I d diagramma del processo di miscelazione dell'aria. Condizioni e processi dell'aria sul diagramma "i, d" - aria umida. Proprietà di base dell'aria umida
Proprietà di base aria umida può essere determinato con una precisione sufficiente per calcoli tecnici a aiuto i-x- diagramma sviluppato da L.K. Ramzin (1918). diagramma I-x(Fig. 1, 2) costruito per pressione costante p = 745 mm Hg. Arte. (circa 99 kN / m 2), che, secondo i dati statistici a lungo termine, è preso come media annuale per le regioni centrali dell'ex URSS.
Sull'asse delle ordinate sono riportate le entalpie i su una certa scala e sull'asse inclinato delle ascisse è riportato il contenuto di umidità x. L'angolo tra gli assi delle coordinate è di 135 °, ma per facilità d'uso, i valori del contenuto di umidità x sono proiettati su un asse ausiliario perpendicolare all'asse delle ordinate.
Il diagramma ha linee:
- · Contenuto di umidità costante (x = const) - rette verticali parallele all'asse delle ordinate;
- Entalpia costante (i = const) - linee rette parallele all'asse delle ascisse, ad es. diretto con un angolo di 135 ° rispetto all'ordinata;
- · Temperature costanti, o isoterme (t = const);
- · Umidità relativa costante (c = const);
- · Pressioni parziali del vapore acqueo (p) in aria umida, i cui valori sono riportati in scala sull'asse delle ordinate destro del diagramma.
Riso. 1. Diagramma aria umida io - x (a)
Le linee di temperature costanti, o isoterme, sono impostate a una data temperatura t = const da due valori arbitrari x 1 e x 2. Viene quindi calcolato il valore i corrispondente a ciascun valore x. I punti risultanti (x 1, i 1) e (x 2, i 2) vengono tracciati sul diagramma e attraverso di essi viene tracciata una linea retta, che è l'isoterma t = const.
Le linee di umidità relativa costante esprimono la relazione tra x e p a q = const. Prendendo a un dato q = const diverse temperature arbitrarie t 1, t 2, t 3 per ciascuna di esse, i valori corrispondenti di p si trovano dalle tabelle del vapore acqueo e si calcola il valore corrispondente di x. Punti con coordinate note (t 1, x 1), (t 2, x 2), (t 3, x 3), ecc. collega la curva, che è la retta q = cost.
Riso. 2.
A temperature t>99,4 °C, il valore di q non dipende dalla temperatura (poiché in questo caso p = 745 mm Hg, per cui è tracciato il diagramma) ed è praticamente costante. Pertanto, le linee μ = const a 99,4 ° C hanno una netta interruzione e vanno quasi verticalmente verso l'alto.
La linea u = 100% corrisponde alla saturazione dell'aria con vapore acqueo ad una data temperatura. Sopra questa linea è l'area di lavoro del diagramma corrispondente all'aria umida insatura utilizzata come agente essiccante.
Le linee di pressione parziale nella parte inferiore del diagramma consentono di determinare la pressione parziale se si conosce la posizione del punto sul diagramma corrispondente allo stato dell'aria.
Di diagramma i-x per due parametri noti dell'aria umida, è possibile trovare un punto che caratterizza lo stato dell'aria e determinare tutti gli altri parametri.
Considerando che è l'oggetto principale del processo di ventilazione, nel campo della ventilazione è spesso necessario determinare determinati parametri dell'aria. Per evitare numerosi calcoli, di solito sono determinati da un diagramma speciale, chiamato diagramma Id. Consente di determinare rapidamente tutti i parametri dell'aria da due noti. L'uso del diagramma consente di evitare calcoli per formule e visualizzare chiaramente il processo di ventilazione. Un esempio di grafico ID è mostrato nella pagina successiva. L'analogo del diagramma Id a ovest è Diagramma di Mollier o grafico psicrometrico.
Il design del diagramma può, in linea di principio, essere leggermente diverso. Tipico schema generale Il diagramma Id è mostrato di seguito nella figura 3.1. Il diagramma è un campo di lavoro nel sistema di coordinate oblique Id, su cui sono disegnate diverse griglie di coordinate e lungo il perimetro del diagramma - scale ausiliarie. La scala del contenuto di umidità si trova solitamente sul bordo inferiore del diagramma, con le linee del contenuto di umidità costante che sono linee rette verticali. Le linee delle costanti rappresentano linee rette parallele, che di solito corrono con un angolo di 135 ° rispetto alle linee verticali del contenuto di umidità (in linea di principio, gli angoli tra le linee dell'entalpia e del contenuto di umidità possono essere diversi). Il sistema di coordinate oblique è stato scelto per aumentare l'area di lavoro del diagramma. In un tale sistema di coordinate, le linee di temperatura costante sono linee rette che corrono con una leggera inclinazione rispetto all'orizzontale e si aprono leggermente a ventaglio.
L'area di lavoro del diagramma è limitata da curve di uguale umidità relativa 0% e 100%, tra le quali sono tracciate linee di altri valori di uguale umidità relativa con un passo del 10%.
La scala della temperatura si trova solitamente sul bordo sinistro dell'area di lavoro del diagramma. I valori delle entalpie dell'aria sono solitamente riportati sotto la curva Ф = 100. I valori delle pressioni parziali sono a volte applicati lungo il bordo superiore del campo di lavoro, a volte lungo il bordo inferiore sotto la scala del contenuto di umidità, a volte lungo il bordo destro. In quest'ultimo caso, sul diagramma viene inoltre costruita una curva ausiliaria delle pressioni parziali.
Determinazione dei parametri dell'aria umida sul diagramma Id.
Il punto sul diagramma riflette un certo stato dell'aria e la linea - il processo di modifica dello stato. La determinazione dei parametri dell'aria, che ha un certo stato, indicato dal punto A, è mostrata nella Figura 3.1.Diagramma HD dell'aria umida (fig. 14.1), proposto nel 1918 ᴦ.
Figura 14.1. diagramma hd dell'aria umida
L.K. Ramzin, è ampiamente utilizzato per risolvere problemi pratici in quelle aree in cui l'aria umida funge da fluido di lavoro. L'ordinata è l'entalpia h, kJ / kg di aria umida e l'ascissa è il contenuto di umidità d, g / kg d.w. Per comodità (riduzione dell'area del diagramma), l'asse delle ascisse è diretto con un angolo di 135 ° rispetto all'asse delle ordinate. In questo diagramma, invece dell'ascissa inclinata, viene disegnata una linea orizzontale su cui sono tracciati i valori reali di d. Nel diagramma hd, le linee h = const sono linee cicloniche e le linee d = const sono rette verticali Linee.
Dall'equazione
ne consegue che nelle coordinate hd le isoterme sono rappresentate da linee rette. Allo stesso tempo, sul diagramma vengono tracciate le curve φ = const.
La curva φ = 100% divide il campo in due aree ed è una sorta di curva di confine: φ<100% характеризует область ненасыщенного влажного воздуха (в воздухе содержится перегретый пар); φ >100% - un'area in cui l'umidità è parzialmente nell'aria in uno stato di goccioline;
φ-100% caratterizza l'aria umida satura.
Per l'origine dei parametri dell'aria umida viene selezionato il punto 0, per il quale T = 273,15 K, d = 0, h = 0.
Qualsiasi punto del diagramma HD definisce lo stato fisico dell'aria. Per fare ciò è necessario impostare due parametri (ad esempio φ e t o h u d) La variazione dello stato dell'aria umida è rappresentata nel diagramma come una linea di processo. Diamo un'occhiata ad alcuni esempi.
1) Il processo di riscaldamento dell'aria avviene a un contenuto di umidità costante, poiché la quantità di vapore nell'aria in questo caso non cambia. Nel diagramma HD, questo processo è rappresentato dalla riga 1-2 (Fig. 14.2). In questo processo, la temperatura e l'entalpia dell'aria aumentano e la sua umidità relativa.
Riso. 14.2 Immagine su hd-dia-
grammo di processi caratteristici
cambiamenti nelle condizioni dell'aria
2) Il processo di raffreddamento ad aria nella sezione sopra la curva φ-100% procede anche a contenuto di umidità costante (processo 1-5). Se si continua il processo di raffreddamento fino al punto 5 ", che non è sulla curva φ-100%, allora in questo stato l'aria umida sarà satura. La temperatura al punto 5" è la temperatura del punto di rugiada. Un ulteriore raffreddamento dell'aria (al di sotto del punto 5") porta alla condensazione di una parte del vapore acqueo.
3) Nel processo di deumidificazione adiabatica dell'aria, si verifica la condensazione dell'umidità dovuta al calore dell'aria umida senza scambio termico esterno. Questo processo avviene ad entalpia costante (processo 1-7) e il contenuto di umidità dell'aria diminuisce e la sua temperatura aumenta.
4) Il processo di umidificazione adiabatica dell'aria, accompagnato da un aumento del contenuto di umidità dell'aria e da una diminuzione della sua temperatura, è mostrato nel diagramma dalla riga 1-4.
I processi di umidificazione adiabatica e deumidificazione dell'aria sono ampiamente utilizzati per garantire i parametri specificati del microclima negli impianti di produzione agricola.
5) Il processo di deumidificazione dell'aria a temperatura costante è rappresentato dalla riga 1-6, mentre il processo di umidificazione dell'aria a temperatura costante è rappresentato dalla riga 1-3.
Hd-diagramma di aria umida - concetto e tipi. Classificazione e caratteristiche della categoria "Hd-diagramma dell'aria umida" 2017, 2018.
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Un diagramma HD dell'aria umida (Figura 14.1), proposto nel 1918.
Figura 14.1. diagramma hd dell'aria umida
LK Ramzin, è ampiamente utilizzato per risolvere problemi pratici in quelle aree in cui l'aria umida funge da fluido di lavoro. L'ordinata è l'entalpia h, kJ / kg di aria umida e l'ascissa è il contenuto di umidità d, g / kg d.w. Per comodità (riduzione dell'area del diagramma), l'asse delle ascisse è diretto con un angolo di 135 ° rispetto all'asse delle ordinate. In questo diagramma, invece dell'ascissa inclinata, viene disegnata una linea orizzontale su cui sono tracciati i valori reali di d. Nel diagramma hd, le linee h = const sono linee cicloniche e le linee d = const sono rette verticali Linee.
Dall'equazione
ne consegue che nelle coordinate hd le isoterme sono rappresentate da linee rette. Inoltre, sul diagramma vengono tracciate le curve φ = const.
La curva φ = 100% divide il campo in due aree ed è una sorta di curva di confine: φ< 100% характеризует область ненасы-щенного влажного воздуха (в воздухе содержится перегретый пар); φ > 100% - l'area in cui l'umidità è nell'aria, parzialmente allo stato di goccioline;
φ - 100% caratterizza l'aria umida satura.
Per l'origine dei parametri dell'aria umida viene selezionato il punto 0, per il quale T = 273,15 K, d = 0, h = 0.
Qualsiasi punto del diagramma HD definisce lo stato fisico dell'aria. Per questo, devono essere specificati due parametri (ad esempio, e t o h u d). La variazione dello stato dell'aria umida è mostrata nel diagramma dalla linea di processo. Diamo un'occhiata ad alcuni esempi.
1) Il processo di riscaldamento dell'aria avviene a un contenuto di umidità costante, poiché la quantità di vapore nell'aria in questo caso non cambia. Sul diagramma HD, questo processo è rappresentato dalla riga 1-2 (Fig. 14.2). In questo processo, la temperatura e l'entalpia dell'aria aumentano e la sua umidità relativa diminuisce.
Riso. 14.2 Immagine attivata hd-diagramma processi caratteristici di cambiamento dello stato dell'aria
2) Il processo di raffreddamento ad aria nella sezione sopra la curva φ-100% procede anche a contenuto di umidità costante (processo 1-5). Se continuiamo il processo di raffreddamento fino al punto 5 ", che non si trova sulla curva φ-100%, allora in questo stato l'aria umida sarà saturata. La temperatura al punto 5 è la temperatura del punto di rugiada. Ulteriore raffreddamento del l'aria (sotto il punto 5) porta alla condensazione di una parte della coppia acqua.
3) Nel processo di deumidificazione adiabatica dell'aria, condensazione dell'umidità
avviene per il calore dell'aria umida senza scambio termico esterno. Questo processo avviene ad entalpia costante (processo 1-7) e il contenuto di umidità dell'aria diminuisce e la sua temperatura aumenta.
4) Il processo di umidificazione adiabatica dell'aria, accompagnato da un aumento del contenuto di umidità dell'aria e da una diminuzione della sua temperatura, è mostrato nel diagramma dalla riga 1-4.
I processi di umidificazione adiabatica e deumidificazione dell'aria sono ampiamente utilizzati per garantire i parametri specificati del microclima negli impianti di produzione agricola.
5) Il processo di deumidificazione dell'aria a temperatura costante è rappresentato dalla riga 1-6, mentre il processo di umidificazione dell'aria a temperatura costante è rappresentato dalla riga 1-3.
L.K.Ramzin ha costruito " ID»- un diagramma ampiamente utilizzato nei calcoli di asciugatura, condizionamento dell'aria in una serie di altri calcoli relativi ai cambiamenti nello stato dell'aria umida. Questo diagramma esprime la dipendenza grafica dei principali parametri dell'aria ( T, φ, P NS, D, io) ad una data pressione barometrica.
Elementi " io, D»- i diagrammi sono mostrati in fig. 7.4. Il diagramma è costruito in un sistema di coordinate oblique con un angolo tra gli assi io e D 135°. L'ordinata è le entalpie e le temperature dell'aria ( io, kJ/kg aria secca e T, ° С), lungo l'ascissa - i valori del contenuto di umidità dell'aria umida D, g/kg.
Riso. 7.4. approssimativo " ID"- diagramma
Si è detto in precedenza che i parametri ( T°C, io kJ/kg, φ%, D g/kg, P P Pa), che determinano lo stato dell'aria umida, da " io, D»- il diagramma può essere rappresentato graficamente come un punto. Ad esempio, nella Fig. sotto il punto A corrispondono ai parametri dell'aria umida: temperatura T= 27 ° С, umidità relativa φ = 35%, entalpia io= 48 kJ/kg, contenuto di umidità D= 8 g/kg, pressione di vapore parziale P P = 1,24 kPa.
È necessario tenere conto del fatto che i parametri dell'aria umida ottenuti graficamente corrispondono a una pressione barometrica (atmosferica) di 760 mm Hg. Art., per il quale è stato costruito mostrato in Fig. " ID"- diagramma.
La pratica di utilizzare calcoli analitici grafici per determinare la pressione parziale del vapore utilizzando " ID»- i diagrammi mostrano che la discrepanza tra i risultati ottenuti (entro l'1 - 2%) è spiegata dal grado di accuratezza dei diagrammi.
Se i parametri del punto A sono su " ID"- il diagramma (Fig. 7.5) io UN , D A, e finale B - io B, D B, quindi il rapporto ( io B - io UN) / ( D B - D A) · 1000 = -è la pendenza della linea (raggio), che caratterizza il dato cambiamento di stato dell'aria nelle coordinate " ID"- diagrammi.
Riso. 7.5. Definizione pendenza usando “ ID"- diagrammi.
Il valore di ha la dimensione di kJ/kg di umidità. D'altra parte, nella pratica di usare “ ID»- nei diagrammi è noto in anticipo il valore di ottenuto mediante calcolo.
In questo caso, su " ID»- il diagramma può costruire un raggio corrispondente al valore ottenuto di . Per fare ciò, utilizzare una serie di raggi corrispondenti a diversi valori della pendenza e tracciati lungo il contorno " ID"- diagrammi. La costruzione di questi raggi è stata eseguita come segue (vedi Fig. 7.6).
Per costruire la scala angolare si considerano varie variazioni dello stato dell'aria umida, pur assumendo gli stessi parametri iniziali dell'aria per tutti i casi considerati in Figura 4 - questa è l'origine ( io 1 = 0, D 1 = 0). Se i parametri finali sono indicati con io 2 e D 2, allora l'espressione per la pendenza può essere scritta in questo caso
ε = 
.
Ad esempio, prendendo D 2 = 10 g/kg e io 2 = 1 kJ/kg (corrisponde al punto 1 in Fig. 1.4), ε = (1/10) 1000 = 100 kJ/kg. Per il punto 2 ε = 200 kJ/kg e così via per tutti i punti considerati in Figura 1.4. Per io= 0 ε = 0, cioè raggi accesi ID"- il diagramma è lo stesso. In modo simile, possono essere applicate travi con valori di pendenza negativi.
Sui campi" ID»- i diagrammi mostrano le direzioni dei raggi scala per i valori dei coefficienti angolari nell'intervallo da - 30.000 a + 30.000 kJ / kg di umidità. Tutti questi raggi provengono dall'origine.
L'uso pratico della scala angolare si riduce al trasferimento parallelo (ad esempio, utilizzando un righello) del raggio di scala con un valore noto della pendenza in un dato punto a " ID"- il diagramma. Nella fig. mostra il trasferimento di un raggio con ε = 100 al punto B.
Costruire su " ID"- un diagramma di una scala angolare.
Determinazione della temperatura del punto di rugiadaT P e temperatura di bulbo umidoT M usando "ID "- diagrammi.
La temperatura del punto di rugiada è la temperatura dell'aria satura a un dato contenuto di umidità. Sopra " ID"- un diagramma per determinare T P è necessario dal punto di questo stato d'aria (punto A nella figura sotto) scendere lungo la linea D= const all'intersezione con la linea di saturazione φ = 100% (punto B). In questo caso l'isoterma passante per il punto B corrisponde a T R.
Definizione di valori T P e T M a " ID"- il diagramma
Temperatura bulbo umido T M è uguale alla temperatura dell'aria allo stato saturato ad una data entalpia. V" ID"- il diagramma T M passa per il punto di intersezione dell'isoterma con la retta φ = 100% (punto B) e praticamente coincide (con i parametri che avvengono negli impianti di condizionamento) con la retta io= cost passante per il punto B.
Un'immagine dei processi di riscaldamento e raffreddamento dell'aria su "ID "- diagramma. Il processo di riscaldamento dell'aria in uno scambiatore di calore a superficie - riscaldatore d'aria in " ID"- il diagramma è rappresentato dalla linea verticale AB (vedi figura sotto) a D= const, poiché il contenuto di umidità dell'aria non cambia al contatto con una superficie riscaldata asciutta. La temperatura e l'entalpia aumentano quando vengono riscaldate e l'umidità relativa diminuisce.
Il processo di raffreddamento ad aria in uno scambiatore di calore a superficie-raffreddatore può essere implementato in due modi. Il primo modo è raffreddare l'aria con un contenuto di umidità costante (processo a in Fig. 1.6). Questo processo a D= cost scorre se la temperatura superficiale del raffreddatore ad aria è superiore alla temperatura del punto di rugiada T R. Il processo si svolgerà lungo la linea VG o, in casi estremi, lungo la linea VG'.
Il secondo modo è raffreddare l'aria con una diminuzione del suo contenuto di umidità, che è possibile solo quando l'umidità cade dall'aria (caso b in Fig. 7.8). La condizione per l'attuazione di tale processo è che la temperatura della superficie del raffreddatore d'aria o di qualsiasi altra superficie a contatto con l'aria deve essere inferiore al punto di rugiada dell'aria nel punto D. In questo caso, la condensazione del vapore acqueo nell'aria si verificherà e il processo di raffreddamento sarà accompagnato da una diminuzione del contenuto di umidità nell'aria ... Nella fig. questo processo procederà lungo la linea SJ, e il punto W corrisponde alla temperatura T P.V. superficie del raffreddamento ad aria. In pratica, il processo di raffreddamento termina prima e raggiunge, ad esempio, il punto E ad una temperatura T e.
Riso. 7.8. Un'immagine dei processi di riscaldamento e raffreddamento dell'aria su " ID"- il diagramma
I processi di miscelazione di due flussi d'aria in "ID "- il diagramma.
I sistemi di condizionamento dell'aria utilizzano i processi di miscelazione di due flussi d'aria con stati diversi. Ad esempio, utilizzando aria di ricircolo o miscelando aria preparata con aria interna fornita da un condizionatore d'aria. Sono possibili anche altri casi di confusione.
È interessante per il calcolo dei processi di miscelazione trovare una connessione tra i calcoli analitici dei processi e le loro immagini grafiche su " ID"- il diagramma. Nella fig. 7.9 presenta due casi di attuazione di processi di miscelazione: a) - punto dello stato dell'aria su " ID»- il diagramma si trova sopra la linea φ = 100% e caso b) - il punto della miscela si trova sotto la linea φ = 100%.
Consideriamo il caso a). Aria dello stato del punto A nella quantità G E con i parametri D e io A si mescola con l'aria dello stato del punto B in una quantità G B con parametri D Gruppo musicale io B. In questo caso, è accettata la condizione che vengano effettuati calcoli per 1 kg di aria dello stato A. Quindi il valore di n = G V / G E si stima quanta aria dello stato del punto B cade su 1 kg di aria dello stato del punto A. Per 1 kg di aria dello stato del punto A, si possono annotare gli equilibri di calore e umidità durante la miscelazione
io A + io B = (1 + n)io CM;
D A + ns B = (1 + n)D CM,
dove io mass media D CM sono i parametri della miscela.
Dalle equazioni si ottiene:
.
L'equazione è l'equazione di una linea retta, il cui punto qualsiasi indica i parametri di miscelazione io mass media D CM. La posizione del punto di miscelazione C sulla linea AB può essere trovata dal rapporto tra i lati di triangoli simili ASD e CBE
Riso. 7.9. Processi di miscelazione dell'aria in " ID"- il diagramma. a) - il punto della miscela si trova sopra la linea φ = 100%; b) - il punto della miscela è inferiore a = 100%.
,
quelli. il punto C divide la retta AB in parti inversamente proporzionali alle masse dell'aria miscelata.
Se è nota la posizione del punto C sulla retta AB, allora possiamo trovare le masse G A e G B. Dall'equazione segue
,
allo stesso modo
In pratica, il caso è possibile quando nella stagione fredda il punto della miscela 1' si trova al di sotto della linea φ = 100%. In questo caso, durante il processo di miscelazione si forma della condensa. L'umidità condensata cade dall'aria e dopo la miscelazione sarà in uno stato di saturazione a φ = 100%. I parametri della miscela sono determinati in modo abbastanza accurato dal punto di intersezione della linea φ = 100% (punto C 2) e io CM = cost. In questo caso, la quantità di umidità precipitata è pari a D.
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