144 Теплообменные аппараты холодильных машин

ным, а от воды к воздуху отрицательным.

Количество сконденсировавшегося пара или испарившейся воды сог-ласно закону испарения Дальтона можно выразить урав­нениями

Уравнение (68) применимо для всех случаев тепло- и влаго­обмена между воздухом и водой, т. е. при разных соотношениях влагосодер-жаний

Это уравнение справедливо также в случаях охлаждения и нагрева-ния воздуха водой или другой жидкостью в теплообменном аппарате через перегородку, разделяющую две среды. Нужно иметь в виду, что при охлаждении воздуха может выпадать вода на поверхности теплооб-мена в виде жидкости или льда, при на­гревании влагообмен отсутст-вует.

Между коэффициентами существует установленная Льюи­сом зависимость ,которая позволяет уравне-ние (68) привести к следующему виду:

Теплопередача в холодильных аппаратов 145

где i — теплосодержание влажного воздуха до взаимодействия с водой в кдж/кг сухого воздуха;

— теплосодержание насыщенного воздуха при температуре по-верхности воды в кдж/кг сухого воздуха.

Величина равна теплосодержанию количества воды

(жидкости), сконденсировавшейся (или испарившейся) в про­цессе тепло- и влаюобмена. По сравнению с изменением тепло­содержания воздуха она представляет собой малую величину, и поэтому уравнение (69) можно принять в следующем виде:

где А — коэффициент, учитывающий начальную энтальпию воды, сконденсировавшейся (или испарившейся) в процессе тепло- и влаго-обмена.

Уравнение (70) является основным уравнением теплообмена между воздухом и водой. Этим уравнением определяется общее количество тепла, отведенного от воздуха к воде как за счет сухого теплообмена, обусловленного наличием разности температур, так и за счет влагооб-мена.

На основании уравнения (70) можно по количеству тепла, отведен-ного от воздуха к воде, определить теплосодержание воздуха (после взаимодействия его с водой). Однако для расчета аппаратов необходи-мо знать и другие параметры воздуха. Опре­деление этих параметров (температуры, влагосодержания и других) возможно при условии, если известно направление процесса из­менения состояния воздуха.

Для того чтобы определить направление процесса, пользуются урав-нениями (70) и (66). Первое уравнение характеризует коли­чество пере-данного тепла от одной среды к другой, второе — ко­личество влаги (сконденсировавшейся или испарившейся). Раз­делив одно уравнение на другое, получим

Данное уравнение показывает, как изменяется состояние влажного воздуха при прохождении его в теплообменном аппарате. Если считать, что температура воды в процессе взаимодей­ствия с воздухом остае-

146 Теплообменные аппараты холодильных машин

тся постоянной, то теплосодержание и влагосодержание насы-щенного воздуха при температуре воды будут также постоянны. В та-ком случае уравнение (71) будет представлять собой прямую линию (рис. 80), проходящую через точки А (d, і) начального состояния воздуха и на кривой насы­щения при температуре . Если температура воды в аппарате изменяется, линия, изображающая процесс взаимодействия воз­духа с водой, будет иметь кривизну.

Величина ,выражаю-щая удельное количество тепла на 1 кг испа-ряющейся или конденсирующейся влаги, назы­вается тепловлажностным отноше­нием. Эта величина определяет угол наклона линии про-цесса, на­зываемой иначе лучом процесса или угловым масштабом, к оси абс­цисс. Каждому лучу процесса со­ответствует определенное тепло­влажностное отношение.

Для удобства расчетов угловой масштаб наносят на полях диа­граммы di в виде лучей, исходя­щих из начала координат (при­ложение 11). Для процессов при

Пользуясь угловым масштабом, можно по данным опреде­лить направление процесса изменения состояния воздуха и опре­делить все параметры воздуха в конце процесса по одному из них. Наоборот, по заданному направлению процесса устанавливают удельный расход тепла.

Направление процесса изменения состояния воздуха при взаимодейс-твии с водой, определяемое величиной зависит от температуры воды . Именно этой температурой определяются координаты точки В на кривой насыщения и параметры воздуха и на поверхности соп-рикосновения с водой. При разных значе­ниях температуры процесс изменения состояния воздуха будет иметь различные направления.

Рассмотрим основные направления процессов изменения со­стояния воздуха при взаимодействии с водой.

Теплопередача в холодильных аппаратов 147

INCLUDEPICTURE "../../../3C8A~1/AppData/Local/Temp/FineReader11/media/image15.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../3C8A~1/AppData/Local/Temp/FineReader11/media/image15.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../3C8A~1/AppData/Local/Temp/FineReader11/media/image15.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../3C8A~1/AppData/Local/Temp/FineReader11/media/image15.jpeg" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../3C8A~1/AppData/Local/Temp/FineReader11/media/image15.jpeg" \* MERGEFORMAT

Рис. 81. Диаграмма процессов при взаи­модействии воздуха с водой

Все возможные для разных температур воды состояния воз­духа при выходе его из теплообменного аппарата лежат в пределах криволиней-ного треугольника 1—А—7 (рис. 81). Одной стороной треугольника является кривая насыщения , а двумя другими — касательные к этой кривой, проведенные из точки А начального состояния воздуха. Направления, выходящие за пре­делы этого треугольника, не пересекают линию насыщения; поэтому нельзя подобрать температуру воды, при которой были бы возможны процессы таких направлений.

На приведенном рисунке указаны семь процессов ха­рактерных направлений.

Процесс А-1 возможен, если температура воды под­держивается ниже темпера­туры точки росы воздуха, вступающего в процесс < . В таком процессе тепло от воздуха интенсивно отво­дится. Температура воздуха снижается; также уменьшает­ся влагосодержание вследст­вие конденсации водяного пара из воздуха на поверх­ности соприкосновения с во­дой. Воздух охлаждается и осушается.

Процесс А-2 совершается при без конденсации влаги из воз-духа, т. е. при постоянном влагосодержании.

Процесс А-3 характеризуется тем, что тепло, отдаваемое воз­духом воде, частично расходуется на испарение воды. Воздух в этом процессе охлаждается и увлажняется, теплосодержание воздуха падает. В этом процессе температура воды выше темпе­ратуры точки росы, но ниже температуры мокрого термометра

Процесс А-4 совершается при температуре воды, равной тем­пературе мокрого термометра . При такой температуре воды воздух увлажняется без подвода и отвода тепла (dQ = 0), при постоянном теплосодержании (i = const). Процесс называется адиабатным; тепло, отдаваемое воздухом воде, расходуется на испарение воды и переходит вместе с испаренной влагой обратно в воздух. Воздух в этом процессе может охладиться до темпера­туры мокрого термометра, которая остает-ся неизменной. Изменение влагосодержания играет решающую роль в данном процессе, являющемся в основном процессом увлажнения воздуха.