Berechnung der Endtemperatur von feuchter Luft und kühlem Stein

Ich versuche, die Effizienz eines nachtgekühlten Steins zu messen, um mittags Wasser aus der feuchten Luft an Meeresküsten zu kondensieren. Ich gehe davon aus, dass der Stein wärmeisoliert ist, sobald er sich nachts im thermischen Gleichgewicht mit der niedrigstmöglichen Temperatur befindet. Mittags wird dann die feuchte Luft durch den Stein geleitet und das (angenommen thermisch isolierte) System besteht nun aus heißer, feuchter Luft und dem kühlen Stein.

Ich verstehe, dass Luft bei niedrigeren Temperaturen weniger Dampf enthält. Wenn also heiße, feuchte Luft kondensiert, kondensiert etwas Dampf.

[BEARBEITEN] Ich kenne bereits die Wassermasse, die ich in Betracht ziehe, da ich den maximalen Dampf in einem Meterwürfel gesättigter Luft verwende, der bei den Temperaturen möglich ist. Das Problem, das ich habe, ist, welche Mengen auf der linken Seite der Gleichung für die Dampfkondensation enthalten sind. Ich verwende die spezifische Wärmekapazität von Dampf, Luft und Stein, um zu versuchen, die Endtemperatur zu ermitteln, damit ich sehen kann, wie viel Dampf bei dieser Temperatur kondensiert, indem ich die Haltekapazität nach dem Abkühlen pro Kubikmeter abziehe von der ersten.

Das Problem hier, dass ich die latente Verdampfungswärme für die Energie verwenden muss, die der Stein für das kondensierte Wasser verliert, aber dann hat der Dampf eine Temperatur von weniger als 100 Grad Celsius, also sollte ich die spezifische Wärmekapazität von Dampf oder latenter Wärme verwenden oder spezifische Wärmekapazität von Wasser?! Ich war gerade verdammt verwirrt.

Als Q v A P Ö R + Q A ich R = − Q S T Ö N e , darauf bin ich gekommen

M v A P Ö R C P v A P Ö R ( T 1 − T F ) + M A ich R C P A ich R ( T 1 − T F ) = − M S T Ö N e C P S T Ö N e ( T 1 − T F )

Hier scheint mir etwas falsch zu sein, weil die Dampftemperatur unter dem Siedepunkt von Wasser liegt. Ich weiß, dass die Temperatur die DURCHSCHNITTLICHE innere Energie einer Masse von Stoffen und allem ist. Allerdings verwirrt es mich immer noch. Jemand klärt es für mich auf.

Du näherst dich dem aus der falschen Richtung. Ihr erster Schritt sollte sein, die maximale Wassermenge abzuschätzen, die Sie bekommen können. Wie groß ist die relative Anfangsfeuchte der Luft bei der Starttemperatur und wie hoch ist der Gleichgewichtsdampfdruck von Wasser bei dieser Temperatur? Zusammen mit dem atmosphärischen Druck lässt sich damit zunächst die Wasserdampfmenge in der Raumluft berechnen.
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Sie haben also eine feste Luftmasse, eine feste Wassermasse und eine feste Steinmasse? Was sind diese Werte? Und was ist die Anfangstemperatur der Luft und des Steins?

Antworten (1)

Lassen M A , M w , Und M S stellen die Masse der (knochentrockenen) Luft, die Masse des Wassers bzw. die Masse des Steins dar. Lassen T 0 sei die Anfangstemperatur der Luft und T S sei die Anfangstemperatur des Steins. Unter der Annahme, dass das gesamte Wasser kondensiert, ist die Änderung der internen Energieeinheit Masse der knochentrockenen Luft M A C A ( T F − T 0 ) die Änderung der inneren Energie pro Masseneinheit des Wassers ist M w ( − λ 0 + C L w ( T F − T 0 ) ) , und die Änderung der inneren Energie des Steins ist M S C S ( T F − T S ) Wo λ 0 ist die Änderung der inneren Energie pro Masseneinheit Wasser bei T 0 beim Übergang von Wasserdampf zu flüssigem Wasser, C L w ist die spezifische Wärmekapazität von flüssigem Wasser. Die interne Energiebilanz für dieses System sollte also lauten:

M A C A ( T F − T 0 ) + M w ( − λ 0 + C L w ( T F − T 0 ) ) + M S C S ( T F − T S ) = 0
Dies setzt wiederum voraus, dass das gesamte Wasser kondensiert.

Woher bekommen Sie den Wert für "die Änderung der inneren Energie pro Masseneinheit Wasser bei T0 beim Übergang von Wasserdampf zu flüssigem Wasser"?
Wenn Sie „Steam-Tabellen“ haben, haben sie tabellarische Werte dafür. Alternativ können Sie die Verdampfungswärme von Wasser als Funktion der Temperatur auf Google nachschlagen, den Wert bei dieser Temperatur nehmen und subtrahieren Δ ( P v ) ; letzteres ist ungefähr gleich (RT_0/M), wobei R die universelle Gaskonstante und M die Molmasse von Wasser ist.
Ist es der "r"-Wert in den "Dampftabellen"? Sie sagt die spezifische Verdampfungsenthalpie aus und wird in kJ/kg dargestellt.
Ich weiß nicht, was du mit "R" meinst. In den Dampftabellen geben sie die innere Energie der gesättigten Flüssigkeit und des gesättigten Dampfes sowie die innere Energieänderung zwischen gesättigter Flüssigkeit und gesättigtem Dampf an.
Ich verwende dieses hier: thermopedia.com/content/1150 . "r" ist hier also der Unterschied zwischen der spezifischen Enthalpie von flüssigem Wasser und gasförmigem Dampf. Was ich nicht verstehe ist, für jede Temperatur gibt es 5 Druckreihen?! Welche Reihe soll ich verwenden?
In den Sattdampftabellen gibt es nur einen Druckwert; es ist der Gleichgewichtsdampfdruck des Wassers.
Sie sagen also, der angehängte Link ist keine Sattdampftabelle? Ich frage das, weil ich erst jetzt befürchte, dass die 5 Reihen für die Zwischentemperaturen sein könnten. Ach mühe.
Oh, Entschuldigung. Ich sehe jetzt, dass es tatsächlich 5 Reihen bei jeder Temperatur gibt. Ich habe keine Ahnung, was diese darstellen. Sehen Sie nach, ob Sie eine andere Dampftabelle finden können.
Übrigens, haben Sie Berechnungen durchgeführt, bei denen der Beitrag des Wasserdampfs zur Wärmebilanz vollständig vernachlässigt wurde? Ich kann mir nicht vorstellen, dass der Wasserdampf einen so großen Beitrag leisten würde.
Berechnung der Endtemperatur von feuchter Luft und kühlem Stein
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