I d диаграмма процесса смешения воздуха. Состояния воздуха и процессы на «i, d» – диаграмме влажного воздуха. Основные свойства влажного воздуха
Основные свойства влажного воздуха можно с достаточной для технических расчетов точностью определить при помощи i-х - диаграммы, разработанной Л.K. Рамзиным (1918 г.). Диаграмма i-х (рис. 1, 2) построена для постоянного давления р = 745 мм рт. ст. (около 99 кН/м 2), которое, по многолетним статистическим данным, принято как среднегодовое для центральных районов бывшего СССР.
На оси ординат отложены в определенном масштабе энтальпии i, а на наклонной оси абсцисс - влагосодержание х. Угол между осями координат - 135°, но для удобства пользования значения влагосодержания х спроектированы на вспомогательную ось, перпендикулярную оси ординат.
На диаграмме имеются линии:
- · постоянного влагосодержания (х = const) - вертикальные прямые, параллельные оси ординат;
- · постоянной энтальпии (i = const) - прямые, параллельные оси абсцисс, т.е. направленные под углом 135° к оси ординат;
- · постоянных температур, или изотермы (t = const);
- · постоянной относительной влажности (ц = const);
- · парциальных давлений водяного пара (р) во влажном воздухе, значения которых отложены в масштабе на правой оси ординат диаграммы.
Рис. 1. Диаграмма влажного воздуха i - х (а)
Линии постоянных температур, или изотермы, задаются при данной температуре t = const двумя произвольными значениями х 1 и х 2 . Затем вычисляют значение i, соответствующее каждому значению х. Полученные точки (х 1 , i 1) и (х 2 , i 2) наносят на диаграмму и проводят через них прямую, которая является изотермой t = const.
Линии постоянной относительной влажности выражают зависимость между х и р при ц = const. Принимая при данном ц = const несколько произвольных температур t 1 , t 2 , t 3 для каждой из них находят по таблицам водяного пара соответствующие значения р и вычисляют отвечающее ему значение х. Точки с известными координатами (t 1 , х 1), (t 2 , х 2), (t 3 , х 3) и т.д. соединяют кривой, которая является линией ц = const.
Рис. 2.
При температурах t > 99,4 °С величина ц не зависит от температуры (так как при этом р = 745 мм рт. ст., для которого построена диаграмма) и практически является величиной постоянной. Поэтому линии ц = const при 99,4 °С имеют резкий перелом и идут почти вертикально вверх.
Линия ц = 100 % соответствует насыщению воздуха водяным паром при данной температуре. Выше этой линии расположена рабочая площадь диаграммы, отвечающая ненасыщенному влажному воздуху, используемому в качестве сушильного агента.
Линии парциального давления, проведенные в нижней части диаграммы, позволяют определить парциальное давление, если известно положение точки на диаграмме, соответствующей состоянию воздуха.
По диаграмме i-x по любым двум известным параметрам влажного воздуха можно найти точку, характеризующую состояние воздуха, и определить все его остальные параметры.
Учитывая, что является основным объектом вентиляционного процесса, в области вентиляции приходится часто определять те или другие параметры воздуха. Чтобы избежать многочисленных вычислений, их определяют обычно по специальной диаграмме, которая носит название Id диаграммы. Она позволяет быстро определить все параметры воздуха по двум известным. Использование диаграммы позволяет избежать вычислений по формулам и наглядно отобразить вентиляционный процесс. Пример Id диаграммы приведен на следующей странице. Аналогом Id диаграммы на западе является диаграмма Молье или психрометрическая диаграмма.
Оформление диаграммы в принципе может быть несколько различным. Типовая общая схема Id диаграммы показана ниже на рисунке 3.1. Диаграмма представляет из себя рабочее поле в косоугольной системе координат Id, на котором нанесено несколько координатных сеток и по периметру диаграммы – вспомогательные шкалы. Шкала влагосодержаний обычно располагается по нижней кромке диаграммы, при этом линии постоянных влагосодержаний представляют вертикальные прямые. Линии постоянных представляют параллельные прямые, обычно идущие под углом 135° к вертикальным линиям влагосодержаний (в принципе, углы между линиями энтальпии и влагосодержания может быть и другим). Косоугольная система координат выбрана для того, чтобы увеличить рабочее поле диаграммы. В такой системе координат линии постоянных температур представляют из себя прямые линии, идущие под небольшим наклоном к горизонтали и слегка расходящиеся веером.
Рабочее поле диаграммы ограничено кривыми линиями равных относительных влажностей 0% и 100%, между которыми нанесены линии других значений равных относительных влажностей с шагом 10%.
Шкала температур обычно располагается по левой кромке рабочего поля диаграммы. Значения энтальпий воздуха нанесены обычно под кривой Ф= 100. Значения парциальных давлений иногда наносят по верхней кромке рабочего поля, иногда по нижней кромке под шкалой влагосодержаний, иногда по правой кромке. В последнем случае на диаграмме добавочно строят вспомогательную кривую парциальных давлений.
Определение параметров влажного воздуха на Id диаграмме.
Точка на диаграмме отражает некое состояние воздуха, а линия – процесс изменения состояния. Определение параметров воздуха, имеющего некое состояние, отображаемое точкой А, показано на рисунке 3.1.hd-диаграмма влажного воздуха (рис. 14.1), предложенная в 1918 ᴦ.
Рис.14.1. hd-диаграмма влажного воздуха
Л. К.Рамзиным, широко используется для решения практических задач в тех областях, где рабочим телом служит влажный воздух. По оси ординат откладывают энтальпию h, кДж/кг влажного воздухa, а по оси абсцисс влагосодержание d,г/кг с.в. Для удобства (сокращение площади диаграммы) ось абсцисс направлена под углом 135° к оси ординат. На данной диаграмме вместо наклонной оси абсцисс проведена горизонтальная линия, на которой нанесены действительные значения d.На hd-диаграмме линии h=const -это циклонные линии, а линии d=const -вертикальные прямые.
Из уравнения
следует, что в координатах hd изотермы изображаются прямыми линиями. Вместе с тем, на диаграмму наносят кривые φ=const.
Кривая φ=100%делит поле на две области и является своего рода пограничной кривой: φ<100% характеризует область ненасыщенного влажного воздуха (в воздухе содержится перегретый пар); φ >100% - область, в которой влага находится в воздухе частично в капельном состоянии;
φ-100%характеризует насыщенный влажный воздух.
За начало отсчета параметров влажного воздуха выбирают точку 0,для которой Т=273,15 К, d=0, h=0.
Любая точка на hd-диаграмме определяет физическое состояние воздуха. Для этого должны быть заданы два параметра (к примеру, φ и t или h u d).Изменение состояния влажного воздуха изобразится на диаграмме линией процесса. Рассмотрим ряд примеров.
1) Процесс нагревания воздуха происходит при постоянном влагосодержании, так как количество пара в воздухе в данном случае не изменяется. На hd-диаграмме данный процесс изображается линией 1-2 (рис.14.2). В данном процессе повышаются температура и энтальпия воздуха, и уменьшается его относительная влажность.
Рис. 14.2 Изображение на hd- диа-
грамме характерных процессов
изменения состояния воздуха
2) Процесс охлаждения воздуха на участке над кривой φ-100%также протекает при постоянном влагосодержании (процесс 1-5). В случае если продолжать процесс охлаждения до точки 5" -неположенной на кривой φ-100%,то в данном состоянии влажный воздух будет насыщенным. Температура в точке 5" есть температура точки росы. Дальнейшее охлаждение воздуха (ниже точки 5")приводит к конденсации части водяного пара.
3) В процессе адиабатного осушения воздуха конденсация влага происходит за счёт теплоты влажного воздуха без внешнего теплообмена. Этот процесс протекает при постоянной энтальпии (процесс 1-7), причем влагосодержание воздуха уменьшается, а температура его увеличивается.
4) Процесс адиабатного увлажнения воздуха, сопровождающийся увеличением влагосодержания воздуха и уменьшением его температуры, изображен на диаграмме линией 1- 4.
Процессы адиабатного увлажнения и осушения воздуха широко используются для обеспечения заданных параметров микроклимата в сельскохозяйственных производственных помещениях.
5) Процесс осушения воздуха при постоянной температуре изображается линией 1-6, а процесс увлажнения воздуха при постоянной температуре - линией 1-3.
Hd- диаграмма влажного воздуха - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Hd- диаграмма влажного воздуха" 2017, 2018.
Гемолитическая болезнь новорожденных Гемолитическое заболевание возникает тогда, когда кровь матери и плода - несовместимы. Однако, это расстройство не обозначает, несовместимость между которым антигеном и антителом вызывает заболевание. У плода болезнь возникает... .
Наследование D антигеннаследуется как одинген(RHD) (на коротком плече первой хромосомы, p36.13-p34.3) с различными аллелями. Если упростить эти процессы, то можно подумать об аллелях, которые являются положительными или отрицательными для антигена D. Ген кодирует белок RhD на... .
2. Агрегатное состояние - жидкости 3. Боевое состояние иприта: аэрозоль, пар, капли 4. Медико-тактическая характеристика очага химического поражения: очаг стойкий, замедленного и смертельного действия. 5. Пути поступления в организм – все (ингаляционно, ч/к, в/ж, ч/раны и... .
hd-диаграмма влажного воздуха (рис. 14.1), предложенная в 1918 г.
Рис.14.1. hd-диаграмма влажного воздуха
Л. К. Рамзиным, широко используется для решения практических задач в тех областях, где рабочим телом служит влажный воздух. По оси ординат откладывают энтальпию h, кДж/кг влажного воздухa, а по оси абсцисс влагосодержание d,г/кг с.в. Для удобства (сокращение площади диаграммы) ось абсцисс направлена под углом 135° к оси ординат. На данной диаграмме вместо наклонной оси абсцисс проведена горизонтальная линия, на которой нанесены действительные значения d.На hd-диаграмме линии h = const - это циклонные линии, а линии d = const - вертикальные прямые.
Из уравнения
следует, что в координатах hd изотермы изображаются прямыми линиями. Кроме того, на диаграмму наносят кривые φ = const.
Кривая φ = 100%делит поле на две области и является своего рода пограничной кривой: φ < 100% характеризует область ненасы-щенного влажного воздуха (в воздухе содержится перегретый пар); φ > 100% - область, в которой влага находится в воздухе час-тично в капельном состоянии;
φ - 100% характеризует насыщен-ный влажный воздух.
За начало отсчета параметров влажного воздуха выбирают точку 0,для которой Т = 273,15 К, d = 0, h = 0.
Любая точка на hd-диаграмме определяет физическое состоя-ние воздуха. Для этого должны быть заданы два параметра (например, φ и t или h u d). Изменение состояния влажного воз-духа изобразится на диаграмме линией процесса. Рассмотрим ряд примеров.
1) Процесс нагревания воздуха происходит при постоянном влагосодержании, так как количество пара в воздухе в данном случае не изменяется. На hd-диаграмме этот процесс изображается лини-ей 1-2 (рис.14.2). В данном процессе повышаются температура и энтальпия воздуха, и уменьшается его относительная влажность.
Рис. 14.2 Изображение на hd- диаграмме характерных процессов изменения состояния воздуха
2) Процесс охлаждения воздуха на участке над кривой φ-100%также протекает при постоянном влагосодержании (процесс 1-5). Если продолжать процесс охлаждения до точки 5" -неположенной на кривой φ-100%,то в этом состоянии влажный воздух будет насыщенным. Температура в точке 5 есть температу-ра точки росы. Дальнейшее охлаждение воздуха (ниже точки 5) приводит к конденсации части водяного пара.
3) В процессе адиабатного осушения воздуха конденсация влага
происходит за счет теплоты влажного воздуха без внешнего тепло-обмена. Этот процесс протекает при постоянной энтальпии (процесс 1-7), причем влагосодержание воздуха уменьшается, а температура его увеличивается.
4) Процесс адиабатного увлажнения воздуха, сопровождающий-ся увеличением влагосодержания воздуха и уменьшением его темпе-ратуры, изображен на диаграмме линией 1-4.
Процессы адиабатного увлажнения и осушения воздуха широко используются для обеспечения заданных параметров микроклима-та в сельскохозяйственных производственных помещениях.
5) Процесс осушения воздуха при постоянной температуре изображается линией 1-6, а процесс увлажнения воздуха при постоян-ной температуре - линией 1-3.
Л.К.Рамзин построил «i, d » – диаграмму, которая широко используется в расчетах сушки, кондиционирования воздуха в ряде других расчетов, связанных с изменением состояния влажного воздуха. Эта диаграмма выра-жает графическую зависимость основных параметров воздуха (t , φ, p п, d , i ) при заданном барометрическом давлении.
Элементы «i , d » – диаграммы показаны на рис. 7.4. Диаграмма по-строена в косоугольной системе координат с углом между осями i и d 135°. По оси ординат откладываются величины энтальпий и температур воздуха (i , кДж/кг сухого воздуха и t , °С), по оси абсцисс – величины влагосодержаний влажного воздуха d , г/кг.
Рис. 7.4. Примерная «i, d » – диаграмма
Ранее уже упоминалось, что параметры (t °C, i кДж/кг, φ %, d г/кг, p П Па), определяющие состояние влажного воздуха, на «i , d » – диаграмме можно графически изобразить точкой. Например, на рис. ниже точке А соответствуют параметры влажного воздуха: температура t = 27 °С, относительная влажность φ = 35 %, энтальпия i = 48 кДж/кг, влагосодер-жание d = 8 г/кг, парциальное давление пара p П = 1,24 кПа.
Необходимо учитывать тот факт, что полученные графическим путем параметры влажного воздуха соответствуют барометрическому (атмосферному) давлению 760 мм рт. ст., для которого была построена приведенная на рис. «i, d » – диаграмма.
Практика использования графоаналитических расчетов для определения парциального давления пара с помощью «i, d » – диаграмм показывает, что расхождения между полученными результатами (в пределах 1 - 2 %) объясняется степенью точности построения диаграмм.
Если параметры точки А на «i, d » – диаграмме (рис. 7.5) i А ,d А, а конечного Б – i Б, d Б, то отношение (i Б – i А) / (d Б – d А) · 1000 = ε представ-ляет собой угловой коэффициент линии (луча), характеризующий данное изменение состояния воздуха в координатах «i, d » – диаграммы.
Рис. 7.5. Определение углового коэффициента ε с использованием «i, d » – диаграммы.
Величина ε имеет размерность кДж/кг влаги. С другой стороны, в практике использования «i, d » – диаграмм заранее известна полученная расчетным путем величина ε.
В таком случае на «i, d » – диаграмме можно построить луч, соответ-ствующий полученному значению ε. Для этого используют набор лучей, соответствующих различным значениям углового коэффициента и нанесенных по контуру «i, d » – диаграммы. Построение этих лучей произ-водилось следующим образом (см. рис. 7.6).
Для построения углового масштаба рассматривают различные изменения состояния влажного воздуха, приняв при этом одинаковые начальные параметры воздуха для всех рассматриваемых на рисунке 4 случаев – это начало координат (i 1 = 0, d 1 = 0). Если конечные параметры обозначить через i 2 и d 2 , то выражение углового коэффициента можно записать в этом случае
ε = 
.
Например, принимая d 2 = 10 г/кг и i 2 = 1 кДж/кг (соответствует точке 1 на рис. 1.4), ε = (1/10)·1000 = 100 кДж/кг. Для точки 2 ε = 200 кДж/кг и так далее для всех рассматриваемых точек на рисунке 1.4. Для i = 0 ε = 0, т.е. лучи на «i ,d » – диаграмме совпадают. Аналогичным путем могут быть на-несены лучи, имеющие отрицательные значения угловых коэффициентов.
На полях «i,d » – диаграммы нанесены направления масштабных лучей для значений угловых коэффициентов в пределах от – 30000 до + 30000 кДж/кг влаги. Все эти лучи исходят из начала координат.
Практическое использование углового масштаба сводится к параллельному переносу (например, с помощью линейки) масштабного луча с известным значением углового коэффициента в заданную точку на «i,d » – диаграмме. На рис. показан перенос луча с ε = 100 в точку Б.
Построение на «i, d » – диаграмме углового масштаба.
Определение температуры точки росы t Р и температуры мокрого термометра t М с помощью « i, d » – диаграммы.
Температура точки росы – это температура воздуха в насыщенном состоянии при данном влагосодержании. На «i, d » – диаграмме для определении t Р необходимо из точки данного состояния воздуха (точка А на рис. ниже) опуститься по линии d = const до пересечения с линией насыщения φ = 100 % (точка Б). В таком случае изотерма, проходящая через точку Б, соответствует t Р.
Определение значений t Р и t М на «i,d » – диаграмме
Температура мокрого термометра t М равна температуре воздуха в насыщенном состоянии при данной энтальпии. В «i, d » – диаграмме t М проходит через точку пересечения изотермы с линией φ = 100 % (точка В) и практически совпадает (при параметрах, имеющих место в системах кондиционирования) с линией I = const, проходящей через точку Б.
Изображение процессов нагревания и охлаждения воздуха на « i, d » -диаграмме. Процесс нагревания воздуха в поверхностном теплообменнике – калорифере в «i, d » – диаграмме изображается вертикальной линией АБ (см. рис.ниже) при d = const, так как влагосодержание воздуха при кон-такте с сухой нагретой поверхностью не изменяется. Температура и энтальпия при нагревании увеличивается, а относительная влажность уменьшается.
Процесс охлаждения воздуха в поверхностном теплообменнике-воздухоохладителе может быть реализован двумя путями. Первый путь – охлаждение воздуха при постоянном влагосодержании (процесс а на рис. 1.6). Этот процесс при d = const протекает в том случае, если температура поверхности воздухоохладителя будет выше температуры точки росы t Р. Процесс пройдет по линии ВГ или в крайнем случае – по линии ВГ’.
Второй путь – охлаждение воздуха при уменьшении его влагосодержания, что возможно только при выпадении влаги из воздуха (случай б на рис. 7.8). Условие реализации такого процесса – температура поверхности воздухоохладителя или любой другой поверхности, контак-тирующей с воздухом должна быть ниже температуры точки росы воздуха в точке Д. В этом случае будет происходить конденсация водяного пара в воздухе и процесс охлаждения будет сопровождаться уменьшением влаго-содержания в воздухе. На рис. этот процесс пойдет по линии СЖ, причем точка Ж соответствует температуре t П.В. поверхности воздухоохладителя. На практике процесс охлаждения заканчивается раньше и достигает, например, точки Е при температуре t Е.
Рис. 7.8. Изображение процессов нагревания и охлаждения воздуха на «i, d » – диаграмме
Процессы смешения двух потоков воздуха в « i, d » – диаграмме.
В системах кондиционирования воздуха используются процессы смешения двух потоков воздуха с различным их состоянием. Например, использование рециркуляционного воздуха или смешение подготовлен-ного воздуха с воздухом внутри помещения при подаче его из кондицио-нера. Возможны и другие случаи смешения.
Представляет интерес для расчетов процессов смешения найти связь между аналитическими расчетами процессов и их графическими изображе-ниями на «i, d » – диаграмме. На рис. 7.9 представлены два случая осуществления процессов смешения: а) – точка состояния воздуха на «i, d » – диаграмме лежит выше линии φ = 100 % и случай б) – точка смеси лежит ниже линии φ = 100 %.
Рассмотрим случай а). Воздух состояния точки А в количестве G А с параметрами d А и i А смешивается с воздухом состояния точки В в количес-тве G B c параметрами d B и i B . При этом принимают условие, что расчеты производятся на 1 кг воздуха состояния А. Тогда величиной n = G В /G А оценивают, какое количество воздуха состояния точки В приходится на 1 кг воздуха состояния точки А. Для 1 кг воздуха состояния точки А можно записать балансы теплоты и влаги при смешении
i A + i B = (1 + n )i СМ;
d A + nd B = (1 + n )d СМ,
где i СМ и d СМ – параметры смеси.
Из уравнений получают:
.
Уравнение является уравнением прямой линии, любая точка которой указывает параметры смешения i СМ и d СМ. Положение точки смешения С на прямой АВ может быть найдено по соотношению сторон подобных треугольников АСД и СВЕ
Рис. 7.9. Процессы смешения воздуха в «i, d » – диаграмме. а) – точка смеси лежит выше линии φ = 100 %; б) – точка смеси лежит ниже φ = 100 %.
,
т.е. точка С делит прямую АВ на части, обратно пропорциональные массам смешиваемого воздуха.
Если положение точки С на прямой АВ известно, то можно найти массы G A и G B . Из уравнения следует
,
Аналогично
На практике возможен случай, когда в холодный период года точка смеси С 1 ’ лежит ниже линии φ = 100 %. В этом случае в процессе сме-шения будет иметь место конденсация влаги. Сконденсированная влага выпадает из воздуха и будет находиться после смешения в состоянии насыщения при φ = 100 %. Параметры смеси достаточно точно определя-ются точкой пересечения линии φ = 100 % (точка С 2) и i СМ = const. При этом количество выпавшей влаги равно Δd .
Предыдущая статья: Рецензия: «включаем обаяние по методике спецслужб» — как подружиться с кем угодно Следующая статья: Одиночество души: «Человек одинок всегда и никогда