Chương IX
Friday, December 18, 2009
KHÔNG KHÍ ẨM


Không khí ẩm là loại không khí được xem
xét dưới góc độ có ảnh hưởng của hơi nước.
Tuy lượng hơi nước chứa trong không khí rất
nhỏ nhưng là nhân tố quyết đònh đến năng
lượng (nhiệt lượng) trao đổi của không khí ẩm.
§ 9.1. Khái Niệm Chung
Có những hiện tượng chứng tỏ rằng trong không khí có chứa hơi
nước mà ta dễ dàng quan sát được.
Ví dụ:
x Hiện tượng nước ngưng tụ ngoài thành ly nước đá, sương đọng
trên lá cây vào buổi sáng sớm, …
x Phơi khô quần áo, …
x Nước ngưng tụ ở dàn lạnh máy điều hòa không khí
Những hiện tượng trên cho ta thấy, có trường hợp hơi nước đi vào
không khí, có hiện tượng hơi nước tách ra khỏi không khí. Điều này
chứng tỏ không khí có khả năng trao đổi ẩm.
Tổng quát: Không khí ẩm gồm những thành phần: oxygen, nitrogen,
carbondioxide, argon, … và hơi nước
Trong các quá trình nhiệt động được khảo sát, thông
thường chỉ có thành phần hơi nước là bò biến đổi, vì vậy
người ta xem không khí ẩm chỉ gồm hai nhóm đối tượng:
hơi nước và nhóm khí còn lại gọi là không khí khô.

Nguyễn Toàn Phong 1 of 37 Chương IX _ Không Khí m
Minh họa hai thành phần của không khí ẩm
nướcHơikhôkhíKhôngẩmkhíKhông 

kmolkg
Nitrogen 78,03 28,02
Oxygen 20,99 32
Carbondioxide 0,03 44
Hydrogen 0,01 2,02
Argon 0,94 39,91

Nguyễn Toàn Phong 2 of 37 Chương IX _ Không Khí m
Phân tử lượng:

kmolkg97,28
0094,091,390001,002,2
0003,0442099,0327803,002,28
.r
iik

uu
uuu
P P
¦
(9-1)
B. Hơi nước
Phân tử lượng:

kmolkg02,1816101,12
h
uu P
(9-2)
Mối quan hệ của nhiệt độ, thể tích và khối lượng trong khối không
khí ẩm như sau:

°
®
­
hòabãoquákkẩm
hòabãokkẩm
hòabãochưakkẩm

°
¯
®
hòabãokkẩm
°
­
hòabãochưakkẩm
9.2.1 Không khí ẩm chưa bão hòa
Không khí ẩm chưa bão hòa là không khí ẩm mà lượng hơi nước
trong đó chưa đạt tới trò số lớn nhất.
điều kiện tự nhiên không khí ẩm chưa bão hòa còn khả năng tiếp
nhận thêm hơi nước.
Lưu ý: Hơi nước trong không khí ẩm chưa bão hòa ở trạng thái
hơi quá nhiệt.
9.2.2 Không khí ẩm bão hòa
Không khí ẩm bão hòa là không khí ẩm mà lượng hơi nước trong đó
đạt tới giá trò cực đại.
điều kiện tự nhiên ta không thể thêm vào không khí ẩm bão hòa
bất kỳ một lượng hơi nước nào.
Lưu ý: Hơi nước trong không khí ẩm bão hòa ở trạng thái
hơi bão hòa khô.
Nếu cố tình thêm hơi nước vào (ở điều kiện đẳng nhiệt) thì
sẽ có một lượng nước tương ứng khác tách ra (ngưng tụ)

Nguyễn Toàn Phong 5 of 37 Chương IX _ Không Khí m
§ 9.3. Hai Quá Trình Đặc Biệt Đưa Không Khí Ẩm
Chưa Bão Hòa Thành Không Khí Ẩm Bão Hòa
Có nhiều cách để đưa không khí ẩm chưa bão hòa về trạng thái bão
hòa, trong phần này xét hai quá trình đặc biệt sau:
x Làm lạnh đẳng áp
x Tăng ẩm đẳng nhiệt
Đồ thò p-v bên dưới đây mô tả quá trình biến đổi trạng thái chỉ riêng
cho thành phần hơi nước trong không khí ẩm.

p
Trạng thái của hơi nước
trong kkẩm bão hòa
Trạng thái của hơi nước
trong kkẩm chưa bão hòa
v
Nhiệt độ của kkẩm
K
A
B
C
P
hmax

P
h

Nhiệt độ đọng sương t
đs


xác đònh từ bảng bão hòa của hơi nước theo
nhiệt độ động sương t
đs
của khối không khí ẩm.
Nhiệt độ đọng sương t
đs
là nhiệt độ của không khí ẩm bão hòa có
cùng phân áp suất hơi với không khí ẩm đang khảo sát.
Nguyễn Toàn Phong 7 of 37 Chương IX _ Không Khí m
9.3.2 Quá trình tăng ẩm đẳng nhiệt – Phân áp suất
cực đại – Khối lượng hơi cực đại
điều kiện tự nhiên khi xảy ra quá trình bay hơi nước vào không
khí ẩm sẽ làm nhiệt độ khối không khí giảm xuống (tham khảo phần
quá trình bay hơi đoạn nhiệt)
Trong trường hợp này khi thêm hơi nước vào không khí ẩm người ta
cố tình duy trì nhiệt độ của không khí ẩm không thay đổi.
Quá trình này diễn ra ở điều kiện nhiệt độ không đổi: trạng thái hơi
nước sẽ dòch chuyển dần về B trên đường đẳng nhiệt AB
Khi đạt đến điểm B, hơi nước ở trạng thái hơi bão hòa khô và không
khí ẩm tương ứng đạt đến trạng thái bão hòa. Phân áp suất hơi tương
ứng là p
h max
hoặc p
bh
và lượng hơi nước tương ứng đạt giá trò cực đại.
Phân áp suất hơi cực đại p
h max
xác đònh từ bảng bão hòa của hơi
nước theo nhiệt độ của khối không khí ẩm.
Nguyễn Toàn Phong 8 of 37 Chương IX _ Không Khí m

­


T.R.GVp
T.R.GVp
kkk
hhh
h
k
k
h
k
h
R
R
p
p
G
G
d 
(a)
Với

°
¯
°
®
­

|

phân áp suất của hơi nước trong không khí ẩm, bar
p p suất của không khí ẩm, bar
Lưu ý: Nếu bài toán không cho giá trò áp suất của không khí ẩm thì
mặc nhiên xem nó có giá trò của áp suất môi trường: .
bar1~p
Từ 9-6
d622,0
pd
p
h



(9-7)
Nguyễn Toàn Phong 9 of 37 Chương IX _ Không Khí m
9.4.2 Độ ẩm tương đối
M
[%]
Độ ẩm tương đối: là tỷ số giữa lượng hơi nước hiện có trong không khí
ẩm đang khảo sát so với lượng hơi nước cực đại chứa
trong không khí này khi làm cho nó bão hòa ở điều
kiện nhiệt độ không đổi (quá trình AB).

maxh
h
G
G
M
, % (9-8)
Sử dụng phương trình trạng thái của khí lý tưởng cho hơi nước ở

trong công thức 9-6 được
xác đònh từ bảng hơi nước bão hòa ứng với nhiệt độ của
không khí ẩm hoặc có thể sử dụng công thức gần đúng
sau:

 
T
31,3142
T10.804,24Tlog2,859051,28plog
4
u

(9-10)
p áp suất bão hòa, bar
T nhiệt độ bão hòa, K
Từ phương trình 9-7 và 9-9


maxh
maxh
maxh
pp
p622,0
d
pd622,0
pd
M
M



i
G
G
i
G
I
I 

hay
hk
idiI 

kgkkkJ
(9-13)
Trong đó
I Enthalpy của không khí ẩm ứng với 1kg không khí khô
i
k
Enthalpy của 1kg không khí khô,
kgkkkJ

i
h
Enthalpy của 1kg hơi nước,
hơi)(kgkJ

Lưu ý
: Giá trò cụ thể của enthalpy tại một trạng thái nào đó thường
không có ý nghóa đặc biệt. Vì vậy có thể tùy ý chọn một gốc
giá trò.

Nhiệt độ khối không khí ẩm hay nhiệt độ nhiệt kế khô
Nguyễn Toàn Phong 11 of 37 Chương IX _ Không Khí m
Thế 9-14 vào 9-13


>@

kk
t84,177,2500kgkk hơikgdt006,1I 
,
kgkkkJ
(9-15)
Có thể sử dụng biểu thức đơn giản sau:


>@

kk
t.22500kgkk hơikgdtI 
,
kgkkkJ
(9-16)
Lưu ý
: Trong cùng một bài toán chỉ nên sử dụng một công thức để
tính enthalpy tại các trạng thái.
9.4.4 Nhiệt độ
Đối với không khí ẩm thì có ba loại nhiệt độ
1. Nhiệt độ nhiệt kế khô t
k


chưa
biết được dẫn qua thiết bò chứa nước như trên. Đặc điểm của không khí
ẩm chưa bào hòa là sẽ tiếp nhận thêm hơi nước cho đến khi đạt trạng
thái bão hòa thì dừng lại, nếu cường độ bay hơi nước đủ lớn thì không
khí ẩm ra ở trạng thái
d
đạt trạng thái bão hòa.
Sử dụng các phương trình cân bằng khối lượng và cân bằng năng
lượng qua hệ thống
Nguyễn Toàn Phong 13 of 37 Chương IX _ Không Khí m
Cân bằng khối lượng

GGG
21

(9-17)

21
dGmdG  
"

m
h
là lượng nước đã bay hơi, phương trình thứ hai được viết lại


12
ddGm 
"
(9-18)


2121
IiddI 
"
(9-19)
Thế phương trình xác đònh enthalpy của không khí ẩm vào 9-19

 

 
2h22pk121h11pk
idtciddidtc  
"

Biến đổi phương trình trên

 
"
"
ii
iidttc
d
1h
2h212pk
1



(9-20)
Trong đó

pp
p622,0
d



(9-21)
Nguyễn Toàn Phong 14 of 37 Chương IX _ Không Khí m