Transcript Ochrana Ovzduší - cvičení

Ochrana Ovzduší
Hustota a vlhkost plynu
cvičení 3
Luboš Forejt
Ústav techniky prostředí, Fakulta stojní, ČVUT
Zimní semestr 2004
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Rekapitulace
R
S, N
C
ρN 100 21 O
 C


ρ 100 W 21 O2
r
hustota plynu [kg/m3]
W
objemový podíl vodní páry ve vzduchu [%]
R
2
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Tlak plynu
n
• Daltonův zákon
pi
p   pi
parciální tlak vyvolaný i-tou složkou
Aplikace pro vlhký vzduch
ps
pp
i 1
parciální tlak suchého plynu
parciální tlak páry
p  ps  p p
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Hustota plynu
a) pomocí Daltonova zákona
ρ  ρs  ρ p
rs
rp
hustota suchého plynu (pp, T)
hustota vodní páry (ps, T)
p p  rs
ps
 
ρ  ρs  ρ p 

rs  T rp  T  rs
 rs 
1 
ρ
 p  p p 1  
 r 
rs  T 
p 


 1 
rs 
 p  pp  pp 
 


r

T
r
p 

 s
1

 p  378pp 
rs  T
rs plynová konstanta suchého plynu (rs=287,1 J/kgK)
rp plynová konstanta vodní páry (rp=461,6 J/kgK)
Vlhký
vzduch je
lehčí než
suchý
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
?
Hustota plynu
b) pomocí rN
a)
p  TN
ρ  ρN
pN  T
b)
ps
pP
ρ N  ρS, N   ρ P, N 
p
p
Známe rS,N a rP,N ze stavové rovnice (1,293 a 0,804 kg/m3)
n
ρS, N   ωi  ρ n,i
i1
i objemový podíl složky v suchém plynu
rn,i hustota složky při normálních
podmínkách
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Vlhkost plynu
• Absolutní „rP“
• Relativní „“
• Měrná „x“
• Fiktivní „fN“
pP
ρP 
rP  T
pP
 "
pp
ρ P  ρ P, N
p P  TN
pN  T
pp rs  T rS p p
pp
MP V  ρP
x



   0,622
MS V  ρS rp  T pS
rP pS
pS
MP
fN 
VS
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Objemový podíl vodních par
  C V
  C V

M
N
N
S, N
S, N
CS, N

V
100
N
 CN
 CN 

V
100 W
S, N

V
100 W
S, N


V
100
N

V
S, N
I. Vztah pro

V
N
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
II. Vztah - podle Daltonova
zákona
VS, N pS p - p P
pP


 1
VN
p
p
p
VS, N
VN
pP
 1
p
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
III. Vztah - podle fiktivní
vlhkosti


V
V
S, N
S, N





VN
VS, N  VP, N
1
VP, N
1 
VS, N
 m 3P 
 3
 mS 
 1   kgP   m 3P   m 3P 
 kgP 
   3  
   3 
f N   3   f N  


 mS 
 ρ P, N   mS   kgP   mS 

V
1
S, N


VN 1  f N
ρ P, N
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
IV. Vztah - podle měrné vlhkosti
rS p p
x 
rP pS
VS, N
pS
rS / rP
1
1




VN
pS  p P 1  p P 1  x
rS / rP  x
pS
rS / rP
VS, N
VN
rS /rP

rS /rP  x
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Závislosti mezi vztahy I-IV

V
ρ P, N
rS /rP
100 W
pP
S, N

 1  W1  1 



V
100
p ρ P, N  f N rS /rP  x
N
I.
II.
III.
IV.
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Porovnání vztahu: I vs. II
pP
pP
1  W1  1 
 W1 
p
p
Znám pP a zjistím W
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Porovnání vztahu: II vs. III
ρ P, N
fN
pP
pP
1



p ρ P, N  f N
p ρ P, N  f N
Znám fN a zjistím pP/p
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Porovnání vztahu: I vs. III
ρ P, N
fN
1  W1 
 W1 
ρ P, N  f N
ρ P, N  f N
Znám fN a zjistím W
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Porovnání vztahu: I vs. IV
rS /rP
x
1  W1 
 W1 
rS /rP  x
rS /rP  x
Znám x a zjistím W
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Závěr
Pro vyjádření objemu vodní páry ve vzduchu
potřebuji znát alespoň jednu z následujících
hodnot:
–
–
–
–
W(1)
pP/p
fN
x
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Jak počítá rN norma ČSN ISO 9096
ρS, N  f N
ρN 
fN
1
ρ P, N
…další forma vyjádření rN pomocí fN
Důkaz platnosti tohoto vztahu:
ps
p P ρS, N  ρ P, N ρ P, N  f N ρ P, N  ρS, N  f N  ρS, N  f N
ρ N  ρS, N   ρ P, N  



fN
p
p ρ P, N  f N ρ P, N  f N
ρ P, N  f N
1
ρ P, N
ρ P, N
ρ P, N  f N
1
f
1 N
ρ P, N
c.b.d.
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Př.1:
Stav vzduchu:
Kontrola h-x diagramu
t = 20°C
 = 35%
p = 100 kPa
Odečtěte z diagramu: x = 4,95 gH2O/kgs.v
pP = 777 Pa
pP“ = 2280 Pa
Výpočet:
 = pP/pP“= 34,1%
a) W = pP/p=0,777%
b) W = x/(rS/rP+x)=0,794%
Při nízkých teplotách velmi malá jímavost vzduchu!
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Př.2: Kontrola dle
sušárenského diagramu
Stav vzduchu:
t = 150°C
x = 100gH2O/kg s.v
p = 98 kPa
Odečtěte z diagramu: pP = 13 500 Pa
Vypočtěte:
a) W = pP/p=13,8%
b) W = x/(rS/rP+x)=13,8%
Horký vzduch nad 100°C může nést takřka neomezené množství
vodní páry
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
Př.3: Přepočet koncentrací –
kontrola emisního limitu
Dáno: Velký zdroj na tuhá paliva
EL = 250 mg/m3
Naměřeno:
C = 100 mg/m3
EL překročen o 81 mg/m3
t = 200°C
tj. o 32 %!
W = 15,8%
O2 = 10,5% p = 90 kPa
Určete zda byl, případně o kolik, překročen EL
tj. nárůst dalších 95,1%
CN = 195,1 mg/m3
CN,S = 231,7 mg/m3 tj. nárůst o dalších 36,6%
CN,S,R = 331 mg/m3
tj. nárůst o dalších 99,3%
Ústav techniky prostředí – Ochrana Ovzduší
??? Kontrolní otázky ???
• Způsoby vyjádření vlhkosti + jednotky
• Hustota plynu pomocí plynu za normálních
podmínek
• Hustota plynu pomocí rN,S a rN,P
• Hustota plynu pomocí rS a rP o příslušných
parciálních tlacích
• Vzájemné vztahy pro vyjádření vlhkosti
plynu přes poměr VS,N a VN
Ochrana Ovzduší
Hustota a vlhkost plynu
cvičení 3
Luboš Forejt
Ústav techniky prostředí, Fakulta stojní, ČVUT
Zimní semestr 2004