5. Процессыизмененияпараметроввоздуха

При кондиционировании воздуха происходит изменение его парамет- ров. Все тепловые изменения характеризуются изменением энтальпииΔh, а все влажностные изменения состояния воздуха характеризуются изменением влагосодержанияΔd.

Параметры, определяющие конечное тепловлажностное состояние воздуха, находятся из уравнений

h₂=h₁+Q/М_с.в+(W/М_с.в)·h_w, (5.10)

d₂=d₁+W/М_с.в, (5.11)

гдеh₁,h₂–начальнаяиконечнаяэнтальпиявоздуха,Дж/кг;

d₁,d₂–начальноеиконечноевлагосодержаниевоздуха,г/кг;

Q–количествотеплоты,поглощаемойиливыделяемойвоздухом,Дж;W– количество влаги, поглощаемой или выделяемой воздухом,кг;

h_w–энтальпиявлаги,поглощаемойиливыделяемойвоздухом,Дж/кг.

Изэтихуравненийможновывестиобщееуравнение,котороеописывает переход воздуха из одного состояния в другое:

(h₁–h₂)/(d₁–d₂)=Q/ W+h_w. (5.12)

Наh-d-диаграмме процесс перехода воздуха из одного состояния в другое изображается прямой линией, проходящей через точки, которые характеризуют начальное и конечное состояние воздуха. Направление луча процесса характеризуется угловым коэффициентом или тепловлажностным отношением ε:

ε=[(h₂–h₁)/(d₂–d₁)]·1000,КДж/кг. (5.13)

Если начальные параметры воздухаразличны, а значенияεодинаковы, то линии, характеризующие изменение состояния воздуха, параллельны между собой.

Линиипроцессананосятсянаh-d-диаграммунесколькимиспособами:

‒непосредственнымнанесениемсвыполнениемвычислений;

‒сиспользованиемугловогомасштабанаh-d-диаграмме;

‒сиспользованиемтранспортира.

В зависимости от соотношения∆hи∆d,тепловлажностное отношение может изменять свою величину и знак от – ∞ до + ∞. Возможно рассмотреть несколько примеров, показанных на рисунке 5.4.

Начальноесостояниевоздухахарактеризуетсяточкой0.

1 Воздух нагревается при постоянном влагосодержании. Такому про- цессу соответствует линия 0–1. При этомh₁> h₀, d₁= d₀.Тепловлажностное отношениеравно:

ε₁=[(h₁–h₀)/ (d₁–d₀)]·1000 =[∆h/0]·1000 =+∞. (5.14)

Нагревание при постоянном влагосодержании осуществляется, напри- мер,вповерхностныхвоздухонагревателях.Принагреваниивоздухаувеличи- ваются его температура и энтальпия, понижается относительная влажность.

Рисунок5.4–Примерыизменениятепло-влажностногоотношенияε

2. Воздух увлажняется при постоянной температуре. Такому процессу соответствует линия 0–2. При этомh₂> h₀, d₂> d₀. Тепловлажностное отношение равно:

ε₂=[(h₂–h₀)/ (d₂–d₀)]·1000 =[∆h/∆d]·1000>0. (5.15)

Такойпроцессувлажненияхарактерендляпаровыхувлажнителей.

2. Воздух увлажняется без изменения энтальпии. Такому процессу соответствует линия 0–3. При этомh₃= h₀, d₃> d₀. Тепловлажностное отношение равно:

ε₃=[(h₃–h₀)/(d₃–d₀)]·1000 =[0 /∆d]·1000 =0. (5.16)

Изоэнтальпийное увлажнение воздуха происходит, как правило, в форсуночных камерах орошения, сотовых увлажнителях и т. д.

2. Воздух охлаждается при постоянном влагосодержании. Такому про- цессу соответствует линия 0–4. При этомh₄< h₀, d₄= d₀. Тепловлажностное отношение равно:

ε₄=[(h₄–h₀)/ (d₄–d₀)]·1000 =[–∆h/ 0]·1000 =–∞. (5.17)

Охлаждение воздуха без изменения влагосодержания происходит в воздухоохладителях, в которых температура поверхности охлаждения выше температуры конденсации водяного пара из воздуха. При этом воздух охлаждается без изменения влагосодержания.

2. Воздух осушается с уменьшением энтальпии. Такому процессу соот- ветствует линия 0–5. При этомh₅< h₀, d₅< d₀.Тепловлажностноеотношениеравно:

ε₅=[(h₅–h₀)/(d₅–d₀)]·1000=[–∆h/–∆d]·1000 >0. (5.18)

Процесс такого осушения воздуха осуществляется в поверхностных воздухоохладителях с температурой поверхности теплообмена ниже темпе- ратуры точки росы.

2. Воздух осушается без изменения энтальпии. Такому процессу соот- ветствует линия 0–6. При этомh₆= h₀d₆< d_о. Тепловлажностное отношениеравно:

ε₆=[(h₆–h₀)/(d₆–d₀)]·1000 =[0 /–∆d]·1000=0. (5.19)

Таким образом, в результате перехода воздуха из одного состояния в другое, его энтальпия и влагосодержание изменяются, причем∆hи∆dмогут быть положительными, отрицательными или равны нулю.

В зависимости от знака∆hи∆dобласть возможных процессов изме- нения состояния воздуха вh-d-диаграмме можно разделить на 4 сектора:

1. сектор (+∆hи+∆d) – процессы нагревания воздуха с одновременным его увлажнением (ε изменяется в пределах от +∞ до 0).

2. сектор(–∆hи+∆d)–процессыохлаждениясодновременнымувлажнением воздуха(ε изменяется в пределах от 0 до –∞).

3. сектор(–∆hи–∆d)–процессыохлажденияиосушениявоздуха (ε изменяется в пределах от 0 до +∞).

4. сектор (+∆h и –∆d) – процессы нагрева и осушения воздуха(ε изменяется в пределах от 0 до –∞).

Значения тепловлажностных отношений позволяют количественнооценить процессы изменения состояния воздуха.