Лекция №_17_Определение параметров влажного воздуха на диаграмме

Для определения параметров должно быть задано два параметра, например:

1. Температура и относительная влажность. Можно определить - энтальпию, влагосодержание, парциальное давление.

2. Температура и влагосодержание, определяем – энтальпию и относительную влажность, парциальное давление.

Рис.2

Изображение основных процессов на Н-d диаграмме

1. Процесс нагрева воздуха в рекуперативном (поверхностном без массообмена) теплообменнике. При нагреве воздуха в этих теплообменниках влагосодержание воздуха d = const (постоянно), так как при нагревании массовый состав воздуха не меняется. При нагреве воздуха от температуры t₁ , ₁ (точеа А) до t₂ (точка В) энтальпия возрастает от Н₁ до Н₂. Процесс изображается прямой АВ параллельной оси ординат при d₁= const. Количество подведенного тепла равно разности энтальпий (Н₂-Н₁). По точке А пересечения t₁ и, ₁ определяется энтальпия Н₁ и влагосодержание d₁. При d₁= const. определяем энтальпию Н₂ по точке В пересечения линий d₁ и t₂.

2. Процесс охлаждения воздуха в в рекуперативном теплообменнике При охлаждении воздуха в рекуперативном теплообменнике без выпадения влаги процесс протекает также при d₁= const. По линии ВА. Если процесс охлаждения продолжать, то при достижении вполне определенной температуры начинается конденсация водяного пара и выпадение его в виде росы, т.е. наступает состояние насыщения воздуха. Эта температура называется точкой росы или температурой насыщения. Количество водяного пара в 1 м³ воздуха в состоянии насыщения будет максимально возможным (предельным) при данной температуре. При охлаждении и осушении влажного воздуха в охладителе поверхностного типа (линия В₁С₁С₂) процесс конденсации идет по линии С₁С₂ с выпадением влаги. Количество сконденсировавшейся на 1 кг сухого воздуха влаги определяется конечной температурой воздуха (точка С₂) и выражается разностью влагосодержаний.

3. Процессы тепло- и массообмена между воздухом и водой. При испарении воды при температуре 0 ⁰С, когда тепло, необходимое для ее испарения, берется только из окружающего воздуха, не имеющего теплообмена с другими телами, происходит постепенное понижение температуры и повышение его влагосодержания. С увеличением влагосодержания энтальпия воздуха будет оставаться постоянной, так как на сколько будет уменьшаться первый член в уравнении Н = t + 0,001*d*(2500 + 1,9*t), настолько будет увеличиваться второй член. На Н- d диаграмме этот процесс соответствует линии Н= const (линия В₁С₃) и носит название адиабатного испарения. Пределом испарения является адиабатная температура мокрого термометра tма.

На принципе адиабатного испарения основан психрометр – прибор для определения относительной влажности воздуха по показаниям сухого и мокрого термометра, помещенных в поток исследуемого воздуха. Сухой термометр – обычный ртутный, а мокрый –термометр, в котором ртутный шарик покрыт мокрой материей (батистом или марлей), непрерывно увлажняемой водой. При обдувании шарика мокрого термометра воздухом температура воды, находящейся в марле понижается до tм – предела охлаждения.

Приближенно относительную влажность воздуха можно определить по показаниям сухого и мокрого термометра при помощи Н- d диаграммы. Для этого достаточно из точки пересечения изотермы, соответствующей температуре мокрого термометра, с линией =100% провести линию H=const до пересечения ее с изотермой, соответствующего температуре сухого термометра. Точка пересечения определяет искомое состояние воздуха (энтальпию, относительную влажность, влагосодержание и парциальное давление).

4. Процессы смешения воздуха разных состояний в Н- d диаграмме.

Большинство установок для кондиционирования воздуха и сушилок работает по принципу многократной циркуляции, при которой часть отработавшего воздуха смешивается с некоторым количеством свежего воздуха и вновь поступает в аппарат.

Предположим, что требуется смешать G1кгсвежего воздуха, параметры которого Н1 и d1 (точка А на рис. ) и G2 кг рециркулирующего воздуха с параметрами Н2 и d2 (точка В), т.е. на G2/G1=n кг рециркулирующего воздуха примешивается 1кг свежего воздуха.

Можно написать равенства :

H1+H2*n= (1+n)*Hсм; (а)

d1+d1*n=(1+n)*dсм; (б)

где Hсм и dсм – энтальпия и влагосодержание смеси, отнесенная к 1кг сухого воздуха.

Из равенства (а) и (б) имеем

n*(H2-Hcm)=Hcm-H1; (в)

n*(d2-dcm)=dcm-d1. (г)

Разделив равенство (в) на равенство (г), получим:

(H2-Hcm)/(d2-dcm)=(hcm-H1`)/(dcm-d1,

Т.е. уравнение прямой линии с координатами двух ее точек H1,d1 и Н2,d2.

Отсюда следует, что точка, определяющая состояние смеси, лежит на прямой, соединяющей точки, характеризующие компоненты смеси, независимо от пропорции смешения. Положение этой точки на прямой может быть определено заданием либо dсм или Нсм . В большинстве практических случаев задано dсм и требуется вычислить nсм. Из равенства (г) и рис B имеем

n=(dcm-d1)/(d2-dcm)=AC/CB

Cледовательно, точка С, соответствующая dсм, делит отрезок между точками А и В на части, отношение которых равно величине n и лежит тем ближе к точке А, чем меньше n.

Из равенства (а) и (б) величины dсм и Нсм могут быть найдены аналитически:

Dсм=( dс1+ dс2*n).(1+n),

Нсм =(Н1+H2*n).(1+n).

Если прямая пересекает кривую =100% и точка С1, характеризующая состояние смеси, окажется лежащей ниже кривой насыщения, то при смешении часть водяных паров сконденсируется, В этом случае точка С1 характеризует не влажный воздух, а воздух, насыщенный парами и содержащий кроме того капельки влаги (перенасыщенный воздух).

Без существенной погрешности точку С1 можно перенести по прямой Н1 = const в точку С2, которая и определит действительные параметры смеси, так как капельная влага имеет ту же температуру, а ее энтальпия ничтожно мала по сравнению с энтальпией влажного воздуха. Разность влагосодержаний, соответствующим точкам С1 и С2, характеризующей количество влаги, которая находится в воздухе в капельном состоянии.