3. Термодинамическаядиаграммавлажноговоздуха

На основании уравнений взаимозависимостей основных параметров влажного воздухаЛ. К. Рамзиным в 1918 г. была составлена термодина- мическая диаграмма влажного воздуха в h-d координатах (энтальпия – влагосодержание), которой у нас широко пользуются в расчетах кондицио- нирования воздуха, отопления, вентиляции, сушки и т. д., показанная на рисунке 5.1. В некоторых зарубежных странах применяетcя h-х-диаграмма Молье, которой менее удобно пользоваться при расчетах.

H-d-диаграммапредставляет собой графическое отображение взаимос- вязи свойств влажного воздуха при определенном бараметрическом давле- нии. Построено несколько диаграмм для возможных реальных давлений от 685 до 760 мм рт. ст. с интервалом 15 мм рт. ст.H-d-диаграмма построена в косоугольной системе координат. Угол между осями 135^о.

Поле диаграммы разделено кривой насыщения φ = 100 % на две части. Выше кривой φ=100 % расположена область ненасыщенного влажного воз- духа. На линии φ=100 % находятся параметры насыщенного воздуха. Ниже этой линии насыщения располагается область насыщенного воздуха, содер- жащего взвешенную влагу (дождь, туман, снег, ледяной дождь и т. д.).

По горизонтальной оси отложены значения влагосодержания и нане- сена сетка вертикальных линий d = const. Под углом 135° к вертикальной оси диаграммы проведены линии постоянной энтальпии h-const. На диаграмму нанесеныкривыеравныхзначенийотносительнойвлажностиφ-constот0до 100 % и линии постоянных температур t-const в виде прямых под небольшим угломкгоризонтальнойосидиаграммы.H-d-диаграммадополненанаклонной вспомогательной прямой линией под кривойφ = 100 %, по которой можно определитьпарциальное давление водяных паров в воздухеР_п. Значения парциальных давлений показаны на вертикальной оси внизу справа от вспомогательной линии.

Дляудобствапостроенияпроцессовизменениясостояниявоздухана h-d-диаграмме нанесены линии углового коэффициента (тепловлажностного отношения) в виде пучка лучей, исходящих из центра координат диаграммы (h_в= 0, t_в= 0, d_в= 0) со значениемε от –∞ до +∞. Однако, для того чтобы эти лучи не мешали основным линиям, оставлены только концы лучей на поледиаграммы.

Рисунок5.1–h-d-диаграммавлажноговоздуха

4. Определениепараметроввоздухапоh-d-диаграмме

Каждая точка диаграммы характеризуется взаимно согласованными параметрамиt, d, v, h, p_п, φи др.

Для произвольной точки А(рисунок5.2)заданной температуройt_Aи относительнойвлажностьюφ_Аможноопределитьвлагосодержаниеd_А,энталь- пиюh_А, парциальные давления насыщенного водяного парар_ни водяного пара в воздухер_нпри температуреt_А.

ПроведячерезточкуАлиниюd_A-constдопересеченияслиниейφ=100%, получают точку 1,которая характеризует состояние воздуха, охлажденного при постоянном влагосодержании доt_pA. Точку 1 называют точкой росы воз- духа состояния А, а температуруt_pA–температурой точки росы, которая является пределом возможного охлаждения воздуха при неизменном влагосо- держании. При дальнейшем снижении температуры воздуха происходит конденсация пара, т. е. выпадение влаги из воздуха.

При изотермическом увлажнении воздуха состояния А, точка харак- теризующая состояние полного насыщения его влагой, находится на пересе- чении линииt_А-const иφ=100 % (точка 2на рисунке 5.2).

Рисунок5.2 – Схема определения воздуха с помощью h-d-диаграммы Линиюпарциальныхдавленийводяногопараобразуютточки,получен-

ные в результате пересечения горизонталейр_н=const с вертикалями, опущен- ными из концов изотерм. На рисунке5.2 точка А' характеризует парциальное давление насыщенного водяного пара для состояний воздуха, имеющих температуруt_A.Она является точкой пересечения линииp_нА=const с верти- калью2–А',опущенной из конца изотермыt_A=const. Парциальное давление водяного парар_нв воздухе состояния А характеризует точкаА",находя- щаяся на пересечении вертикали, проведенной из точки А, с линией парциальных давлений водяного пара.

Такимобразом,h-d-диаграммаграфическивыражаетзависимостьмежду основными параметрами воздуха при определенном барометрическом давлениир_б.

Конкретный пример определения параметров воздуха по h-d-диаграмме показан на рисунке 5.3.

Рисунок5.3–ПримеропределениепараметровточкиАнадиаграмме

влажноговоздуха

Пусть известно, что воздух имеет температуруt_A= 20 °С и относи- тельную влажностьφ_А= 60%. На пересечении изотермыt= 20°Сс линией φ = 60 % получим точку А. Тогда по h-d-диаграмме легко прочитать осталь- ные параметры воздуха:h_A= 42,2кДж/кг;d_A= 8,8г/кг;p_пА= 1,4кПа.

Точка россынаходится путѐм проведения прямойd-const от точки Адоφ= 100 %. При этом температура точки росыt_р=12°С. Чтобы найти темпера- туру мокрого термометраt_мдля воздуха состояния точкиА, надо из этой точки провести линиюh-const до пересечения с линиейφ= 100 %. Значениеt_м= 15,4°С.