Вирішення

На діаграмі і-d знаходимо початковий стан зовнішнього повітря температурою t₁ = 20 ^оС та φ₁ = 60 %. На перетині відповідних ліній t₁ та φ₁ за допомогою діаграми визначають d₁ = 8,9 г/кг, і₁ = 10,2 ккал/кг = 42,8 кДж/кг. З точки 1 проводимо лінію d = const до перетину з ізотермою t₂ = 95 ^оС у точці 2. Процес 1 – 2 характеризує нагрівання у калорифері.

За і-d діаграмою для точки 2 визначаємо і₂ = 28,5 ккал/кг = 119,8 кДж/кг.

З точки 2 проводимо лінію і = const до перетину з ізотермою t₃ = 35 ^оС у точці 3. Для точки 3 із і-d діаграми визначаємо d₃ = 32,8 г/кг, і₂ = і₃ = 28,5 ккал/кг = 119,8 кДж/кг.

Адіабатний та ізотермний процес 2 – 3 характеризує зміну стану вологого повітря в сушарці.

Зміну вологовмісту на 1 кг сухого повітря розраховуємо:

∆d = d₃ – d₁ = 32,8 – 8,9 = 23,9 г/кг

Витрати сухого повітря для випаровування з деревини 1 кг вологи визначають за залежністю

кг сухого повітря

Кількість вологи, яку необхідно випаровувати з деревини за одну годину, обчислюють за формулою

де Mg – маса деревини

В₁ – вологість деревини початкова

В₂ – вологість деревини кінцева

кг/кгод

Годині витрати сухого повітря становлять

кг/год

Витрати теплоти для нагрівання повітря визначають за різницею ентальпії повітря до й після калорифера, як для ізобарного процесу.

q = і₂ – і₁ = 119,8 – 42,8 = 77 кДж/кг

кДж/год = 178,8 кВт.

Згідно з рівнянням теплового балансу, кількість теплоти Q_1-2, що витрачається на нагрівання повітря, повинна дорівнювати кількості теплоти Q_пари, яка виділяється в калорифері з подаванням до нього пари та її конденсації (за умови відсутності втрат теплоти в навколишнє середовище).

Q_1-2 = Q_пари

Кількість теплоти, що виділяється під час конденсації насиченої пари визначаємо за формулою

де r – прихована теплота пароутворення під тиском пари 3 ата, що визначається відповідно до таблиць водяної пари.

Витрати водяної пари для нагрівання повітря становитимуть

кг/год

Вологовміст повітря за рахунок асиміляції вологи, що виділяється, з деревини збільшується від d₁ = d₂ = 8,9 г/кг до d₃ = 32,8 г/кг. Відносна вологість повітря на виході із сушарки відповідно до побудованого на і-d діаграмі процесу 1-2-3 становить 90 %.

Завдання № 3

Параметри зовнішнього припливного повітря, що надходить у приміщення становлять t₁ = + 21 ^оС, φ₁ = 50 %. У приміщенні надлишкова виділяється явна теплота в кількості Q_н = 30 кВт = 25714 ккал/год; зі змоченої поверхні надходить 20 кг/год вологи, яка випаровується за рахунок теплоти повітря; до приміщення внаслідок нещільності паропроводу потрапляє суха водяна пара в кількості G_n = 30 кг/год, ентальпія пари і" = 640 ккал/год. Температуру мокрого термометра t_м = +18 ^оС вважати рівною температурі рідини, що випаровується у приміщенні. Обчислити відносну вологість φ₂, ентальпію і₂ та вологовміст d₂ повітря, яке видаляється із приміщення, якщо його температура становить 25 ^оС.

Вирішення

Визначаємо величину променя тепловологісного співвідношення ε за залежністю

де Q_н – надлишкове явне виділення теплоти у приміщенні згідно з умовою задачі, Q_н = 25714 ккал/год;

Q_вв – кількість теплоти, яка надходить до приміщення з випарованою вологою, визначають за залежністю , ккал/год

Q_n – кількість теплоти, яка надходить до приміщення з парою розраховують за формулою

, ккал/год

Відкладаємо одержану величину тепловологісного співвідношення на і-d діаграмі, проводимо промінь процесу із точки 1 до перетину з ізотермою t₂ = +25 ^оС. Одержуємо точку 2, що характеризує параметри повітря, яке видаляється з приміщення. За точкою 2 визначаємо за допомогою і-d діаграми невідомі параметри повітря; вологовміст d₂ = 13,5 г/кг, відносну вологість φ₂ = 56 %, ентальпію і₂ = 13 ккал/кг.

Приклади вирішення

Практична робота № 4

Завдання № 1

Визначити калоричні параметри водяної пари при Р = 1,6 МПа та t = 200 ⁰С.

Вирішення

По таблицям насиченої пари знаходимо:

ентальпію киплячої води і" = 858,3 кДж/кг

V" = 0,1238 м³/кг – питомий об’єм сухої пари

S' – ентропія киплячої рідини

S' =

Внутрішня енергія пари

U = i – PV =

Завдання № 2

Визначити ентальпію, ентропію, внутрішню енергію вологої пари за надлишкового тиску 12 ат і показника сухості х = 0,98.

Вирішення

У таблиці водяної пари знаходимо характеристики пари під абсолютним тиском Р = 12 + 1 = 13 ата = 1,2 МПа

- ентальпія киплячої рідини і' = 814,5 кДж/кг;

- прихована теплота пароутворення r = 1973 кДж/кг;

- питомий об'єм сухої пари за х = 1 v" = 0,151 м³/кг;

- ентропія киплячої рідини S' = 2,25 кДж/кг ^. гр.

Ентропію рідини у стані насичення можна також визначити за залежністю

кДж/кг К.

За залежністю для вологої пари обчислюємо її ентальпію

кДж/кг.

Питомий об’єм вологої пари обчислюють за залежністю

м³/кг

Внутрішню енергію вологої пари визначають за формулою

кДж/кг