Процессы изменения состояния влажного воздуха в
I-d-диаграмме
Процессы изменения состояния воздуха происходят постоянно в помещениях, а также в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. Воздух подвергается нагреванию, охлаждению, увлажнению, осушке, а также применяется смешивание влажного воздуха с различными параметрами. Все эти процессы могут быть изображены и прослежены в i – d – диаграмме. В общем виде процесс перехода воздуха из одного состояния в другое на поле i – d – диаграммы изображается прямыми линиями (лучами), проходящими через точки, соответствующие начальному и конечному состоянию влажного воздуха. Если воздух изменил свое состояние от начальных значений i1, d1 (точка 1) до конечных значений i2, d2 (точка 2), то линия, соединяющая эти точки, характеризует изменение тепловлажностного состояния воздуха и называется «лучом процесса» (рис. 5.1). положение луча процесса в i – d – диаграмме определяют угловым коэффициентом
Рисунок 5.1 – Изображение луча процесса изменения состояния воздуха в i-d-диаграмме
Коэффициент Выражение (5.1) можно преобразовать, умножив числитель и знаменатель на расход воздуха G, кг/ч, участвующего в процессе:
где QП – поток полной теплоты, обмененной в процессе изменения состояния воздуха, кДж/ч; Wизб. – расход влаги, обмененной в процессе изменения состояния воздуха, кг/ч. Для того, чтобы построить на i – d – диаграмме луч процесса, можно использовать нанесенные на полях диаграммы деления (риски) угловых коэффициентов. Все они сходятся в начале координат – точке 0. Изменение состояния воздуха с одинаковыми тепловлажностными отношениями изображаются на i – d – диаграмме параллельными линиями.
Если известны тепловлажностный коэффициент
параллельно самой себе до встречи с точкой, которая характеризует начальные параметры воздуха. Изображение на i – d – диаграмме характерных случаев изменения тепловлажностного состояния воздуха представлено на рис. 5.2. 1. Простейшим является процесс нагрева воздуха о результате контакта с сухой нагретой поверхностью, при котором он получает только явную конвективную теплоту. При этом влагосодержание воздуха остается постоянным, а луч процесса изображается прямой, параллельной линии d – const направлен снизу вверх (линия 1 - 2),
Рисунок 5.2 – Изображение на i-d-диаграмме процессов изменения состояния воздуха 2. Воздух поглощает одновременно теплоту и влагу, т.е. нагревается и увлажняется (линия 1 – 3), Количество воздуха, необходимое для ассимиляции теплоизбытков GQ, кг/ч, определяется по формуле
где Qизб – количество избыточной теплоты, Вт; С – удельная массовая теплоемкость воздуха, кДж/ (кг 0С); Количество воздуха, необходимое для ассимиляции влаги, поступающей в помещение, определяется по формуле
где W – количество поступающей в помещение влаги, кг/ч. 3. Воздух поглощает влагу при i – const. Практически в камерах орошения воздух можно увлажнить до 90 – 95 %. 4. Воздух отдает теплоту при d – const (линия 1-5). Уменьшается i. Охлаждение воздуха по d – const (как и нагревание) может быть осуществлено в поверхностных теплообменниках (воздухоохладителях). При охлаждении луч направлен вертикально вниз и может быть продолжен только до точки росы, расположенной на Расход холода Qx, кДж/ч в воздухоохладителе для G, кг/ч, воздуха, участвующего в процессе, может быть определен по формуле
5. Воздух отдает теплоту и влагу, т.е. идет охлаждение и осушка (линия 1-6). Этот процесс может быть в камере орошения и других установках. Для охлаждения и осушки в оросительной камере должна установиться температура ниже точки росы, что достигается подачей к форсункам охлажденной воды. 6. Воздух отдает влагу при постоянной энтальпии, т.е. уменьшается d при i – const. Воздух осушается. Процесс осушки при i – const можно осуществить с помощью абсорбентов, (например концентрированных растворов солей хлористого кальция, хлористого лития и др.) или адсорбентов (например, силикагеля). Наружный воздух, подаваемый в помещение, в ряде случаев предварительно смешивают с внутренним воздухом (имеет место рециркуляция внутреннего воздуха). Возможны и другие случаи, связанные с перемешиванием масс воздуха разного состояния.
Процесс смешивания воздуха в i – d – диаграмме изображается прямой, соединяющей точки, соответствующие состоянию смешиваемых масс воздуха. Точка смеси всегда располагается на этой прямой и делит ее на отрезки, длины которых обратно пропорциональны смешиваемым массам воздуха. Если смешивается воздух состояния А массой GA и воздух состояния Б массой GБ (рис. 5.3), то точка смеси С будет лежать на линии АБ и разделит ее на отрезки отношение длин которых
Рисунок 5.3 – Изображение на i-d-диаграмме процесса смешивания воздуха
Пропорцию можно составить и в другом виде
Если обозначить пропорцию смеси Точку С на прямой АБ можно определить по вычисленному значению энтальпии смеси iс из уравнения теплового баланса (5.8) или влагосодержания смеси dс из уравнения материального баланса по водяным парам (5.9).
Соответственно получим:
Возможен случай, когда точка смеси окажется в области ниже линии
Рисунок 5.4 - Изображение на i-d-диаграмме процесса смешивания воздуха при расположении точки смеси ниже линии Это значит, что при смешивании происходит конденсация водяных паров и выпадение конденсата из воздуха. Если принять, что температура выпадающей влаги близка к температуре мокрого термометра, которой соответствует (ic-const) точка смеси С, то действительные параметры точки смеси С´ будут соответствовать пересечению линий ic´-const и
ЗАДАЧА 5.1 Для изотермического процесса обработки воздуха с начальными параметрами t1I 0C, d1,
Таблица 5.1–Исходные данные к задаче 5.1
Пример: t1I=18 0C; d1=8г/кг; t1II=28 0C; d2=12г/кг. Решение: Для первого случая обработки строим на i-d-диаграмме точку 1 (t1I=18; d1=8). Находим энтальпию i1I=38,3 Для изотермического процесса при t1II=28 0C на i – d – диаграмме строим точку 1 (t1II=28 0C, d1 = 8 При сравнении
ЗАДАЧА 5.2. Воздух имеет параметры t1 0C, d1
Таблица 5.2–Исходные данные к задаче 5.2
Пример t1=18 0C; d1=8 г/кг; Решение На i-d-диаграмме строим точку 1 (t1=18 0C, d1=8 г/кг) и определяем i1=38,3 Рисунок 5.5. – К задаче 5.2
Находим i2=i1+ Из уравнения (5.1) находим приращение влагосодержания в точке 2 Тогда влагосодержание второй точки d2=d1+ Строим точку 2 (i2=48,3
Наносим луч процесса, соединяя точку 1 и 2. Полученное направление луча совпало с нанесенным на i-d-диаграмме ε=6000
ЗАДАЧА 5.3 Воздух имеет параметры t1 0C, d1 г/кг (точка 1). Задана величина углового коэффициента Определить неизвестные параметры точек 1, 2, 3. Правильность их определения проверить, вычислив аналитически значение
Таблица 5.3–Исходные данные к задаче 5.3
Пример: t1=18 0C; d1=8 г/кг; d2=12 г/кг; ε=6000 Решение: Строим на i-d-диаграмме точку 1 (t1=18 0C, d1=8 г/кг) и определяем остальные её параметры: i1=38,3
Рисунок 5.6. – К задаче 5.3
Точку 3 получаем на пересечении луча процесса Проверяем правильность найденных параметров точек аналитически, рассчитывая значение углового коэффициента
Т. к. полученные значения ЗАДАЧА 5.4 В производственном помещении в процессе работы оборудования выделяется явная и скрытая теплота, избытки которой составляют Qизб. Вт. Кроме того имеются влаговыделения в размере W кг/ч. (табл. 5.4) Определить величину углового коэффициента процесса ассимиляции тепло- и влагоизбытков Таблица 5.4–Исходные данные к задаче 5.4
Пример: Qизб.=30000 Вт.; W=20 кг/ч. Решение: Значение
ЗАДАЧА 5.5 Требуется найти параметры смеси, если смешивается воздух массой G1, с температурой t1 и влагосодержанием d1 и воздух массой G2 с параметрами t2 и d2 (табл. 5.5)
Таблица 5.5–Исходные данные к задаче 5.5
Пример: G1=75 кг; t1=25 0C; d1=10 г/кг G2=25 кг; t2=19 0C; d2=5 г/кг Решение: На i-d-диаграмме строим точку 1 (t1, d1) и точку 2 (t2, d2) (рис. 5.5).
Рисунок 5.7. – К задаче 5.5
Наносим процесс смешивания, соединяя точки 1 и 2. Для получения на прямой положения точки смеси (точки 3), замерим линейкой длину отрезка 1-2 (она составила 50 мм) и составим пропорцию: Откладывая от точки 1 влево 12,5 мм, получим положение точки 3 (точки смеси). Её параметры: t3=23,5 0C; i3=46
ЗАДАЧА 5.6. Воздух с параметрами t1, i1, в количестве G1 смешивается с воздухом в количестве G2, имеющим параметры t2 i2 (табл. 5.6). Определить параметры смеси.
Таблица 5.6–Исходные данные к задаче 5.6
Пример: t1 = -13 0C; i1 = -11 кДж/кг; G1 = 1600 кг; t2 = 20 0C; i2 = 53 кДж/кг; G2 = 1200 кг. Решение. На i – d диаграмме (рис. 5.8) строим точку 1 (t1 = -13 0C; i1 = -11 кДж/кг) и точку 2 (t2 = 20 0C; i2 = 53 кДж/кг). Наносим луч процесса, соединяя точки 1 и 2. Для получения положения точки смеси (точка 3) замеряем линейкой длину отрезка 1 – 2 (она составила 177 мм) и составляем пропорцию
Рисунок 5.8–К задаче 5.6
Как видно из рисунка точка смеси находится ниже кривой φ = 100%, т.е. в зоне тумана. Это значит, что влажный воздух с параметрами точки 3 существовать не может, при смешивании будет происходить конденсация водяных паров и выполнение конденсата из воздуха. Действительное состояние смеси (точку 3´) получим, проведя i3-const до пересечения с φ = 100%. Параметры полученной смеси (точка 3´):
ЗАДАЧА 5.7. В заданном районе строительства в холодный период года в поверхностном воздухонагревателе приточной системы вентиляции наружный воздух в количестве G кг/ч, должен быть нагрет до температуры притока tпр 0С, (табл. 5.7). Определить остальные параметры приточного воздуха и расход теплоты на его нагрев.
Таблица 5.7–Исходные данные к задаче 5.7
Пример. Район строительства г. Ростов н/Д. G = 10000 кг/ч, tпр = 11 0С. Решение. Для г. Ростова – на – Дону выбираем расчетные параметры наружного воздуха. Для проектирования вентиляции в холодный период расчетными являются параметры Б. В соответствии со СНиПом 23-01-99 (2003) параметры Б: По формуле (5.3) определяем количество теплоты, необходимой на нагрев воздуха
ЗАДАЧА 5.8. Воздух в количестве G кг/ч, с параметрами tнач, 0С, iнач кДж/кг (табл. 5.8) охлаждается в поверхностном воздухоохладителе до φ = 95 %. Определить параметры охлажденного воздуха и расход холода в воздухоохладителе Qx.
Таблица 5.8–Исходные данные к задаче 5.8
Пример. tнач = 32 0С, iнач = 64 кДж/кг; G = 17500 кг/ч. Решение. На i – d – диаграмму наносим точку, соответствующую начальному состоянию воздуха (tнач = 320С, iнач = 64 кДж/кг). Из полученной точки проводим вертикально вниз по d – const прямую до пересечения с кривой φ = 95 %, получаем точку, соответствующие состоянию охлажденного воздуха; его параметры: tохл. = 18,2 0С, iохл. = 50 кДж/кг. Расход холода, определенный по формуле (5.6), ЗАДАЧА 5.9. Воздух в количестве G кг/ч, с начальными параметрами t1 0С, φ (табл. 5.9) необходимо охладить в поверхностном воздухоохладителе до температуры t2 0С. Определить параметры охлажденного воздуха и расход холода в воздухоохладителе.
Таблица 5.9–Исходные данные к задаче 5.9
Пример. t1 = 26 0С, φ = 50 %, G = 24200 кг/ч, t2 = 6 0С. Решение. Наносим на i – d диаграмму точку 1 (t1 = 26 0С, φ = 52 %) и проводим вертикальную прямую вниз (d – const) до пересечения с изотермой t2 = 6 0С (рис. 5.9). Полученная точка 2´ лежит ниже кривой φ = 100 %. Это говорит о том, что воздух с t2 = 6 0С и d1 = 10,5 г/кг существовать не может. Процесс охлаждения будет проходить до точки 2´´ на кривой φ = 100 % и далее по этой кривой до точки 2, параметры которой: d2 = 5.8 г/кг; i2 = 20,5 кДж/кг. Расход холода, определенный по формуле (5.3), Количество конденсата, выпавшего из воздуха при охлаждении с осушкой W кг/ч,
Рисунок 5.9. – К задаче 5.9 ЗАДАЧА 5.10. В заданном районе строительства в теплый период года система общеобменной вентиляции ассимилирует теплоизбытки Qизб, Вт, и влаговыделения W, кг/ч (табл. 5.10). Температура внутреннего воздуха принимается Таблица 5.10–Исходные данные к задаче 5.10
Пример. Район строительства г. Ростов н/Д. Q = 40000 Вт, W = 25 кг/ч. Решение. Для г. Ростов-на-Дону выбираем расчетные параметры наружного воздуха. При проектировании общественной вентиляции в теплый период года расчетными являются параметры А. В соответствии со СНиП 23-01-99 (2003) параметры А: text = 27,3 0С, iext = 57,4 кДж/кг. Наносим на i – d диаграмму точку Н, соответствуют этим параметрам (рис. 5.10). Определяем луч процесса в помещении по формуле (5.2).
Рисунок 5.10. – К задаче 5.10
Через точку Н проводим луч процесса
ЗАДАЧА 5.11. В производственном помещении с заданной категорией работ, в холодный период имеют место теплоизбытки Qизб, Вт, Влаговыделения W кг/ч (табл. 5.11). определить количество воздуха, которое необходимо подать приточной системой вентиляции для ассимиляции тепло- и влагоизбытков, температуру притока и количество теплоты, необходимой для его нагрева, если параметры наружного воздуха text = -22 0С, iext = -20,9 кДж/кг. Таблица 5.11–Исходные данные к задаче 5.11
Пример. Категория работ, выполняемых в помещении IIб. Qизб. = 50000 Вт, W = 35 кг/ч. Решение. В соответствии с СанПиН 2.2.4.548 – 96 для производственных помещений с категорией работ IIб допустимые параметры внутреннего воздуха: tint = 15 0С, φ = 15 %. Строим на i – d – диаграмме точку Н (text = -22 0С, iext = -20,9 кДж/кг), соответствующую параметрам наружного воздуха, и точку В (tint = 15 0С, φв = 15 %), соответствуют параметрам внутреннего воздуха (рис. 5.11). Определяем луч процесса в помещении по формуле (5.2)
Через точку В проводим луч процесса до пересечения с линией процесса нагрева наружного воздуха в воздухонагревателе, проведенной из точки Н вертикально вверх по dext – const. Получаем точку П, соответствующую состоянию приточного воздуха, подаваемого в помещение. Ее параметры tп = 12 0С, iп = 13 кДж/кг. По формулам (5.4) и (5.5) определяем количество воздуха, необходимое для ассимиляции тепло- и влагоизбытков:
Список использованной литературы 1. ГОСТ 12.1.005-88 (2001) Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. 2. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. 3. СанПиН 2.1.2.1002 – 00. Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям. 4. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. 5. СНиП 23-01-99 (2003). Строительная климатология. 6. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование.
Приложение 1
Читайте также: B) От длины волны света , химической природы и агрегатного состояния вещества. Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|