1.2 Основные параметры влажного воздуха
Состояние влажного воздуха определяется совокупностью параметров: температурой воздуха tв, относительной влажностью в%, скоростью движения воздуха Vв м/с, концентрацией вредных примесей С мг/м3, влагосодержанием d г/кг, теплосодержанием I кДж/кг.
Относительная влажность в долях или в% показывает степень насыщенности воздуха водяными парами по отношению к состоянию полного насыщения и равна отношению давления Рп водяного пара в ненасыщенном влажном воздухе к парциальному давлению Рп. н. водяного пара в насыщенном влажном воздухе при одной и той же температуре и барометрическом давлении:
(1.1)
Влагосодержание - это масса водяных паров в г, содержащихся в 1 кг сухой части влажного воздуха:
d= или d=623, г/кг, (1.2)
где В - барометрическое давление воздуха, равное сумме парциальных давлений сухого воздуха РС.В. и водяного пара РП.
Парциальное давление водяных паров, находящихся в насыщенном состоянии, зависит от температуры:
, Па (1.3)
Теплосодержание или энтальпия влажного воздуха I кДж/кг состоит из суммы энтальпий сухой части воздуха и водяного пара:
, кДж/кг, (1.4)
где сВ - теплоемкость сухого воздуха, равная 1,005 ;
сП - теплоемкость водяного пара, равная 1,8 ;
сВ и сП можно считать постоянными в диапазоне температур, используемых для вентиляционных процессов;
r - удельная теплота парообразования, равная 2500 ;
I = 1,005t + (2500 + 1,8t) d * 10-3, кДж/кг. (1.5)
I-d диаграмма влажного воздуха. Построение основных процессов изменения состояния воздуха. Точка росы и мокрого термометра. Угловой коэффициент и связь его с поступлением тепла и влаги в помещение
I-d диаграмма влажного воздуха - это основной инструмент для построения процессов изменения его параметров. I-d диаграмма основана на нескольких уравнениях: теплосодержания влажного воздуха:
I = 1,005 * t + (2500 + 1,8 * t) * d/1000, кДж/кг (1.6)
влагосодержания:
, г/кг (1.7)
в свою очередь давление водяных паров:
и (1.8)
давление водяных паров, насыщающих воздух:
, Па (Формула Фильнея), (1.9)
а - относительная влажность воздуха, %.
В свою очередь в формулу 1.7 входит барометрическое давление Рбар, разное для различных районов строительства, следовательно, для точного построения процессов требуется I-d диаграмма для каждого района.
I-d диаграмма (рис.1.1) имеет косоугольную систему координат для увеличения рабочей площади, приходящейся на влажный воздух и лежащей выше линии = 100%. Угол раскрытия может быть разным (135 - 150є).
I-d диаграмма связывает воедино 5 параметров влажного воздуха: тепло и влагосодержание, температуру, относительную влажность и давление водяных паров насыщения. Зная два из них, по положению точки можно определить все остальные.
Основными характерными процессами на I-d диаграмме являются:
Нагрев воздуха по d = const (без увеличения влагосодержания) рис.1.1, точки 1-2. В реальных условиях это нагрев воздуха в калорифере. Увеличивается температура и теплосодержание. Уменьшается относительная влажность воздуха.
Охлаждение воздуха по d = const. Точки 1-3 на рис.1.1 Этот процесс происходит в поверхностном воздухоохладителе. Уменьшается температура и теплосодержание. Увеличивается относительная влажность воздуха. Если продолжить охлаждение, то процесс дойдет до линии = 100% (точка 4) и, не пересекая линию, пойдет вдоль нее, выделяя влагу из воздуха (точка 5) в количестве (d4-d5) г/кг. На этом явлении основана осушка воздуха. В реальных условиях процесс не доходит до = 100%, а окончательная относительная влажность зависит от начальной величины. По данным профессора Кокорина О.Я. для поверхностных воздухоохладителей:
max = 88% при начальном нач = 45%
max = 92% при начальном 45% < нач 70%
max = 98% при начальном нач > 70%.
На I-d диаграмме процесс охлаждения и осушки обозначается прямой линией, соединяющей точки 1 и 5.
Однако встреча с = 100% линии охлаждения по d = const имеет свое собственное название - это точка росы. По положению этой точки легко определяется температура точки росы.
Изотермический процесс t = const (линия 1-6 на рис 1.1). Все параметры возрастают. Увеличивается и тепло, и влагосодержание, и относительная влажность. В реальных условиях это увлажнение воздуха паром. То небольшое количество явного тепла, которое вносится паром, обычно не учитывается при построении процесса, т.к оно незначительно. Однако такое увлажнение достаточно энергоемко.
Адиабатный процесс I = const (линия 1-7 на рис.1.1). Снижается температура воздуха, увеличивается влагосодержание и относительная влажность. Процесс осуществляется при непосредственном контакте воздуха с водой, проходя либо через орошаемую насадку, либо через форсуночную камеру.
При глубине орошаемой насадки 100 мм можно получить воздух с относительной влажностью = 45% при начальной - 10%, насадка глубиной 200 мм дает = 70%, а 300 мм - = 90% (по данным блоккамер сотового увлажнения фирмы ВЕЗА). Проходя через форсуночную камеру, воздух увлажняется до величины = 90 - 95%, но со значительно большими энергозатратами на распыление воды, чем в орошаемых насадках.
Продолжив линию I = const до = 100%, мы получим точку (и температуру) мокрого термометра, это равновесная точка при контакте воздуха с водой.
Однако в аппаратах, где происходит контакт воздуха с водой, особенно по адиабатическому циклу, возможно возникновение болезнетворной флоры, и поэтому такие аппараты запрещены для использования в ряде медицинских и продовольственных отраслей.
В странах с жарким и сухим климатом аппараты на основе адиабатического увлажнения весьма распространены. Так, например, в Багдаде при дневной температуре в июне - июле 46єС и относительной влажности 10% такой кулер позволяет снизить температуру приточного воздуха до 23єС и при 10-20-кратном воздухообмене в помещении достигнуть внутренней температуры 26єС и относительной влажности 60-70%.
При сложившейся методике построения процессов на I-d диаграмме влажного воздуха наименование реперных точек получили следующую аббревиатуру:
Н - точка наружного воздуха;
В - точка внутреннего воздуха;
К - точка после нагрева воздуха в калорифере;
П - точка приточного воздуха;
У - точка воздуха, удаляемого из помещения;
О - точка охлажденного воздуха;
С - точка смеси воздуха двух различных параметров и масс;
ТР - точка росы;
ТМ - точка мокрого термометра, которая и будет сопровождать все дальнейшие построения.
При смешивании воздуха двух параметров линия смеси пойдет по прямой, соединяющей эти параметры, а точка смеси будет лежать на расстоянии, обратно пропорциональном массам смешиваемого воздуха.
Теплосодержание смеси:
, кДж/кг, (1.10)
а влагосодержание:
, г/кг. (1.11)
При одновременном выделении в помещение избыточного тепла и влаги, что обычно бывает при нахождении в помещении людей, воздух будет нагреваться и увлажняться по линии, называемой угловым коэффициентом (или лучом процесса, либо тепловлажностным отношением) е:
, кДж/кгН2О, (1.12)
где ?Qn - суммарное количество полного тепла, кДж/ч;
?W - суммарное количество влаги, кг/ч.
При ?Qn = 0 е = 0.
При ?W = 0 е > ? (рис.1.2)
Таким образом, I-d диаграмма по отношению к внутреннему воздуху (или к другой точке) разбивается на четыре квадранта:
Iе от ? до 0 - это нагрев и увлажнение;
IIе от 0 до - ? - охлаждение и увлажнение;
IIIе от - ? до 0 - охлаждение и осушка;
IVе от 0 до ? - нагрев и осушка - в вентиляции и кондиционировании не используется.
Для точного построения луча процесса на I-d диаграмме, следует взять значение е в кДж/гН2О, и отложить на оси влагосодержание d = 1, или 10 г, а на оси теплосодержание в кДж/кг соответствующее е и полученную точку соединить с точкой 0 I-d диаграммы.
Процессы, не являющиеся основными, называются политропическими.
Изотермический процесс t = const характеризуется значением е = 2530 кДж/кг.
Рис.1.1 I-d диаграмма влажного воздуха
Рис.1.2 I-d диаграмма влажного воздуха. Основные процессы
- Введение
- 1. Технология обработки воздуха
- 1.1 Сведения о назначении систем вентиляции и кондиционирования. Классификация систем
- 1.2 Основные параметры влажного воздуха
- 1.3 Термодинамическая модель систем кондиционирования и вентиляции
- 2. Механическое и электрическое оборудование приточно-вытяжной установки К1/В3
- 2.1 Общие данные
- 2.2 Технические данные комплекта
- 2.3 Приточная ветвь
- 2.4 Вытяжная ветвь
- 2.5 Расчет регулирующего клапана секции 1-го подогрева
- 2.6 Определение действительной гидравлической потери выбранного клапана при полном открытии.
- 3. Характеристика управляемого объекта
- 3.1 Системный анализ технологического комплекса
- 3.2 Структурная и параметрическая идентификация технологического комплекса
- 3.3 Расчет коэффициентов теплообменника рекуператора обогревающего
- 3.4 Расчет коэффициентов теплообменника 1-го подогрева
- 3.4 Расчет коэффициентов теплообменника 2-го подогрева
- 3.5 Расчет коэффициентов оросительной камеры
- 4. Управление технологическим комплексом
- 4.1 Выбор структуры управления технологического комплекса измельчения
- 4.2 Выбор принципов контроля и управления комплексом
- 4.3 Управление системой
- 4.4 Описание системы
- 3.2 Автоматизация систем вентиляции, кондиционирования воздуха
- 39. Отопление помещений и кондиционирование воздуха.
- Система кондиционирования воздуха
- § 19.4. Автоматизация систем кондиционирования воздуха
- Кондиционирование воздуха и холодоснабжение:
- Кондиционирование воздуха
- 23. Автоматизированная система управления железнодорожным транспортом
- 40. Кондиционирование воздуха. Виды.
- 1.1 Вентиляция и кондиционирование воздуха.