19 Анализ тепловлажностного соотношения

Величина углового коэффициента может иметь как положительный, так и отрицательный знак. Рассмотрим влияние знака на направление луча процесса для следующих случаев:

1) ; 2) ; 3) ; 4) .

Если для всех рассматриваемых процессов принять одинаковое начальное состояние (например, точку 1 на рисунке 8.2), то в зависимости от величины и знака углового коэффициента лучи, исходящие из точки 1, могут иметь различные направления.

Значения угловых коэффициентов лучей, лежащих в пределах сектора 1, могут изменяться в пределах от  = + (совпадает с направлением линии d=const) до  = 0 (совпадает с направлением адиабаты I =const).

В секторе 2 величина углового коэффициента лучей изменяется от  = 0 до  = -.

В секторе 3 величина углового коэффициента лучей изменяется от  = - до  =0.

В секторе 4 величина углового коэффициента лучей изменяется от  = 0 до  = +.

20, Расчет процессов изменения состояния воздуха – нагрев, охлаждение, увлажнение, осушение и смешивание.

Нагрев воздуха. Нагрев воздуха в поверхностных теплообменных аппаратах происходит при d=const (процесс 1–2). Относительная влажность воздуха при нагреве от t₁ до t₂ снижается от φ₁ до φ₂ и его ассимилирующая способность увеличивается.

Расход тепла на нагрев 1 кг воздуха: q _1-2 = I₂ - I₁, кДж/кг (8.9)

Охлаждение воздуха. Охлаждение воздуха до температуры выше температуры точки росы (t_тр), происходит также при постоянном влагосодержании (процесс 1-2'). При охлаждении до температуры ниже температуры точки росы процесс идет по линии φ=100%, а влагосодержание воздуха уменьшается (d₃ < d₁).

Расход холода на 1 кг воздуха: q _1-3 = I₁ - I₃, кДж/кг (8.10)

Смешивание воздуха. Смешивание двух потоков воздуха происходит по линии, соединяющей точки, характеризующие состояние воздуха. Параметры смешанного воздуха определяются тепловлажностным балансом (из условия подобия):

L ₁ d₁ + L ₄ d₄ = L d₅; L ₁ I₁ + L ₄ I₄ = L I₅, (8.11)

где L = L ₁ + L ₄ – расход смешанного воздуха;

L ₄, L ₁ – расходы воздуха с параметрами (4) и (1).

Тепло- и влагообмен между воздухом и водой

Уравнение теплообмена между воздухом и водой при непосредственном контакте определяется из уравнения теплового баланса, при условии отсутствия теплообмена с окружающей средой: L(I₁-I₂)=Wc_w(t_wк-t_wн), (8.12)

где W – расход воды, вступающей в контакт с воздухом;

c_w – удельная массовая теплоемкость воды;

t_wк, t_wн – температура воды на выходе и входе в аппарат.

Разделив обе части уравнения (8.12) на L, получим:

I₁-I₂= c_w(t_wк-t_wн) W/L= μ c_w(t_wк-t_wн). (8.13)

Отношение W/L=μ называется коэффициентом орошения и показывает, какое количество воды, приходится на 1 кг воздуха.

Интенсивность теплообмена между воздухом и водой зависит от температуры воздуха по мокрому термометру. Зависимость энтальпии воздуха от его температуры по мокрому термометру можно представить в следующем виде:

I₁-I₂= 0,7 c_w(t_м1-t_м2), (8.14)

где t_м1, t_м2 – температура воздуха по мокрому термометру на входе и выходе аппарата.

Передача теплоты при явном теплообмене (q_я) может происходить при разности температур путем теплопроводности, конвективного теплообмена и излучением, причем теплопроводностью и излучением можно пренебречь. Скрытый теплообмен (q_с) определяется теплотой парообразования (r). Тогда полное количество теплоты:

q_п=q_я+q_с, =α_к (t_в-t_w) + rβ (d_в-d_w)= β (I_в-I_w), (8.15)

где β – коэффициент влагообмена;

β (d_в-d_w)=W_о – количество испаренной влаги.

В результате получаем уравнение, определяющее угловой коэффициент прямой, проходящей через точку (в), характеризующую начальное состояние воздуха и через точку (w), характеризующую состояние воздуха при температуре воды t_w и относительной влажности воздуха φ=100 %:

q_п/ W_о= (I_в-I_w)/ (d_в-d_w) = ΔI/Δd = ε. (8.16)

Возможные направления процессов взаимодействия воздуха с водой представляются линиями, расположенными в области криволинейного треугольника АБВ, у которого одной стороной является кривая φ=100 %, а двумя другими – касательные к этой кривой проведенные из точки А, характеризующей начальное состояние воздуха. В зависимости от температуры воды процессы взаимодействия воздуха и воды изображаются линиями, расположенными в различных областях, отделенных характерными линиями (см. рисунок 8.4):

– t_w = t_А – температура воды равна температуре воздуха по сухому термометру (линия t_А = const);

– t_w = t_м – температура воды равна температуре воздуха по мокрому термометру (линия t_м = const или I_А = const);

– t_w = t_тр – температура воды равна температуре точки росы (линия d_А = const).

Область А-Б-1 – характеризуется условием t_w > t_А (в том числе, при увлажнении воздуха паром).

Область А-1-2 – характеризуется условием t_А > t_w > t_м.

Область А-2-3 – характеризуется условием t_м > t_w > t_тр.

Область А-3-В – характеризуется условием t_w < t_тр.

ф