3.6. Процеси зміни тепловологісного стану повітря в I-d діаграмі

3.6.1. Нагрівання і охолодження повітря в теплообмінних агрегатах (апаратах)

Нагрівання повітря відбувається в результаті його контакту з сухою нагрітою поверхнею. При цьому температура повітря підвищується за рахунок явної теплоти і нагрівання відбувається без зміни вологовмісту та зображається в діаграмі вертикальним відрізком, який паралельний до осі ординат, рис. 3.8 (відрізок 1-2).

Кількість теплоти, що необхідна для нагрівання повітряного потоку витратою G (кг/год) від стану 1 до стану 2 визначається за формулою:

, кДж/год (3.20)

де І₁ і І₂ – тепловміст повітря відповідно в т.1 і 2 (рис. 3.8).

d

Рис. 3.8. Процеси нагрівання і охолодження повітря в I-d діаграмі

При аналітичному обрахуванні кількість теплоти

, кДж/год

де – масова теплоємність вологого повітря, кДж/(кг·К); і - температури повітря в т.2 і 1; – вологовміст повітря, г/кг.с.пов .

За незначного вологовмісту кг/кг.с.пов) витратою теплоти на нагрівання водяної пари, що міститься в повітрі, можна нехтувати. Тоді

, кДж/год . (3.21)

Зауважимо, що при точних обрахуваннях, якщо задана об’ємна витрата вологого повітря в м³/год, її потрібно перевести в масову витрату і виділити частину сухого повітря з загальної витрати. Однак за невисоких температур (до 25 ^оС) навіть при густина вологого повітря і сухої його частини відрізняються незначно і тому допускається приймати (при практичних обрахуваннях) масову витрату вологого повітря і сухої її частини однаковими.

При охолодженні повітря в результаті контакту з сухою холодною поверхнею процес відбувається при і скерований вниз від т.1 (рис. 3.8) до т.3. Процес охолодження повітря, коли при теплообміні він віддає тільки явну теплоту, може протікати до стану, якому відповідає т.4 (перетин променя з лінією ). Температура т.4 відповідає температурі точки роси повітря. За дальшого пониження температури водяна пара, що міститься в повітрі, скраплюється (конденсується) і зміна тепловологісного стану повітря відбувається по лінії , наприклад до т.5. Процес охолодження по лінії пов’язаний з відведенням від повітряного потоку не тільки явної, але і прихованої теплоти конденсації водяної пари (кількість конденсату рівна , г/год). Величина прихованої теплоти конденсації незначна.

3.6.2. Адіабатичне зволоження повітря [2]

Тонкий шар води або дрібні її краплини при контакті з повітрям набувають температуру, що відповідає температурі мокрого термометра . При контакті повітря з водою, яка має таку ж температуру, відбувається процес адіабатичного зволоження повітря. В цьому процесі ентальпія повітря залишається практично незмінною, тобто

. Зміна стану повітря, якому відповідає т.1 (рис.3.9), при контакті його з водою з температурою , відбувається по лінії , наприклад до т.2, якщо повітря вбирає (асимілює) вологи на 1 кг сухої частини вологого повітря. Граничному стану повітря, при його повному насиченні водяною парою, відповідає т.3 перетину лінії з кривою .

Для адіабатичного зволоження повітря часто використовують камеру зрошення, в якій розпорскують рециркуляційну воду з піддона цієї ж камери. Вода, перебуваючи в безперервному контакті з повітрям, набуває температуру, що близька повітря. Деяка незначна кількість води (1…3 %) випаровується і зволожує повітряний потік, що протікає через камеру. Реальний процес зволоження відхиляється дещо вверх від лінії (в результаті внесення в повітряний потік ентальпії води при її випаровуванні, яка при не рівна нулю), але це відхилення незначне і його можна не враховувати.

Процеси адіабатичного зволоження, які протікають при , можна розрахувати за наближеною формулою

, (3.21)

де – зміна температури повітря при зміні його вологовмісту на .

Рис. 3.9. Схема процесів адіабатичного і ізотермічного зволоження повітря

в I-d діаграмі