difusiooni tulemusena katvatesse kihtidesse.

Veeauru tungimist katvatesse kihtidesse soodustab asjaolu, et see on õhust 1,6 korda kergem (veeauru tihedus kuiva õhu suhtes 0 °C juures on 0,622), seega on veeauruga rikastatud õhk vähem. tihe, kipub ülespoole kerkima.

Veeauru elastsuse jaotus piki vertikaali oleneb rõhu ja temperatuuri muutumisest kõrgusega, kondenseerumise ja pilvede tekkeprotsessidest. Seetõttu on veeauru elastsuse ja kõrguse muutuste täpset mustrit teoreetiliselt raske kindlaks teha.

Veeauru osarõhk väheneb kõrgusega 4-5 korda kiiremini kui atmosfäärirõhk. Juba 6 km kõrgusel on veeauru osarõhk 9 korda väiksem kui merepinnal. Seda seletatakse asjaoluga, et veeaur satub pidevalt atmosfääri pinnakihti aktiivselt pinnalt aurustumise ja selle turbulentsi mõjul difusiooni tulemusena. Lisaks langeb õhutemperatuur kõrgusega ja veeauru võimalikku sisaldust piirab temperatuur, kuna selle alandamine aitab kaasa auru küllastumisele ja selle kondenseerumisele.

Aururõhu langus kõrgusega võib vahelduda selle suurenemisega. Näiteks inversioonikihis suureneb aururõhk tavaliselt kõrgusega.

Suhteline õhuniiskus jaotub piki vertikaali ebaühtlaselt, kuid keskmiselt väheneb see kõrgusega. Atmosfääri pinnakihis tõuseb see suvepäevadel õhutemperatuuri kiire languse tõttu kõrgusega mõnevõrra, seejärel hakkab veeauru juurdevoolu vähenemise tõttu vähenema ja pilvede moodustumise kihis tõuseb taas 100%-ni. . Inversioonikihtides väheneb see temperatuuri tõusu tagajärjel järsult kõrgusega. Eriti ebaühtlaselt muutub suhteline õhuniiskus kuni 2...3 km kõrguseni.

ÕHUNIiskuse IGAPÄEVANE JA AASTANE MUUTUMINE

Atmosfääri pinnakihis täheldatakse täpselt määratletud päeva- ja aastase niiskusesisalduse kõikumist, mis on seotud vastavate perioodiliste temperatuurimuutustega.

Veeauru elastsuse ja absoluutse niiskuse ööpäevane kulg ookeanide, merede ja maismaa rannikualadel on sarnane vee ja õhutemperatuuri ööpäevase kulgemisega: minimaalne enne päikesetõusu ja maksimum kell 14...15 tundi. on tingitud väga nõrgast aurustumisest (või selle puudumisest üldse) sel kellaajal. Päeva jooksul, kui temperatuur tõuseb ja vastavalt ka aurustumine, suureneb niiskusesisaldus õhus. See on samasugune veeauru elastsuse ööpäevane kulg mandrite kohal talvel.

Soojal aastaajal on mandrite sügavustes niiskusesisalduse päevane kõikumine kahelaineline (joon. 5.1). Esimene miinimum saabub varahommikul koos temperatuuri miinimumiga. Pärast päikesetõusu aktiivse pinna temperatuur tõuseb, aurustumiskiirus suureneb ja veeauru hulk madalamates atmosfäärikihtides suureneb kiiresti. Selline kasv jätkub kuni 8-10 tundi, samal ajal kui aurustumine domineerib auru ülekandumise üle altpoolt kõrgematesse kihtidesse. 8-10 tunni pärast suureneb turbulentse segunemise intensiivsus, millega seoses kandub veeaur kiiresti üles. Seda veeauru väljavoolu ei ole enam aega aurutamisega kompenseerida, mille tulemusena väheneb niiskusesisaldus ja sellest tulenevalt ka veeauru elastsus pinnakihis ning saavutab teise miinimumi 15–16 tunniga. atmosfäär aurustumise teel on endiselt pooleli. Õhu aururõhk ja absoluutne niiskus hakkavad tõusma ja saavutavad teise maksimumi 20-22 tunni pärast. Öösel aurustumine peaaegu peatub, mille tulemusena väheneb veeauru sisaldus.

Veeauru elastsuse ja absoluutse niiskuse aastane kulg langeb kokku õhutemperatuuri aastakäiguga nii ookeani kohal kui ka maismaa kohal. Põhjapoolkeral täheldatakse õhu maksimaalset niiskusesisaldust juulis, minimaalset jaanuaris. Näiteks Peterburis on juulis keskmine kuu aururõhk 14,3 hPa ja jaanuaris 3,3 hPa.

Suhtelise õhuniiskuse päevane kulg sõltub aururõhust ja küllastuselastsusest. Aurustumispinna temperatuuri tõusuga suureneb aurustumiskiirus ja sellest tulenevalt suureneb e. Kuid E kasvab palju kiiremini kui e, seega pinnatemperatuuri ja koos õhutemperatuuri tõusuga suhteline niiskus väheneb [vt. valem (5.1)]. Selle tulemusena osutub selle kulg maapinna lähedal pinna- ja õhutemperatuuride vastupidiseks: maksimaalne suhteline õhuniiskus saabub enne päikesetõusu ja minimaalne - kell 15:00 (joonis 5.2). Selle ööpäevane vähenemine on mandrite kohal eriti märgatav suvel, kui turbulentse aurude difusiooni tulemusena ülespoole väheneb pinna lähedal e ja õhutemperatuuri tõusu tõttu E suureneb. Seetõttu on suhtelise õhuniiskuse igapäevaste kõikumiste amplituud mandritel palju suurem kui veepindade kohal.

Aasta jooksul muutub õhu suhteline niiskus reeglina ka temperatuuriga vastupidises suunas. Näiteks Peterburis on mais keskmine suhteline õhuniiskus 65% ja detsembris - 88% (joonis 5.3). Mussoonkliimaga piirkondades on minimaalne suhteline õhuniiskus talvel ja maksimaalne suvel, mis on tingitud niiske mereõhu masside ülekandmisest maismaale: näiteks Vladivostokis suvel /= 89%, talvel /= 68%.

Veeauru küllastumise defitsiidi kulg on paralleelne õhutemperatuuri kulgemisega. Päevasel ajal on defitsiit suurim 14-15 tundi ja väikseim - enne päikesetõusu. Aasta jooksul on veeauru küllastumise defitsiit kuumimal kuul maksimum ja külmemal kuul miinimum. Venemaa kuivades stepipiirkondades täheldatakse suvel kell 13.00 igal aastal küllastuspuudujääki, mis ületab 40 hPa. Peterburis on veeauru küllastumise defitsiit juunis keskmiselt 6,7 hPa ja jaanuaris vaid 0,5 hPa.

ÕHUNIiskus TAIMEKAATES

Taimkattel on suur mõju õhuniiskusele. Taimed aurustavad suures koguses vett ja rikastavad seeläbi veeauruga atmosfääri pinnakihti, milles täheldatakse õhu suurenenud niiskusesisaldust võrreldes palja pinnaga. Seda soodustab ka tuule kiiruse vähenemine taimkatte poolt ja sellest tulenevalt turbulentne aurude difusioon. See on eriti väljendunud päevasel ajal. Aururõhk puude võra sees võib selgetel suvepäevadel olla 2...4 hPa suurem kui avamaal, kohati isegi 6...8 hPa. Agrofütotsenooside sees on võimalik auru elastsust auruväljaga võrreldes tõsta 6...11 hPa võrra. Õhtul ja öösel on taimestiku mõju niiskusesisaldusele väiksem.

Taimestik mõjutab ka suhtelist õhuniiskust. Nii on selgetel suvepäevadel rukki- ja nisuvilja sees suhteline õhuniiskus 15 ... üle palja mulla. Põllukultuurides täheldatakse kõrgeimat suhtelist õhuniiskust taimede varjutatud pinnase pinnal ja madalaimat lehtede ülemises astmes (tabel 5.1). Suhtelise niiskuse ja küllastuse defitsiidi vertikaalne jaotus

Kultuuride veeauru küllastumise defitsiit on vastavalt palju väiksem kui paljas pinnas. Selle levikut iseloomustab kahanemine lehtede ülemisest kihist alumisse (vt tabel 5.1).

Varem märgiti, et taimkate mõjutab oluliselt kiirgusrežiimi (vt ptk 2), pinnase ja õhu temperatuuri (vt ptk 3 ja 4), muutes neid oluliselt võrreldes avatud alaga, s.t taimes. kooslus, oma, eriline meteoroloogiline režiim – fütokliima. Kui tugevalt see väljendub, sõltub taimede liigist, kasvukohast ja vanusest, istutustihedusest, külviviisist (istutus).

Mõjutada fütokliimat ja ilmastikutingimusi – pilvise ja selge ilmaga on fütoklimaatilised tunnused rohkem väljendunud.

ÕHUNIiskuse VÄÄRTUS PÕLLUMAJANDUSLIKU TOOTMISEKS

Nagu 2. peatükis märgitud, on atmosfääris sisalduval veeaurul suur tähtsus soojuse säilitamisel maapinnal, kuna see neelab enda poolt kiirgavat soojust. Niiskus on üks ilmastikuelemente, mis on põllumajandustootmise jaoks hädavajalikud.

Õhuniiskusel on taimele suur mõju. See määrab suuresti transpiratsiooni intensiivsuse. Kõrgel temperatuuril ja madala õhuniiskuse korral (/"< 30 %) транспирация резко увеличивается и у растений возникает большой недостаток воды, что отражается на их росте и развитии. Например, отмечается недоразвитие генеративных органов, задерживается цветение.

Õitsemisperioodil vähene õhuniiskus põhjustab õietolmu kuivamist ja sellest tulenevalt mittetäielikku väetamist, mis näiteks teraviljadel toimub teravilja kaudu. Teravilja täitmise perioodil viib õhu liigne kuivus selleni, et vili osutub nõrgaks, saagikus väheneb.

Õhu madal niiskusesisaldus toob kaasa väikeseviljaliste puuviljade, marjakultuuride, viinamarjade, kehva pungade munemise järgmise aasta saagi jaoks ja sellest tulenevalt saagikuse vähenemise.

Niiskus mõjutab ka saagi kvaliteeti. Märgitakse, et madal õhuniiskus vähendab linakiu kvaliteeti, kuid parandab nisu küpsetusvõimet, linaseemneõli tehnilisi omadusi, puuviljade suhkrusisaldust jne.

Eriti ebasoodne on õhu suhtelise niiskuse vähenemine mulla niiskuse puudumisega. Kui kuum ja kuiv ilm kestab kaua, võivad taimed ära kuivada.

Niiskusesisalduse pikaajaline tõus (/> 80%) avaldab negatiivset mõju ka taimede kasvule ja arengule. Liiga kõrge õhuniiskus põhjustab taimekoe suurerakulise struktuuri, mis viib hiljem teravilja ladestumiseni. Õitsemisperioodil takistab selline õhuniiskus taimede normaalset tolmeldamist ja vähendab saaki, kuna tolmukad avanevad vähem, väheneb putukate lend.

Suurenenud õhuniiskus lükkab edasi vilja täisküpsuse algust, suurendab niiskusesisaldust viljas ja põhus, mis esiteks mõjutab ebasoodsalt kombainide tööd, teiseks nõuab lisakulusid vilja kuivatamiseks (tabel 5.2).

Küllastusdefitsiidi vähenemine 3 hPa-ni või rohkem põhjustab halbade tingimuste tõttu koristamise peaaegu lõpetamise.

Soojal aastaajal soodustab suurenenud õhuniiskus mitmete põllukultuuride seenhaiguste (kartuli ja tomati hiline lehemädanik, viinamarjade hallitus, päevalille valgemädanik, teraviljade erinevat tüüpi rooste jne) arengut ja levikut. ). Selle teguri mõju suureneb eriti temperatuuri tõustes (tabel 5.3).

5.3. Suvinisu tseesium 111 taimede arv, mida tatt mõjutab, olenevalt niiskusest ja õhutemperatuurist

Põllumajandusloomade ja inimeste soojusbilansis on soojusülekanne seotud õhuniiskusega. Õhutemperatuuril alla 10 ° C suurendab kõrge õhuniiskus organismide soojusülekannet ja kõrgel temperatuuril aeglustab seda.

Veeauru omadused

Tõeliseks gaasiks peame veeauru, mida kasutatakse laialdaselt paljudes tehnikaharudes ja eelkõige soojusenergeetikas, kus see on peamine töövedelik. Seetõttu on vee ja veeauru termodünaamiliste omaduste uurimisel suur praktiline tähtsus.

Kõikides tööstusliku tootmise valdkondades kasutatakse laialdaselt erinevate ainete aure: vesi, ammoniaak, süsinikdioksiid jne. Nendest on enim kasutatav veeaur, mis on töövedelik auruturbiinides, aurumasinates, tuumajaamades, jahutusvedelik erinevates soojusvahetites jne .

Aine vedelast olekust gaasiliseks muutmise protsessi nimetatakse aurustamine. aurustamise teel nimetatakse aurustumiseks, mis toimub alati mis tahes temperatuuril vedeliku või tahke aine vabalt pinnalt. Aurustumisprotsess seisneb selles, et üksikud molekulid ületavad suurel kiirusel naabermolekulide külgetõmbejõudu ja lendavad välja ümbritsevasse ruumi. Aurustumise kiirus suureneb koos vedeliku temperatuuriga.

Keemisprotsess seisneb selles, et kui vedelikule antakse soojust, siis teatud temperatuuril, sõltuvalt töövedeliku füüsikalistest omadustest ja rõhust, toimub aurustumisprotsess nii vedeliku vabal pinnal kui ka selle sees. .

Aine üleminekut gaasilisest olekust vedelasse või tahkesse olekusse nimetatakse kondensatsioon. Kondensatsiooniprotsess ja ka aurustumisprotsess kulgevad konstantsel temperatuuril, kui rõhk ei muutu. Auru kondenseerumisel tekkivat vedelikku nimetatakse kondensaat.

Nimetatakse protsessi, mille käigus tahke aine muutub otse auruks sublimatsioon. Auru tahkesse olekusse ülemineku pöördprotsessi nimetatakse desublimatsioon.

Aurustumise protsess. Põhimõisted ja määratlused. Mõelge auru saamise protsessile. Selleks asetame liigutatava kolviga silindrisse 1 kg vett temperatuuril 0 ° C. Rakendame kolvile väljastpoolt konstantset jõudu R. Siis on kolvi pindalaga F rõhk konstantne ja võrdne p = P/F. Kujutagem aurustumisprotsessi, st aine muutumist vedelast olekust gaasilisse olekusse. p,v diagramm (joonis 14).

Riis. 14. Aurustumise protsess sisse pv- diagramm

Surve all oleva vee esialgne olek R ja mille temperatuur on 0 °C, on diagrammil kujutatud punktidega a 1, a 2, a 3 . Kui vette antakse soojust, tõuseb selle temperatuur järk-järgult kuni keemistemperatuurini t s , vastab sellele rõhule. Sel juhul vedeliku erimaht esmalt väheneb, saavutab minimaalse väärtuse temperatuuril t = 4 °C ja hakkab seejärel suurenema. (Selline anomaalia - tiheduse suurenemine kuumutamisel teatud temperatuurivahemikus - on vähestel vedelikel). Enamiku vedelike puhul suureneb erimaht kuumutamisel monotoonselt.) Keemistemperatuurini viidud vedeliku olek on diagrammil kujutatud punktidega b 1, b 2, b 3 .

Täiendava soojusvarustuse korral hakkab vesi keema koos mahu tugeva suurenemisega. Silinder sisaldab nüüd kahefaasilist keskkonda – vee ja auru segu, mida nimetatakse märjaks küllastunud auruks. Küllastunud nimetatakse auruks, mis on termilises ja dünaamilises tasakaalus vedelikuga, millest see moodustub. Dünaamiline tasakaal seisneb selles, et veest aururuumi lendavate molekulide arv on võrdne selle pinnal kondenseeruvate molekulide arvuga. Selles tasakaaluolekus olevas aururuumis on antud temperatuuril maksimaalne võimalik molekulide arv. Temperatuuri tõustes suureneb aururuumi pääsemiseks piisava energiaga molekulide arv. Tasakaal taastub aururõhu suurenemise tõttu, mis toob kaasa selle tiheduse ja sellest tulenevalt ajaühikus vee pinnal kondenseeruvate molekulide arvu suurenemise. Sellest järeldub, et küllastunud auru rõhk on selle temperatuuri monotoonselt kasvav funktsioon või, mis on sama, küllastunud auru temperatuur on selle rõhu monotoonselt kasvav funktsioon.

Mahu suurenemisel vedeliku pinna kohal, millel on küllastustemperatuur, läheb teatud kogus vedelikku auruks, ruumala vähenemisel läheb "liigne" aur uuesti vedelikuks, kuid mõlemal juhul jääb aururõhk konstantseks. .

Kui vedeliku aurustamine toimub piiramatus ruumis, võib see kõik muutuda auruks. Kui vedeliku aurustumine toimub suletud anumas, siis vedelikust väljuvad molekulid täidavad selle kohal oleva vaba ruumi, samas kui osa pinna kohal olevas aururuumis liikuvaid molekule naaseb tagasi vedelikku. Mingil hetkel aurustumise ja molekulide vastupidise ülemineku vahel aurust vedelikuks võib tekkida võrdsus, kus vedelikust väljuvate molekulide arv on võrdne vedelikku tagasi pöörduvate molekulide arvuga. Sel hetkel on vedeliku kohal olevas ruumis maksimaalne võimalik arv molekule. Selles olekus olev aur omandab antud temperatuuril maksimaalse tiheduse ja seda nimetatakse küllastunud.

Seega nimetatakse küllastunud auru, mis puutub kokku vedelikuga ja on sellega termilises tasakaalus. Vedeliku temperatuuri muutumisel tasakaal häiritakse, põhjustades vastava muutuse küllastunud auru tiheduses ja rõhus.

Nimetatakse kahefaasilist segu, mis on aur, milles on suspendeeritud vedelikupiisadmärg küllastunud aur. Seega võib märga küllastunud veeauru pidada kuiva küllastunud auru seguks selle massis hõljuvate tillukeste veepiiskadega.

Kuiva küllastunud auru massiosa märjas aurus nimetatakse auru kuivuse astmeks ja seda tähistatakse tähega X. Keeva vee massiosa märjas aurus, võrdne 1- X, nimetatakse niiskusastmeks. Vedeliku keetmiseks x= 0 ja kuiva küllastunud auru jaoks x= 1. Märja auru olekut iseloomustavad kaks parameetrit: rõhk (või küllastustemperatuur t s , mis määrab selle rõhu) ja auru kuivuse aste.

Soojuse tarnimisel vedela faasi hulk väheneb ja aurufaas suureneb. Segu temperatuur jääb muutumatuks ja võrdub ts-ga, kuna kogu soojus kulub vedela faasi aurustamisele. Järelikult on aurustumisprotsess selles etapis isobaar-isotermiline. Lõpuks muutub viimane veetilk auruks ja silinder täidetakse ainult auruga, mida nimetatakse kuivaks küllastunudks.

Küllastunud auru, milles pole vedela faasi hõljuvaid osakesi, nimetatakse kuiv küllastunud aur. Selle erimaht ja temperatuur on rõhu funktsioonid. Seetõttu saab kuiva auru olekut määrata mis tahes parameetriga - rõhu, erimahu või temperatuuriga.

Selle olekut tähistavad punktid c 1 , c 2 , c 3 .

Täpid tähistavad ülekuumendatud auru. Kui kuivale aurule antakse soojust samal rõhul, tõuseb selle temperatuur ja aur kuumeneb üle. Punkt d (d 1 , d 2 , d 3) kujutab ülekuumendatud auru olekut ja sõltuvalt temperatuurist võib aur asuda punktist c erinevatel kaugustel.

Sellel viisil, ülekuumenenud nimetatakse auruks, mille temperatuur ületab sama rõhuga küllastunud auru temperatuuri.

Kuna ülekuumendatud auru erimaht samal rõhul on suurem kui küllastunud auru oma, on ülekuumendatud auru mahuühiku kohta vähem molekule, mis tähendab, et selle tihedus on väiksem. Ülekuumendatud auru olek, nagu iga gaas, määratakse kahe sõltumatu parameetriga.

Kuiva küllastunud auru saamise protsess konstantsel rõhul on üldiselt kujutatud graafikuga abc ja ülekuumendatud auru saamise protsessi üldiselt - graafikuga abcd, samas kui ab on vee kuumutamine keemistemperatuurini, bc on aurustumisprotsess. mis toimub samaaegselt konstantsel rõhul ja konstantsel temperatuuril, st protsess bc on samaaegselt isobaariline ja isotermiline ning lõpuks cd on auru ülekuumenemise protsess konstantsel rõhul, kuid tõusval temperatuuril. Punktide b ja c vahel on märg aur erinevate kuivusastme vaheväärtustega.

Külma vee kõver I on kujutatud y-teljega paralleelse joonega, eeldades, et vesi on kokkusurumatu ja seetõttu on vee erimaht rõhust peaaegu sõltumatu. Kõverat II nimetatakse alumiseks piirikõveraks või vedeliku kõveraks ja kõverat III nimetatakse ülemiseks piirikõveraks ehk kuiva küllastunud auru kõveraks. Kõver II eraldab diagrammil vedeliku piirkonna küllastunud auru piirkonnast ja kõver III eraldab küllastunud auru piirkonna ülekuumendatud auru piirkonnast.

Punktid a 1 , a 2 ja a 3, mis näitavad 1 kg külma vee olekut temperatuuril 0 °C ja erinevatel rõhkudel, asuvad peaaegu samal vertikaalil. Punktid b 1 , b 2 ja b 3 nihkuvad rõhu suurenedes paremale, kuna vastavalt suurenevad ka keemistemperatuurid t H ja sellest tulenevalt ka keeva vee erimahud. Punktid c 1 , c 2 ja c 3 nihkuvad vasakule, nii et rõhu tõusuga väheneb auru erimaht vaatamata temperatuuri tõusule.

Pv-diagrammilt on näha, et rõhu suurenemisel lähenevad punktid b 1, b 2 ja b 3 ning c 1 2-ga ja 3-ga, st kuiva küllastunud auru ja keeva vee erimahtude erinevus. järk-järgult väheneb (segmendid bc). Lõpuks muutub see erinevus teatud rõhul võrdseks nulliga, st punktid b ja c langevad kokku ning jooned II ja III koonduvad. Mõlema kõvera kohtumispunkti nimetatakse kriitiliseks punktiks ja seda tähistatakse tähega k. Punktile k vastavat olekut nimetatakse kriitiliseks olekuks.

Kriitilise oleku veeauru parameetrid on järgmised: rõhk p k = 225,65 ata; temperatuur t \u003d 374,15 ° C, erimaht v K \u003d 0,00326 m 3 / kg.

Kriitilises punktis on keeval veel ja aurul samad olekuparameetrid ning agregatsiooni oleku muutusega ei kaasne mahu muutust. Teisisõnu, kriitilises olekus kaob neid kaht ainefaasi eraldav tingimuslik piir. Ülekuumenenud aur (gaas) ei muutu kriitilisest kõrgemal temperatuuril (t > t K) rõhu tõusuga vedelikuks.

Kriitiline temperatuur on maksimaalne võimalik temperatuur kahe faasi: vedela ja küllastunud auru kooseksisteerimiseks. Kriitilisest kõrgemal temperatuuril on võimalik ainult üks faas. Selle faasi nimetus (vedel või ülekuumendatud aur) on mingil määral meelevaldne ja selle määrab tavaliselt temperatuur. Kõik gaasid on tugevalt ülekuumenenud üle T cr paari. Mida kõrgem on ülekuumenemise temperatuur (antud rõhul), seda lähedasemad on auru omadused ideaalsele gaasile.

Vesi, veeaur ja nende omadused

Vesi- kõige levinum aine Maal, on vesiniku ja hapniku keemiline kombinatsioon. Vesi on suurepärane lahusti ja seetõttu on kõik looduslikud veed lahused, mis sisaldavad erinevaid aineid – sooli, gaase ja muid lisandeid.
Vett ja veeauru kasutatakse tööstuses enim töö- ja jahutusvedelikuna. Selle põhjuseks on eelkõige vee kättesaadavus looduses levikust, aga ka asjaolu, et vee ja veeauru termodünaamilised omadused on suhteliselt head.
Seega on vee erisoojusmaht võrreldes paljude vedelike ja tahkete ainetega suurem (kui temperatuur tõuseb keemistemperatuurini, st temperatuurivahemikus 0 ... 100 ° C atmosfäärirõhul c \u003d 4,19 kJDkg-K) ). Erinevalt teistest vedelatest ja tahketest kehadest suureneb vee soojusjuhtivus sõltuvalt rõhust temperatuuri tõusuga 120 ... 140 ° C-ni ja väheneb temperatuuri edasise tõusuga. Suurim vee tihedus (1000 g/cm3) saavutatakse 4°C juures. Sulamistemperatuur (jää sulamine) 0 °С.
Vee agregatsiooni oleku muutumist vedelast gaasiliseks nimetatakse aurustumiseks ja gaasilisest vedelaks - kondenseerumiseks.
Vedela vee muundumine auruks – aurustumine – on võimalik aurustumisel ja vee keemisel.
Vee aurustamine - aurustumisprotsess veemolekulide eraldumise ja lendumise teel selle avatud pinnalt, mis toimub temperatuuril, mis on madalam kui keemistemperatuur antud rõhul. Vedeliku pinnalt aurustumisel purunevad ja lendavad molekulid minema, olles liikumiskiiruste tasakaaluväärtuse suhtes suurenenud, mille tulemusena väheneb molekulide keskmine kiirus vedeliku massis ja selle tulemusena väheneb kogu veemassi temperatuur.
Kui vedelale massile antakse soojust, s.o. vee soojendamisel selle temperatuur ja aurustumiskiirus tõusevad ning teatud temperatuuri ja rõhu väärtustele vastav hetk saabub hetk, mil algab veekogus aurustumine - vesi keeb.
Vee keetmine on intensiivne aurustumisprotsess mitte ainult selle vabal pinnal, vaid ka tekkivate aurumullide sees teatud vee soojendamise temperatuuril, mida nimetatakse keemistemperatuuriks. Atmosfäärirõhul on keemistemperatuur ligikaudu 100°C, rõhu tõustes keemistemperatuur tõuseb.
Soojushulka, mis tuleb esitada 1 kg vee kohta, et see muutuks vedelast olekust auruks keemistemperatuuril, nimetatakse varjatud aurustumissoojuseks r. Rõhu suurenedes latentne aurustumissoojus väheneb (tabel). 1.1).

Kondensatsioon- auru vedelikuks muutmise vastupidine protsess. Seda vedelikku nimetatakse kondensaadiks. Selle protsessiga kaasneb soojuse eraldumine. 1 kg auru kondenseerumisel eralduvat soojushulka nimetatakse auru kondenseerumissoojuseks, see on arvuliselt võrdne latentse aurustumise soojusega.

veeaur- vesi gaasilises agregatsioonis. Veeauru, mille tihedus on antud rõhul maksimaalne, nimetatakse küllastunud veeauruks. Küllastunud on aur, mis on termodünaamilises tasakaalus vedela faasiga, s.t. mille temperatuur ja rõhk on samad kui keeva veega. Küllastunud veeaur võib olla märg või kuiv. Märja küllastunud auru mahus on pisikeste tilkade kujul vesi, mis tekib aurumullide kestade purunemisel. Kuiv küllastunud aur ei sisalda veepiisku, seda iseloomustab küllastustemperatuur. Küllastunud auru omadused (tihedus, erisoojusmahtuvus jne) määratakse ainult rõhuga. Auru, mille temperatuur teatud rõhu korral ületab küllastunud auru temperatuuri, nimetatakse ülekuumendatud. Temperatuuride erinevust ülekuumendatud ja kuiva küllastunud auru vahel samal rõhul nimetatakse auru ülekuumenemiseks.
Kuiva küllastunud auru massi ja märja küllastunud auru massi suhet nimetatakse aurusisalduseks ehk auru kuivusastmeks x. See märja küllastunud veeauru oluline omadus määrab auru osakaalu auru-vee segus, kus y on vedeliku osakaal:
X = 1 - y.
Veepiiskade eraldamist aurust nimetatakse separeerimiseks ja selleks mõeldud seadmeid nimetatakse separaatoriteks.
Märja küllastunud auru entalpia hx, kJ/kg, väljendatakse kuivusastmena järgmiselt:
hx= h" + rx,
kus h "on vee entalpia keemistemperatuuril, kJ / kg.
Tabel 1.1
Vee ja kuiva küllastunud auru omadused sõltuvalt rõhust

Ülekuumendatud auru entalpia/gpp, kJ/kg: