В помещении со значительными тепловыделениями объем приточного воздуха, необходимо для удаления избыточной теплоты (без учета количества теплоты, уносимой из помещения с воздухом, удаляемым через местные отсосы), определяется соотношением
(1.13)
где Q изб — избыточная теплота, Дж/с;
С р — удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, Дж/(кг×к);
r — плотность воздуха при 293 к (20 0С), кг/м3, равная r = 1,2 кг/м3;
Т у — температура удаляемого воздуха, К;
Т п — температура воздуха, подаваемого в помещение, К. Т у и Т п легко получить по обычному градуснику, прибавив к значению температуры в 0С цифру 273, например 10 0С соответствует 283 К, 0 0С = 273 К, 30 0С = 303 К и т. д.
Количество теплоты, которое необходимо затратить, чтобы 1 кг воздуха поднять на 1 0С, называется теплоемкостью воздуха, отнесенной к единице веса, иначе — удельной теплоемкостью воздуха.
Различают теплоемкость воздуха при постоянном давлении С р и при постоянном объеме С v.
Значения теплоемкостей сухого воздуха при изменении температуры от 0 до 80 0С соответственно равны: С р = 0,239 – 0,241 и С v = 0,170 – 0,172 ккал/(кг×град). В системе СИ соответственно указанному диапазону С р = 999,999 – 1008,368 Дж/(кг×К). Если предположить, что между температурой воздуха и его теплоемкостью существует линейная зависимость, то при 20 0С величина С р = 1001,6728 Дж/(кг×К), из выражения: С р= 999,999 + 0,1046125× t.
Избыточная теплота, Дж/с или Вт по существу не что иное, как тепловая мощность источника тепловыделения, которая характеризуется теплосодержанием, Дж/кг. Только удаление этих избыточных килограммов (масс) нагретого воздуха со скоростью, имеющей размерность кг/с, может создать предпосылки для замещения этой массы воздуха свежим, более холодным воздухом. Математически это описывается как умножение величины теплосодержания на скорость удаления теплого воздуха, в размерности это выглядит как (Дж/кг)×(кг/с) = Дж/с. Поэтому формулу (1.13) можно представить в следующем виде
(1.14)
где L уд — удаляемый из помещения воздух, с учетом, кратности воздухообмена (К), м3/ч. При К =10 и V =90 м3, L уд=900 м3, где V — объем помещения.
В воздухе практически всегда присутствует вода в виде паров, которые при снижениях температуры воздуха меняют агрегатное состояние, выпадая в виде росы или в виде инея. Теплосодержание влажного воздуха определяется
(1.15)
где g — количество тепловой энергии, заключенное в 1 кг массы газа, Дж/кг;
r = 2,5×106 — скрытая теплота парообразования или удельная теплота испарения воды при 0 0С, Дж/кг;
С п =1890 — средняя удельная теплоемкость водяного пара при нормальном давлении, Дж/(кг×К);
t — температура, 0С; Р = 101325 Па;
Х — влагосодержание – отношение плотности водяных паров к плотности воздуха, кг/кг, т. е.
, (1.16)
где rп и rс — плотности сухого воздуха и водяного пара, кг/м3. Влагосодержание может быть определено также с помощью давления и газовых постоянных.
Так уравнение состояния (Клайперона-Менделеева) влажного воздуха имеет вид
(1.17)
где Р — давление воздуха, Па;
r — плотность воздуха, кг/м3;
Т — абсолютная температура, К;
R — газовая постоянная, Дж/(кг×К).
