I d диаграмма для переменного давления. Диаграмма молье. Определение относительной влажности по психрометру

Определять параметры влажного воздуха, а также решать ряд практических вопросов, связанных с сушкой различных материалов, весьма удобно графическим путем с помощью i-d диаграммы, впервые предложенным советским ученым Л. К. Рамзиным в 1918 году.

Строится для барометрического давления 98 кПа. Практически диаграммой можно пользоваться во всех случаях расчета сушилок, так как при обычных колебаниях атмосферного давления значения i и d изменяются мало.

Диаграмма в координатах i-d представляет собой графическую интерпретацию уравнения энтальпии влажного воздуха. Она отражает связь основных параметров влажного воздуха. Каждая точка на диаграмме выделяет некоторое состояние с вполне определёнными параметрами. Для нахождения любой из характеристик влажного воздуха достаточно знать только два параметра его состояния.

I-d диаграмма влажного воздуха построена в косоугольной системе координат. На оси ординат вверх и вниз от нулевой точки (i = 0, d = 0) откладывают значения энтальпии и проводят линии i = const параллельно оси абсцисс, то есть под углом 135 0 к вертикали. При этом изотерма 0 о С в ненасыщенной области располагается почти горизонтально. Что же касается масштаба для отсчета влагосодержания d, то для удобства его сносят на горизонтальную прямую, проходящую через начало координат.

На i-d диаграмму наносят также кривую парциального давления водяного пара. С этой целью используют уравнение:

Р п = В*d/(0,622 + d),

Hешая которое для переменных значений d получаем, что, например при d=0 Р п =0, при d=d 1 Р п =Р п1 , при d=d 2 Р п =Р п2 и т.д. Задаваясь определенным масштабом для парциальных давлений, в нижней части диаграммы в прямоугольной системе осей координат по указанным точкам строят кривую Р п =f(d). После этого на i-d диаграмму наносят кривые линии постоянной относительной влажности (φ = const). Нижняя кривая φ = 100% характеризует состояние воздуха, насыщенного водяным паром (кривая насыщения ).

Также на i-d диаграмме влажного воздуха строятся прямые линии изотерм (t = const), характеризующие процессы испарения влаги с учетом дополнительного количества теплоты, вносимой водой, имеющей температуру 0 о С.

В процессе испарения влаги энтальпия воздуха остается постоянной, так как теплота, отбираемая от воздуха для подсушивания материалов, возвращается обратно к нему вместе с испаренной влагой, то есть в уравнении:

i = i в + d*i п

Уменьшение первого слагаемого будет компенсироваться увеличением второго слагаемого. На i-d диаграмме этот процесс проходит по линии (i = const) и носит условное название процесса адиабатного испарения . Пределом охлаждения воздуха является адиабатная температура мокрого термометра, которую находят на диаграмме как температуру точки на пересечении линий (i = const) с кривой насыщения (φ = 100%).

Или другими словами, если из точки А (с координатами i = 72 кДж/кг, d = 12,5 г/ кг сух. возд., t = 40 °C, V = 0,905 м 3 /кг сух. воз. φ = 27%), выделяющей некоторое состояние влажного воздуха, провести вниз вертикальный луч d = const, то он будет представлять собой процесс охлаждения воздуха без изменения его влагосодержания; значение же относительной влажности φ при этом постепенно нарастает. При продолжении этого луча до пересечения с кривой φ = 100% (точка "В" с координатами i = 49 кДж/кг, d = 12,5 г/ кг сух. возд., t = 17,5 °C, V = 0,84 м 3 /кг сух. воз. j = 100%), мы получаем наименьшую температуру t p (она называется температурой точки росы ), при которой воздух с данным влагосодержанием d ещё способен сохранять пары в неконденсированном виде; дальнейшее понижение температуры приводит к выпадению влаги либо во взвешенное состояние (туман), либо в виде росы на поверхностях ограждений (стенах вагона, продуктах), или инея и снега (трубах испарителя холодильной машины).

Если воздух в состоянии А увлажнять без подвода или отвода тепла (например, с открытой водной поверхности), то процесс характеризующийся линией АС, будет происходить без изменения энтальпии (i = const). Температура t м на пересечении этой линии с кривой насыщения (точка "С" с координатами i = 72 кДж/кг, d = 19 г/ кг сух. возд., t = 24 °C, V = 0,87 м 3 /кг сух. воз. φ = 100%) и есть температура мокрого термометра .

С помощью i-d удобно анализировать процессы, происходящие при смешивании потоков влажного воздуха.

Также i-d диаграмма влажного воздуха широко применятся для расчетов параметров кондиционирования воздуха, под которым понимают совокупность средств и способов воздействия на температуру и влажность воздуха.

Состояние влажного воздуха на психометрической диаграмме определяется с помощью двух указанных параметров. Если, мы выберем любую температуру по сухому термометру и любую температуру по мокрому термометру, то точка пересечения этих линий на диаграмме является точкой, обозначающей состояние воздуха при данных температурах. Состояние воздуха в данной точке обозначено совершенно определённо.

Когда на диаграмме найдено определённое состояние воздуха, все остальные параметры воздуха могут быть определены с помощью J-d диаграммы .

Пример 1.

t = 35°С , а температура точки росы ТР равна t Т.Р. = 12°С , чему равна температура по мокрому термометру?

Решение см. рисунок 6.

На шкале температур находим численное значение температуры точки росы t Т.Р. = 12°С и проводим линию изотермы φ = 100% . Получаем точку с параметрами точки росы — Т.Р .

Из этой точки d = const t = 35°С .

Получаем искомую точку А

Из точки А проводим линию постоянного теплосодержания — J = const до пересечения с линией относительной влажности φ = 100% .

Получаем точку мокрого термометра - Т.М.

Из полученной точки — Т.М. проводим линию изотермы — t = const до пересечения со шкалой температур.

Считываем искомое численное значение температуры мокрого термометра — Т.М. точки А , которое равно

t Т.М. = 20,08°С.

Пример 2.

Если температура влажного воздуха по сухому термометру равна t = 35°С , а температура точки росы t Т.Р. = 12°С , чему равна относительная влажность?

Решение см. рисунок 7.

t = 35°С и проводим линию изотермы — t = const .

t Т.Р. = 12°С и проводим линию изотермы — t = const до пересечения с линией относительной влажности φ = 100% .

Получаем точку росы — Т.Р .

Из этой точки — Т.Р. проводим линию постоянного влагосодержания — d = const t = 35°С .

Это и будет искомая точка А , параметры которой были заданы.

Искомая относительная влажность в этой точке будет равна

φ А = 25%.

Пример 3.

Если температура влажного воздуха по сухому термометру равна t = 35°С , а температура точки росы t Т.Р. = 12°С , чему равна энтальпия воздуха?

Решение см. рисунок 8.

На шкале температур находим численное значение температуры по сухому термометру — t = 35°С и проводим линия изотермы — t = const .

На шкале температур находим численное значение температуры точки росы — t Т.Р. = 12°С и проводим линию изотермы — t = const до пересечения с линией относительной влажности φ = 100% .

Получаем точку росы — Т.Р.

Из этой точки — Т.Р. проводим линию постоянного влагосодержания — d = const до пересечения с линией изотермы по сухому термометру t = 35°С .

Это и будет искомая точка А , параметры которой были заданы. Искомое теплосодержание или энтальпия в этой точке будет равна

J А = 57,55 кДж/кг.

Пример 4.

При кондиционировании воздуха, связанного с его охлаждением (тёплый период года) мы в основном заинтересованы в определении количества тепла, которое должно быть отведено, чтобы в достаточной степени охладить воздух для поддержания расчётных параметров микроклимата в помещении. При кондиционировании воздуха, связанного с его нагревом (холодный период года), наружный воздух необходимо подогреть для обеспечения расчётных условий в рабочей зоне помещения.

Предположим, например, что наружная температура воздуха по мокрому термометру равна t H T.M = 24°С , а в кондиционируемом помещении необходимо поддерживать t B T.M = 19°С по мокрому термометру.

Общее количество тепла, которое необходимо отвести от 1 кг сухого воздуха, определяется по следующей методике.

См. рисунок 9.

Энтальпия наружного воздуха при t H T.M = 24°С по мокрому термометру равна

p= J Н = 71,63 кДж/ на 1 кг сухого воздуха.

Энтальпия внутреннего воздуха при t B TM = 19 °С по мокрому термометру равна

J В = 53,86 кДж/ на 1 кг сухого воздуха.

Разность энтальпий между наружным и внутренним воздухом равна:

JН — JВ = 71,63 — 53,86 = 17,77 кДж/кг.

Исходя из этого, общее количество тепла, которое должно быть отведено при охлаждении воздуха с t H T.M = 24°С по влажному термометру до t B T.M = 19°С по влажному термометру, равно Q = 17,77 кДж на 1 кг сухого воздуха , что равно 4,23 ккал или 4,91 Вт на 1 кг сухого воздуха.

Пример 5.

Во время отопительного сезона необходимо нагреть наружный воздух с t Н = - 10°С по сухому термометру и с t H T.M = - 12,5°С по мокрому термометру до температуры внутреннего воздуха t В = 20°С по сухому термометру и t B T.M = 11°С по мокрому термометру. Определить количество сухого тепла, которое должно быть добавлено к 1 кг сухого воздуха.

Решение см. рисунок 10.

На J–d диаграмме по двум известным параметрам – по температуре сухого термометра t Н = - 10°С и по температуре мокрого термометра t H T.M = - 12,5°С определяем точку наружного воздуха исходя из температуры по сухому термометру t Н = - 10°С и из температуры наружного воздуха – Н .

Соответственно, определяем точку внутреннего воздуха – В .

Считываем теплосодержание — энтальпию наружного воздуха — Н , которая будет равна

J Н = - 9,1 кДж/ на 1 кг сухого воздуха.

Соответственно, теплосодержание — энтальпия внутреннего воздуха — В будет равна

J В = 31,66 кДж/ на 1 кг сухого воздуха

Разность энтальпий внутреннего и наружного воздуха равна:

ΔJ = J В — J Н = 31,66 — (-9,1) = 40,76 кДж/ кг.

Это изменение количества тепла является изменением количества тепла только сухого воздуха, т.к. нет изменения его влагосодержания.

Сухое или явное тепло – тепло , которое добавляется или отводится от воздуха без изменения агрегатного состояния пара (изменяется только температура).

Скрытая теплота – тепло, идущее на изменение агрегатного состояния пара без изменения температуры. Температура точки росы обозначает влагосодержание воздуха.

При изменении температуры точки росы происходит изменение влагосодержания, т.е. иными словами, влагосодержание может быть изменено только при изменении температуры точки росы. Необходимо отметить поэтому, что если температура точки росы остаётся постоянной, то влагосодержание также не изменяется.

Пример 6.

Воздух, который имеет начальные параметры t Н = 24°С по сухому термометру и t H T.M = 14°С по мокрому термометру, должен быть кондиционирован, чтобы его конечные параметры стали равны t К = 24°С по сухому термометру и t K T.M = 21°С по мокрому термометру. Необходимо определить количество добавляемой скрытой теплоты, а также количество добавляемой влаги.

Решение см. рисунок 11.

На шкале температур находим численное значение температуры по сухому термометру — t Н = 24°С , и проводим линию изотермы — t = const .

Аналогично, на шкале температур находим численное значение температуры по мокрому термометру — t H T.M. = 14°С , проводим линию изотермы — t = const .

Пересечение линии изотермы — t H T.M. = 14°С с линией относительной влажности — φ = 100% даёт точку мокрого термометра воздуха с начальными заданными параметрами — точка М.Т.(Н) .

Из этой точки проводим линию постоянного теплосодержания — энтальпии — J = const до пересечения с изотермой — t Н = 24°С .

Получаем точку на J-d диаграмме с начальными параметрами влажного воздуха — точка Н , т считываем численное значение энтальпии

J Н = 39,31 кДж/ на 1 кг сухого воздуха.

Аналогично поступаем для определения точки влажного воздуха на J-d диаграмме с конечными параметрами — точка К .

Численное значение энтальпии в точке К будет равно

J К = 60,56 кДж/ на 1 кг сухого воздуха.

В данном случае к воздуху с начальными параметрами в точке Н необходимо добавить скрытое тепло, чтобы конечные параметры воздуха находились в точке К .

Определяем количество скрытого тепла

ΔJ = J К - J Н = 60,56 — 39,31 = 21,25 кДж/ кг.

Проводим из начальной точки — точка Н , и конечной точки — точка К вертикальные линии постоянного влагосодержания — d = const , и считываем значения абсолютной влажности воздуха в этих точках:

J Н = 5,95 г / на 1 кг сухого воздуха;

J К = 14,4 г / на 1 кг сухого воздуха.

Взяв разность абсолютных влажностей воздуха

Δd = d К -d Н = 14,4 — 5,95 = 8,45 г / на 1 кг сухого воздуха

получим количество влаги, добавляемой на 1 кг сухого воздуха.

Изменение количества тепла является изменением количества только скрытой теплоты, т.к. нет изменения в температуре воздуха по сухому термометру.

Наружный воздух при температуре t Н = 35°С по сухому термометру и t H T.M. = 24°С по мокрому термометру — точка Н , должен быть перемешан с рециркуляционным воздухом, имеющим параметры t Р = 18°С по сухому термометру и φ Р = 10% относительной влажности — точка Р.

Смесь должна состоять из 25% наружного воздуха и 75% рециркуляционного воздуха. Определить конечные температуры смеси воздуха по сухому и влажному термометрам.

Решение см. рисунок 12.

Наносим на J-d диаграмму точки Н и Р согласно исходных данных.

Соединяем точки Н и Р прямой линией — линией смеси.

На линии смеси НР определяем точку смеси С исходя из соотношения, что смесь должна состоять из 25% наружного воздуха и 75% рециркуляционного воздуха. Для этого от точки Р откладываем отрезок равный 25% всей длины линии смеси НР . Получим точку смеси С .

Оставшаяся длина отрезка СН равна 75% длины линии смеси НР .

Из точки С проводим линию постоянной температуры t = const и на шкале температур считываем температуру точки смеси t С = 22,4°С по сухому термометру.

Из точки С проводим линии постоянного теплосодержания J = const до пересечения с линией относительной влажности φ = 100% и получаем точку температуры мокрому термометра t C T.M. смеси. Для получения численного значения из этой точки проводим линию постоянной температуры и на шкале температур определяем численное значение температуры влажного термометра смеси, которое равно t C T.M. = 12°С .

При необходимости на J-d диаграмме можно определить все недостающие параметры смеси:

• теплосодержание, равное J С = 33,92 кДж/кг ;
• влагосодержание, равное d С = 4,51 г/кг ;
• относительную влажность φ С = 27 % .

Влажный воздух - это смесь сухого воздуха c водяным паром. Свойства влажного воздуха характеризуются следующими основными параметрами: температура по сухому термометру t, барометрическое давление P б, парциальное давление водяного пара P п, относительная влажность φ, влагосодержание d, удельная энтальпия i, температура точки росы t р, температура мокрого термометра t м, плотность ρ.

i-d диаграмма представляет собой графическую зависимость между основными параметрами воздуха t, φ, d, i при определённом барометрическом давлении воздуха P б и используется для визуализации результатов расчёта процессов обработки влажного воздуха.

i-d диаграмма впервые была составлена в 1918 году советским инженером-теплотехником Л. К. Рамзиным.

Диаграмма построена в косоугольной системе координат, что позволяет расширить область ненасыщенного влажного воздуха и делает диаграмму удобной для графических построений. По оси ординат диаграммы отложены значения удельной энтальпии i, по оси абсцисс, направленной под углом 135° к оси i, отложены значения влагосодержания d. Поле диаграммы разбито линиями постоянных значений удельной энтальпии i=const и влагосодержания d=const. На диаграмму нанесены также линии постоянных значений температуры t=const, которые не параллельны между собой, а чем выше температура влажного воздуха, тем больше изотермы отклоняются вверх. На поле диаграммы нанесены также линии постоянных значений относительной влажности φ=const.

Относительной влажностью называется отношение парциального давления водяного пара, содержащегося во влажном воздухе заданного состояния, к парциальному давлению насыщенного водяного пара при той же температуре.

Влагосодержание - это масса водяного пара во влажном воздухе, приходящаяся на 1 кг массы сухой его части.

Удельная энтальпия - это количество теплоты, содержащееся во влажном воздухе при заданных температуре и давлении, отнесённое к 1 кг сухого воздуха.

i-d диаграмма кривой φ=100% разбита на две области. Вся область диаграммы, лежащая выше этой кривой, характеризует параметры ненасыщенного влажного воздуха, а ниже - область тумана.

Туман является двухфахной системой, состоящей из насыщенного влажного воздуха и взвешенной влаги в виде мельчайших капель воды или частичек льда.

Для расчёта параметров влажного воздуха и построения i-d диаграммы используются четыре основных уравнения:

1) Давление насыщенного водяного пара над плоской поверхностью воды (t > 0) или льда (t ≤ 0), кПа:

(3.12)

где α в, β в - постоянные для воды, α в = 17,504, β в = 241,2 °С

α л, β л - постоянные для льда, α л = 22,489, β л = 272,88 °С

2) Относительная влажность φ, %:

(4.7) 6 (23)

где P б - барометрическое давление, кПа

4) Удельная энтальпия влажного воздуха i, кДж/кг с.в.:

6 (32)

Температура точки росы - это температура, до которой нужно охладить ненасыщенный воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении постоянного влагосодержания.

Для отыскания температуры точки росы на i-d диаграмме через точку, характеризующую состояние воздуха, нужно провести линию d=const до пересечения с кривой φ=100%. Температура точки росы является предельной температурой, до которой можно охладить влажный воздух при постоянном влагосодержании без выпадения конденсата.

Температура мокрого термометра - это температура, которую принимает ненасыщенный влажный воздух с начальными параметрами i 1 и d 1 в результате адиабатного тепло- и массообмена с водой в жидком или твёрдом состоянии, имеющей постоянную температуру t в =t м после достижения им насыщенного состояния, удовлетворяющего равенству:

(4.21)

где c в - удельная теплоёмкость воды, кДж/(кг·°C)

Разность i н - i 1 обычно невелика, поэтому процесс адиабатного насыщения часто называют изоэнтальпийным, хотя в действительности i н = i 1 только при t м = 0.

Для отыскания температуры мокрого термометра на i-d диаграмме через точку, характеризующую состояние воздуха, нужно провести линию постоянной энтальпии i=const до пересечения с кривой φ=100%.

Плотность влажного воздуха определяется по формуле, кг/м 3:

(4.25)

где T - температура в градусах Кельвина

Количество теплоты, необходимое для нагревания воздуха, можно рассчитать по формуле, кВт:

Количество теплоты, отводимое от воздуха при охлаждении, кВт:

где i 1 , i 2 - удельная энтальпия в начальной и конечной точках соответственно, кДж/кг с.в.

G с - расход сухого воздуха, кг/с

где d 1 , d 2 - влагосодержание в начальной и конечной точках соответственно, г/кг с.в.

При смешении двух потоков воздуха влагосодержание и удельную энтальпию смеси определяют по формулам:

На диаграмме точка смеси лежит на прямой 1-2 и делит её на отрезки, обратно пропорциональные смешиваемым количествам воздуха:

1-3 = G с2 3-2 G с1

Возможен случай, когда точка смеси 3* окажется ниже линии φ=100%. В этом случае процесс смешения сопровождается конденсацией части содержащегося в смеси водяного пара и точка смеси 3 будет лежать на пересечении линий i 3* =const и φ=100%.

На представленном сайте на странице "Расчёты" можно рассчитать до 8 состояний влажного воздуха с построением лучей процессов на i-d диаграмме.

Чтобы определить начальное состояние, нужно указать два параметра из четырёх (t, φ, d, i) и расход сухого воздуха L с *. Расход задаётся в предположении плотности воздуха 1,2 кг/м 3 . Отсюда определяется массовый расход сухого воздуха, используемый в дальнейших вычислениях. В выходную таблицу выводятся фактические значения объёмного расхода воздуха, соответствующие реальной плотности воздуха.

Новое состояние можно вычислить, определив процесс и задав конечные параметры.

На диаграмме отображаются следующие процессы: нагрев, охлаждение, адиабатическое охлаждение, пароувлажнение, смешение и общий процесс, определяемый двумя любыми параметрами.

Процесс	Обозначение	Описание
Нагрев	O	Вводится заданная конечная температура, либо заданная тепловая мощность.
Охлаждение	C	Вводится заданная конечная температура, либо заданная холодильная мощность. Этот расчет основан на допущении, что температура поверхности охладителя остается неизменной, и начальные параметры воздуха стремятся в точку с температурой поверхности охладителя при φ=100%. Как будто происходит смешение воздуха начального состояния с полностью насыщенным воздухом у поверхности охладителя.
Адиабатическое охлаждение	A	Вводится заданная конечная относительная влажность, либо влагосодержание, либо температура.
Пароувлажнение	P	Вводится заданная конечная относительная влажность, либо влагосодержание.
Общий процесс	X	Вводятся значения двух параметров из четырёх (t, φ, d, i), являющиеся конечными для заданного процесса.
Смешение	S	Этот процесс определяется без задания параметров. Используются два предыдущих значения расхода воздуха. Если при смешении достигается максимально допустимое влагосодержание, то происходит адиабатическая кондесация водяных паров. В результате вычисляется количество сконденсированной влаги.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Бурцев С.И., Цветков Ю.Н. Влажный воздух. Состав и свойства: Учеб. пособие. - СПб.: СПбГАХПТ, 1998. - 146 c.

2. Справочное пособие АВОК 1-2004. Влажный воздух. - М.: АВОК-ПРЕСС, 2004. - 46 с.

3. ASHRAE Handbook. Fundamentals. - Atlanta, 2001.

При более строгом определении под следует пони­мать отношение парциальных давлений водяных паров рп, находящихся в ненасыщенном влажном воздухе к их парциальному давлению в насыщенном воздухе при той же температуре

Для об­ласти температур, характерных для кондиционирования воздуха

Плотность влажного воздуха ρ равна сумме плотностей сухого воздуха и водяного пара

где - плотность сухого воздуха при данных температуре и давлении, кг/м 3 .

Для вычисления плотности влажного воздуха можно воспользоваться другой формулой:

Из уравнения видно, что с увеличением парциального давления пара при неизменных давлении p (барометрическом) и температуре T плотность влажного воздуха уменьшается. Поскольку это уменьшение незначительно, на практике принимают .

Степень насыщения влажного воздуха ψ - отношение его влагосодержания d к влагосодержанию насыщенного воздуха при той же темпе­ратуре: .

Для насыщенного воздуха .

Энтальпия влажного воздуха I (кДж/кг) - количество тепла, содержащееся в воздухе, отне­сенное к 1кг сухого или (1+d) кг влажного воздуха.

За нулевую точку принимают энтальпию сухого воздуха (d = 0) с температурой t = 0°С. Поэтому энтальпия влажного воздуха может иметь положительные и отрицательные значения.

Энтальпия сухого воздуха

где - массовая теплоемкость сухого воздуха.

Энтальпия водяного пара включает количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар при t =0 o C и количество теплоты, затраченной на нагрев полученного пара до температуры t o C. Энтальпия d кг водяного пара содержащегося в 1кг сухого воздуха: ,

2500 - скрытая теплота парообразования (испарения) воды при t=0 o C;

- массовая теплоемкость водяных паров.

Энтальпия влажного воздуха равна сумме энтальпии 1кг сухого воздуха и энтальпии d кг водяных паров:

где - теплоемкость влажного воздуха, отнесенная к 1 кг сухого воздуха.

Когда воздух находится в состоянии тумана, в нем могут быть взвешенные капли влаги d вод и даже кристал­лы льда d л . Энтальпия такого воздуха в общем виде

Энтальпия воды =4.19t , энтальпия льда .

При температуре больше нуля градусов (t >0°C) в воздухе будет капельная влага, при t < 0°С - кристаллы льда.

Температура точки росы -температура воздуха, при которой в изобарном процессе охлаж­дения парциальное давление водяного пара р п становится рав­ным давлению насыщения . При этой температуре начинается выпадение влаги из воздуха.

Т.е. точкой росы называют ту температуру, при которой имеющийся в воздухе водяной пар при своей неизменной плотности становится вследствие охлаждения воздуха насыщенным паром (j =100%). Для приведенных выше примеров (см. табл. 2.1), когда при 25 о С абсолютная влажность j становится 50 %, точкой росы будет температура около 14 о С. А когда при 20 о С абсолютная влажность j становится 50 %, точкой росы будет температура около 9 о С.

Человек при высоких значениях точки росы чувствует себя некомфортно (см.табл.2.2).

Таблица 2.2 – Ощущения человека при высоких значениях точки росы

В районах с континентальным климатом условия с точкой росы между 15 и 20 °C доставляют некоторый дискомфорт, а воздух с точкой росы выше 21 °C воспринимается как душный. Нижняя точка росы, менее 10 °C, коррелирует с более низкой температурой окружающей среды, и тело требует меньшего охлаждения. Нижняя точка росы может пойти вместе с высокой температурой только при очень низкой относительной влажности.

Диаграмма d- I влажного воздуха

Расчет и анализ процессов тепловлажностной обработки воздуха по вышеприведенным зависимостям сложен. Для расчета процессов, происходящих с воздухом при изменении его состоя­ния, используют тепловую диаграмму влажного воздуха в коор­динатах d-I (влагосодержание - энтальпия), которая была предложена нашим соотечественником профессором Л.К.Рамзиным в 1918г.

Л. К. Рамзин (1887-1948) - советский инженер-теплотехник, изобретатель

прямоточного котла. http://ru.wikipedia.org/wiki/Рамзин

Она получила широкое распространение у нас и за гра­ницей. Диаграмма d-I влажного воздуха графически связывает все параметры, определяющие тепловлажностное состояние воздуха: энтальпию, влагосодержание, температуру, относительную влажность, парциальное давление водяных паров.

Построение диаграммы основано на зависимости .

Чаще всего диаграмма d-I строится для давления воздуха, равного 0,1013 МПа (760 мм рт.ст.). Встречаются диаграммы и для других барометрических давлений.

Ввиду того, что барометрическое давление на уровне моря изменяется от 0,096 до 0,106 МПа (720 - 800 мм рт.ст.), рас­четные данные по диаграмме следует рассматривать как сред­ние.

Диаграмму строят в косоугольной системе координат (под 135°). При этом диаграмму становится удобной для графических построений и для расчетов процессов кондиционирования воздуха, поскольку расширяется область ненасыщенного влажного воздуха. Однако в целях сокращения размеров диаграммы и удобства использования зна­чения d сносят на условную ось, расположенную под 90° к оси I .

Диаграмма d-I изображена на рисунке 1. Поле диаграммы разбито линиями постоянных значений энтальпии I = const и влагосодержания d = const. На него нанесены также линии постоянных значений температуры t = const, которые не параллельны между собой - чем выше температура влажного воздуха, тем больше отклоняются вверх его изотермы. Кроме линий постоянных значений I, d, t , на поле диаграммы нанесены линии постоянных значений относительной влажности воздуха φ = const. Иногда наносят линию парци­альных давлений водяного пара р п и линии других параметров.

Рисунок 1 – Тепловая диаграмма d-I влажного воздуха

Существенное значение имеет следующее свойст­во диаграммы. Если воздух изме­нил свое состоя­ние от точки а до точки б , без­различно по како­му процессу, то на диаграмме d-I это изменение мож­но представить в виде отрезка пря­мой аб . При этом приращению энтальпии возду­ха будет соот­ветствовать отре­зок бв=I б -I а . Изотерма, прове­денная через точ­ку а , разделит отрезок бв на две части:

отрезок бд , представляющий из­менение доли ощу­тимого тепла (за­паса тепловой энергии, измене­ние которой приводит к изменению температуры тела): .

отрезок дв , определяющий в масштабе изменение теплоты парообразования (изменение этой теплоты не вызывает изменения температуры тела): .

Отрезок aг соответствует изменению влагосодержания воздуха . Точку росы находят, опустив перпенди­куляр из точки состояния воздуха (например из точки б ) на условную ось d до пересечения с линией насыщения (φ=100%). На рис. 2.6 К-точка росы для воздуха, начальное состояние которого определяла точка б .

Направление процесса, происходящего в воздухе, характеризуется изменениями энтальпии I и влагосодержания d .

Диаграмма влажного воздуха дает графическое представление о связи параметров влажного воздуха и является основной для определения параметров состояния воздуха и расчета процессов тепловлажностной обработки.

В I-d диаграмме (рис. 2) по оси абсцисс откладывается влагосодержание d г/кг сухого воздуха, а по оси ординат − энтальпия I влажного воздуха. На диаграмме нанесены вертикальные прямые постоянного влагосодержания (d = const). За начало отсчета принята точка О, в которой t = 0 °С, d = 0 г/кг и, следовательно, I = 0 кДж/кг. При построении диаграммы использована косоугольная система координат для увеличения области ненасыщенного воздуха. Угол между направлением осей 135° или 150°. Для удобства пользования под углом 90º к оси энтальпий проводят условную ось влагосодержаний. Диаграмма строится для постоянного барометрического давления. Пользуются I-d диаграммами, построенными для атмосферного давления р б = 99,3 кПа (745 мм.рт.ст) и атмосферного давления р б = 101,3 кПа (760 мм.рт.ст).

На диаграмму нанесены изотермы (t с = const) и кривые относительной влажности (φ = const). Уравнение (16) показывает, что изотермы в I-d диаграмме − прямые линии. Все поле диаграммы линией φ = 100% разделено на две части. Выше этой линии расположена область ненасыщенного воздуха. На линии φ = 100% находятся параметры насыщенного воздуха. Ниже этой линии располагаются параметры состояния насыщенного воздуха, содержащего взвешенную капельную влагу (туман).

Для удобства работы в нижней части диаграммы строится зависимость, наносят линию парциального давления водяного пара р п от влагосодержания d. Шкала давлений располагается с правой стороны диаграммы. Каждая точка на I-d диаграмме соответствует определенному состоянию влажного воздуха.

Определение параметров влажного воздуха по I-d диаграмме. Метод определения параметров показан на рис. 2. Положение точки А определяется двумя параметрами, например, температурой t А и относительной влажностью φ А. Графически определяем: температуру сухого термометра t с, влагосодержание d А, энтальпию I А. Температура точки росы t р определяется как температура точки пересечения линии d А = const с линией φ = 100 % (точка Р). Параметры воздуха в состоянии полного насыщения влагой определяются на пересечении изотермы t А с линией φ = 100 % (точка Н).

Процесс увлажнения воздуха без подвода и отвода теплоты будет проходить при постоянной энтальпии I А = const (процесс А-М). На пересечения линии I А = const с линией φ = 100 % (точка М) находим температуру мокрого термометра t м (линия постоянной энтальпии практически совпадает с изотермой
t м = const). В ненасыщенном влажном воздухе температура мокрого термометра меньше температуры сухого термометра.

Парциальное давление водяного пара p П находим, проведя из точки А линию d А = const до пересечения с линией парциального давления.

Разность температур t с – t м = Δt пс называется психрометрической, а разность температур t с – t р гигрометрической.

Предыдущая статья: Рецензия: «включаем обаяние по методике спецслужб» — как подружиться с кем угодно Следующая статья: Одиночество души: «Человек одинок всегда и никогда