Основные процессы обработки воздуха и их изображение на I-d диаграмме

При рассмотрении процессов изменений влажного воздуха принимается следующее допущение: свойства воздуха изменяются во всём его объёме одновременно.

На самом деле это нет так, поскольку слои, наиболее близкие к горячим поверхностям, будут иметь температуру более высокую, чем удаленные. Исходя из этого, следует, что в качестве действующих принимаются средние значения параметров воздуха для всего объёма.

Обработка влажного воздуха – т. е. изменение его параметров, производится специальными устройствами. Ниже приводится описание только назначения и принципа действия таких устройств, без рассмотрения их конструкции, разновидностей и монтажа.

К элементарным устройствам, являющимся инструментами воздействия на параметры воздуха, относятся:

• калорифер

• оросительная (форсуночная) камера (водяной увлажнитель)

• паровой увлажнитель (парогенератор)

Калорифер

Калорифер – это теплообменное устройство, изменяющее температуру воздуха без влияния на влагосодержание.

Сухой нагрев

Процесс наблюдается только в теплообменнике (калорифере).

Нагрев воздуха происходит при неизменном влагосодержании (d = const), т. к. влага никуда не уходит, и ниоткуда не добавляется, поскольку обрабатываемый воздух контактирует только с сухой поверхностью теплообменника (калорифера). Изменяется только количество явной теплоты.

При этом процессе не меняется влагосодержеание, увеличиваются температура и энтальпия, и падает относительная влажность (t₂>t₁, I₂>I₁, φ₂<φ₁, d₂=d₁=const).

Теплозатраты на нагрев воздуха в калорифере:

Q_К = ∆I∙G, кДж/ч = , Вт, где

∆I – разность теплосодержаний кДж/кг воздуха после и до калорифера соответственно;

G – расход воздуха, проходящего через калорифер, кг/ч

Сухое охлаждение

Охлаждение воздуха происходит при неизменном влагосодержании (d=const), т. к. влага никуда не уходит, и ниоткуда не добавляется, поскольку воздух контактирует только с сухой поверхностью теплообменника (калорифера). Изменяется только количество явной теплоты.

При этом не меняется влагосодержание, снижается температура и теплосодержание (энтальпия), и возрастает относительная влажность (t₂<t₁, I₂<I₁, φ₂>φ₁, d₂=d₁=const).

Затраты холода в калорифере определяются в порядке, аналогичном расчётам теплозатрат. При этом отрицательное значение теплозатрат будет означать затраты не тепла, а холода.

Точка росы

Если в ходе сухого охлаждения процесс по линии d = const достигает линии относительной влажности φ = 100%, то при дальнейшем снижении температуры из воздуха начинает выделяется влага, т. к. происходит конденсация паров воды.

Точка росы – состояние насыщенного воздуха (φ=100%) при данном влагосодержании d. Она находится в точке пересечения линий d=const и φ=100%. Изотерма, проходящая через эту точку, соответствует температуре точки росы t_ТР.

Суть процесса состоит в том, что при охлаждении воздуха, содержащего водяные пары в неизменном количестве, наступает такая температура, при которой пар не может удерживаться воздухом и переходит в жидкое состояние.

Охлаждение с осушкой

Если температура поверхности теплообменника (калорифера) t_пов ниже температуры точки росы, то при дальнейшем понижении температуры воздуха процесс после достижения точки росы далее проходит уже вдоль линии φ=100%. При этом пар конденсируется и, соответственно – уменьшается влагосодержание воздуха. Также, в ходе процесса уменьшается и энтальпия, а относительная влажность достигает предельно возможной величины 100% (t₂<t₁, I₂<I₁, φ₁<φ₂≈100%, d₂< d₁).

Количество влаги, удалённой из каждого килограмма воздуха, определяется как разница значений влагосодержания в точке росы и в конечной точке процесса Δd=d₂- d_ТР, d_ТР = d₁. Расход воды, конденсирующейся в калорифере, определяется по формуле: W = G .

Следует отметить, что на практике процесс может идти не строго по линии φ=100%, а вдоль неё, при значениях φ порядка 95%. При этом конечная температура воздуха будет несколько выше температуры поверхности теплообменника (калорифера).