9. Психрометрическая диаграмма влажного воздуха.

В отличие от I — d-диаграммы, где в основе построения при­няты графические взаимосвязи между параметрами влажного воз­духа, которые нанесены на координатную сетку I, d, в психро­метрической диаграмме использована система координат t_c — х. Основными параметрами влажного воздуха, между которыми оп­ределяется взаимосвязь на t_c — х -диаграмме, являются t_c. х, I, t_м, t_р, ф и Р_б. Основой графического построения является равно­мерная сетка параллельных изолиний t_c и влагосодержаний х. Ха­рактерная особенность психрометрической диаграммы заключается в параллельности (в реальном для СКВ диапазоне) нанесения изолиний температур t_c, t_M, и t_p и энтальпии I. Кроме того, на диаграмме нанесены линии относительной влажности и удельного объема 1/р. В ряде случаев по оси ординат наносится шкала упругости водяного пара р_п. Линии I = const расположены параллельно линиям t_M=const, поэтому на поле диаграммы нанесены изолинии поправок к значениям I.

Если в качестве характеристики процесса изменения состоя­ния воздуха на I — d-Диаграмме принят угловой коэффициент в (тепловлажностное отношение), то при использовании психромет­рической диаграммы для этой цели применяют так называемый показатель (фактор) явной теплоты ψ=Q_я/Qn- Шкала значений ψ в диапазоне практически наблюдающегося изменения состояния влажного воздуха в кондиционируемых помещениях нанесена по контуру диаграммы. Условная точка (для удобства пользования шкалой), из которой исходят линии направлений процессов пока­зателя ψ, находится на пересечении линий £_с=24°С и ф=50%.

Рассмотрим изображение характерных процессов изменения тепловлажностного состояния воздуха в психрометрической ди­аграмме:

охлаждение воздуха без изменения влагосодержания — по линии t_р= const, но от точки А к точке 1 (ψ=1);

нагревание воздуха без изменения влагосодержания по линии t_p= const (х= const) от точки A к точке 2 (ψ= + 1);

политропические процессы нагревания и увлажнения, охлажде­ния и осушки (A—3) и др. — в произвольном направлении (ψ= var) на диаграмме;

адиабатное (изоэнтальпийное) охлаждение (A —4) —по линии t_c= const (ψ =± оо)

изоэнтальпийное нагревание — также по линии t_M = const (ψ =± оо);

изотермические процессы увлажнения и осушки по линии t_c = = const (ψ = 0).

Пример. Дано t_с = 20°С; ф=50%. Определить с помощью психромет­рической диаграммы остальные параметры влажного воздуха

Решение На диаграмме (рис. II 15) находим положение точки 1 Через точ­ку 1 проводим линию, параллельную оси абсцисс Слева на пересечении этой ли­нии с кривой ф = 100% находим значение t_Р = 9°С, а справа на оси ординат — значение x = 0,0073 кг/кг. Проведя линию t_M = const, на пересечении с ф=100% находим tм=13,6°С, а на дополнительной шкале —значение 1=38,5 кДж/кг. Поправка к значению I составляет — 0,15. Тогда фактическое значение I = 38. 5—0,15=38,35 кДж/кг. Путем интерполяции заходим значение 1/р = 0,84 м³/кг, откуда р = 1,19 кг/м³.

12 Тепло- и массообмен между влажным воздухом и растворами солей.

Тепло- и массообмен между воздухом и жидкостью является комплексным процессом, при котором одновременно происходит перенос теплоты и массы вещества. Интенсивность потоков тепла и массы вещества как в толще жидкости, так и над ее поверх­ностью зависит от градиентов потенциалов переноса. При этом по­ток теплоты зависит от градиента температуры, а поток массы — от градиента, например, концентрации вещества. Вместе с тем гради­ент концентрации оказывает влияние на интенсивность потока теп­лоты, а градиент температуры в свою очередь—на интенсивность потока массы.

При рассмотрении тепло- и массообмена применительно к про­цессам кондиционирования воздуха особый интерес представляет тепловлажностное состояние сред на границе раздела «воздух — жидкость». От разности потенциалов переноса между массой воз­духа и поверхностью, а также между поверхностью и массой жи кости зависит интенсивность тепло- и массообмена, и соответствен­но интенсивность процесса изменения состояния воздуха.

П арциальное давление паров над во­дой зависит от температуры ее поверхности. Это связано с тем, что силы поверхностного натяжения удерживают отдельные молекулы в массе жидкости. В то же время некоторые молекулы приобрета­ют энергию, превышающую их средний энергетический уровень, и покидают поверхность. Некоторые молекулы, находящиеся над по­верхностью и обладающие энергией ниже среднего для данной тем­пературы уровня, поглощаются поверхностью. Таким образом уста­навливается равновесное состояние. Если в системе «чистая жид­кость— воздух» все молекулы жидкости обладают одинаковой возможностью покинуть поверхность (рис. II.22), то в системе «раствор соли — воздух» ситуация несколько иная (рис. 11.23). Молекулы растворителя обладают возможностью покидать поверх­ность и поглощаться ею, а молекулы растворенного вещества (не летучие соли) не обладают такой способностью. Поскольку в ра­створе молекулы растворителя испытывают притяжение не только между собой, но и с молекулами растворенного вещества, которые не обладают способностью покидать поверхность, то они в большей степени удерживаются в жидком растворе, чем в чистой жидкости при одинаковых температурных условиях. Следовательно, над по­верхностью раствора находится меньше молекул растворителя и пар­циальное давление паров соответственно ниже. Очевидно, чем вы­ше содержание молекул растворенного вещества в жидкости, тем меньше парциальное давление паров растворителя над ее поверх­ностью.

Содержание растворенного вещества, %, оценивают его концентрацией

к_р= (G_{р в}./W+ G_{р в})*100, где G_p в — количество растворенного вещества; W — количество растворителя (воды).

Парциальное давление паров жидкости (воды) над поверхностью раствора зависит от температуры t и концентрации Кр В практических расчетах процессов тепло- и массообмена используют таблицы, связывающие параметры р_п, t и Кр для растворов различных солей. Наибольшее распространение в технике кондиционирования воздуха находят растворы хлористого кальция СаС1₂, хлористого лития LiCl и некоторые другие. Выбирая различные сочетания параметров t и К_Р, можно осуществить практически любые процессы изменения состояния воздуха.

Положительным свойством растворов солеи является их спо­собность находиться в жидкой фазе при отрицательных темпера­турах. Это свойство позволяет использовать их для обработки при­точного воздуха с очень низкими начальными температурами при необходимости получения воздуха с низкими температурой и влагосодержанием, а также дает возможность эффективно утилизировать теплоту вытяжного воздуха зданий и сооружений, находящихся в районах с суровым климатом, и т. д. При расчетах процессов, происходящих при отрицательных температурах, используют диа­граммы фазового состояния растворов.