Id chart deumidificazione aria umida. Diagramma I-d per principianti (diagramma ID dello stato dell'aria umida per manichini). Costruzione di processi di trattamento dell'aria negli impianti di condizionamento e ventilazione sul diagramma I-d

Con una definizione più rigorosa, dovrebbe essere inteso come il rapporto tra le pressioni parziali del vapore acqueo pn nell'aria umida insatura e la loro pressione parziale nell'aria satura alla stessa temperatura

Per l'intervallo di temperatura tipico per l'aria condizionata

Densità aria umida ρ uguale alla somma delle densità dell'aria secca e del vapore acqueo

dove è la densità dell'aria secca a una data temperatura e pressione, kg/m3.

Per calcolare la densità dell'aria umida, puoi utilizzare un'altra formula:

Si può vedere dall'equazione che con un aumento della pressione parziale del vapore a pressione costante P(barometrico) e temperatura T la densità dell'aria umida diminuisce. Poiché questa diminuzione è insignificante, in pratica accettano.

Il grado di saturazione dell'aria umidaψ - il rapporto tra il suo contenuto di umidità D al contenuto di umidità dell'aria satura alla stessa temperatura: .

Per aria satura.

Entalpia dell'aria umidaio(kJ / kg) - la quantità di calore contenuta nell'aria, di cui al punto 1 kg secco o (1+d) kg aria umida.

Il punto zero è preso come l'entalpia dell'aria secca ( D= 0) con la temperatura T= 0°С. Pertanto, l'entalpia dell'aria umida può avere valori positivi e negativi.

Entalpia dell'aria secca

dove è la capacità termica di massa dell'aria secca.

L'entalpia del vapore acqueo comprende la quantità di calore necessaria per trasformare l'acqua in vapore T\u003d 0 o C e la quantità di calore spesa per riscaldare il vapore risultante a una temperatura T o C. Entalpia D kg di vapore acqueo contenuto in 1 kg aria secca: ,

2500 - calore latente di vaporizzazione (evaporazione) dell'acqua a t=0 o C;

- capacità termica di massa del vapore acqueo.

L'entalpia dell'aria umida è uguale alla somma dell'entalpia 1 kg aria secca ed entalpia D kg di vapore acqueo:

dove è la capacità termica dell'aria umida per 1 kg di aria secca.

Quando l'aria è in uno stato nebbioso, potrebbero esserci goccioline di umidità sospese al suo interno. d acqua e persino cristalli di ghiaccio dl. L'entalpia di quest'aria vista generale

Entalpia dell'acqua =4,19t, entalpia del ghiaccio .

A temperature superiori a zero gradi T>0°C) ci sarà umidità nell'aria, quando T< 0°С - кристаллы льда.

Temperatura del punto di rugiada- temperatura dell'aria alla quale nel processo di raffreddamento isobarico la pressione parziale del vapore acqueo r p diventa uguale alla pressione di saturazione. A questa temperatura, l'umidità inizia a fuoriuscire dall'aria.

Quelli. Il punto di rugiada è la temperatura alla quale vapore acqueo nell'aria con la sua densità costante diventa dovuto al raffreddamento ad aria con vapore saturo(J =100%). Per gli esempi di cui sopra (vedi Tabella 2.1), quando a 25°C l'umidità assoluta J diventa 50%, il punto di rugiada sarà una temperatura di circa 14°C. E quando a 20°C di umidità assoluta J diventa 50%, il punto di rugiada sarà di circa 9°C.

Una persona si sente a disagio a valori di punto di rugiada elevati (vedi Tabella 2.2).

Tabella 2.2 - Sensazioni umane ad alti valori di punto di rugiada

Nei climi continentali, le condizioni con un punto di rugiada compreso tra 15 e 20 °C sono alquanto scomode e l'aria con un punto di rugiada superiore a 21 °C è percepita come soffocante. Un punto di rugiada inferiore, inferiore a 10°C, è correlato a una temperatura inferiore ambiente e il corpo richiede meno raffreddamento. Il punto di rugiada basso può andare di pari passo con l'alta temperatura solo a un'umidità relativa molto bassa.

Diagramma d-I aria umida

Il calcolo e l'analisi dei processi di trattamento termico e dell'umidità dell'aria secondo le dipendenze di cui sopra è complesso. Per calcolare i processi che si verificano con l'aria quando il suo stato cambia, utilizzare il diagramma termico dell'aria umida nelle coordinate d-io(contenuto di umidità - entalpia), proposto dal nostro connazionale professor L.K. Ramzin nel 1918.

LK Ramzin (1887-1948) - Ingegnere di riscaldamento sovietico, inventore

caldaia diretta. http://ru.wikipedia.org/wiki/Ramzin

Si è diffuso nel nostro paese e all'estero. Diagramma d-io aria umida collega graficamente tutti i parametri che determinano lo stato di calore e umidità dell'aria: entalpia, contenuto di umidità, temperatura, umidità relativa, pressione parziale del vapore acqueo.

La costruzione del diagramma si basa sulla dipendenza.

Il grafico più comune d-ioè costruito per una pressione dell'aria di 0,1013 MPa(760 mm Hg). Ci sono anche diagrammi per altre pressioni barometriche.

Poiché la pressione barometrica al livello del mare varia da 0,096 a 0,106 MPa(720 - 800 mm Hg), i dati calcolati sul diagramma devono essere considerati come medi.

Il diagramma è costruito in un sistema di coordinate oblique (sotto i 135°). In questo caso, il diagramma diventa conveniente per le costruzioni grafiche e per i calcoli dei processi di condizionamento, poiché l'area dell'aria umida insatura si espande. Tuttavia, per ridurre le dimensioni del grafico e facilitarne l'utilizzo, i valori D demolito su un asse condizionale posto a 90° rispetto all'asse io .

Diagramma d-io mostrato nella Figura 1. Il campo del diagramma è diviso per linee di valori di entalpia costanti io= cost e contenuto di umidità D= cost. Su di esso vengono tracciate anche linee di valori di temperatura costanti. T= const, che non sono paralleli tra loro - maggiore è la temperatura dell'aria umida, più le sue isoterme deviano verso l'alto. Oltre alle linee di valori costanti io, d, t, le linee di valori costanti di umidità relativa dell'aria sono tracciate sul campo del diagramma φ = cost. A volte viene applicata una linea di pressioni parziali di vapore acqueo r p e righe di altri parametri.

Figura 1 - Diagramma termico d-io aria umida

La seguente proprietà del diagramma è essenziale. Se l'aria ha cambiato il suo stato da un punto ma al punto B, indipendentemente dal processo, quindi sul diagramma d-io questa modifica può essere rappresentata come un segmento di linea ab. In questo caso, l'incremento dell'entalpia dell'aria corrisponderà al segmento bv \u003d io b -io a. Isoterma attraverso un punto ma, dividere il segmento bv in due parti:

sezione bd, che rappresenta la variazione della quota di calore sensibile (lo stock di energia termica, la cui variazione porta ad una variazione della temperatura corporea): .

sezione div, che determina su una scala la variazione del calore di vaporizzazione (una variazione di questo calore non provoca una variazione della temperatura corporea): .

Sezione ag corrisponde alla variazione del contenuto di umidità dell'aria. Il punto di rugiada si trova abbassando la perpendicolare dal punto di stato dell'aria (ad esempio, dal punto B) sull'asse condizionale D all'intersezione con la linea di saturazione (φ=100%). Sulla fig. 2.6 Punto di rugiada K per l'aria, il cui stato iniziale era determinato dal punto B.

La direzione del processo che si verifica nell'aria è caratterizzata da cambiamenti di entalpia io e contenuto di umidità D .

Utilizzo di un sistema di equazioni che includa le dipendenze 4.9, 4.11, 4.17, nonché una connessione funzionale R n = F(T), OK. Ramzin costruito J-D diagramma dell'aria umida, ampiamente utilizzato nei calcoli dei sistemi di ventilazione e condizionamento. Questo diagramma è una relazione grafica tra i principali parametri dell'aria T, , J, D e R n ad una certa pressione atmosferica barometrica R B.

Costruzione J-D gli schemi sono descritti in dettaglio nei lavori.

Lo stato dell'aria umida è caratterizzato da un punto segnato sul campo J-D diagramma delimitato da una linea D= 0 e curva  = 100%.

La posizione del punto è impostata da due dei cinque parametri sopra elencati, nonché dalle temperature del punto di rugiada T p e bulbo umido T m . L'eccezione sono le combinazioni D - R n e D - T p, perché ogni valore D corrisponde a un solo valore di tabella R n e T p e combinazione J - T m.

Lo schema per determinare i parametri dell'aria per un dato punto 1 è mostrato in fig. uno.

Approfittando J-D diagramma nell'app. 4 e lo schema di fig. 1, risolveremo esempi specifici per tutte le 17 possibili combinazioni di determinati parametri dell'aria iniziali, i cui valori specifici sono indicati in tabella. 7.

Gli schemi di soluzioni ei risultati ottenuti sono mostrati in fig. 2.1 ... 2.17. I parametri dell'aria noti sono evidenziati nelle figure da linee spesse.

5.2. Pendenza del fascio di processo sul diagramma j-d

La capacità di determinare rapidamente graficamente i parametri dell'aria umida è importante, ma non il fattore principale durante l'utilizzo J-D diagrammi.

Come risultato del riscaldamento, raffreddamento, essiccazione o inumidimento dell'aria umida, il suo stato di calore e umidità cambia. I processi di cambiamento sono rappresentati in J-D diagramma per linee rette che collegano i punti che caratterizzano lo stato iniziale e finale dell'aria.

Riso. 1. Schema per determinare i parametri dell'aria umida J-D diagramma

Tabella 7

Numero di figura	Parametri dell'aria noti
	T 1,°C			kJ/kg p.c.	R n1, kPa	T p1, °C	T m1, °C

Queste linee sono chiamate raggi di processi cambiamenti nelle condizioni dell'aria. Direzione del raggio di processo verso J-D diagramma è determinato fattore di pendenza . Se i parametri dello stato iniziale dell'aria J 1 e D 1 e la finale J 2 e D 2, quindi pendenza espresso dalla relazione  J/D, cioè.:

. (5.1)

Il valore del coefficiente angolare è misurato in kJ/kg di umidità.

Se nell'equazione (29) il numeratore e il denominatore vengono moltiplicati per la portata massica dell'aria trattata G, kg/h, otteniamo:

, (5.2)

dove Q n è la quantità totale di calore trasferita al variare dello stato dell'aria, kJ/h;

w- la quantità di umidità trasferita nel processo di modifica dello stato dell'aria, kg / h.

A seconda del rapporto  J e  D il coefficiente angolare  può cambiare segno e valore da 0 a .

Sulla fig. 3 mostra i raggi dei cambiamenti caratteristici nello stato dell'aria umida e i corrispondenti valori del coefficiente angolare.

1. Aria umida con parametri iniziali J 1 e D 1 viene riscaldato a un contenuto di umidità costante ai parametri del punto 2, cioè D 2 = D 1 , J 2 > J uno . La pendenza del raggio di processo è:

Riso. 3. Scendi J-D diagramma

Tale processo viene eseguito, ad esempio, nei riscaldatori d'aria di superficie, quando la temperatura e l'entalpia dell'aria aumentano, umidità relativa diminuisce, ma il contenuto di umidità rimane costante.

2. L'aria umida viene contemporaneamente riscaldata e umidificata e acquisisce i parametri del punto 3. Coefficiente angolare del fascio di processo  3 > 0. Tale processo si verifica quando l'aria di mandata assimila calore e rilascio di umidità nell'ambiente.

3. L'aria umida viene umidificata a temperatura costante ai parametri del punto 4,  4 > 0. In pratica questo processo viene effettuato quando l'aria di mandata o interna viene umidificata con vapore acqueo saturo.

4. L'aria umida viene inumidita e riscaldata con un aumento dell'entalpia ai parametri del punto 5. Poiché l'entalpia e il contenuto di umidità dell'aria aumentano, allora  5 > 0. Di solito, questo processo si verifica quando l'aria è a diretto contatto con l'aria riscaldata acqua nelle camere di irrigazione e nelle torri di raffreddamento.

5. Il cambiamento nello stato dell'aria umida avviene a un'entalpia costante J 6 = J 1 = cost. Il coefficiente angolare di un tale raggio del processo  6 = 0, perché  J = 0.

Il processo di umidificazione isentalpica dell'aria mediante circolazione dell'acqua è ampiamente utilizzato negli impianti di condizionamento. Viene effettuato in camere di irrigazione o in dispositivi con ugello irrigato.

Quando l'aria umida insatura viene a contatto con piccole gocce o un sottile velo d'acqua senza che il calore venga assorbito o fornito dall'esterno, l'acqua umidifica e raffredda l'aria per evaporazione, acquisendo la temperatura di un bulbo umido.

Come segue dall'equazione 4.21, nel caso generale, la pendenza del raggio del processo con umidificazione isoentalpica non è uguale a zero, poiché

,

dove da w= 4.186 - capacità termica specifica dell'acqua, kJ/kg°С.

Il vero processo isentalpico, in cui  = 0 è possibile solo quando T m = 0.

6. L'aria umida viene umidificata e raffreddata al punto 7. In questo caso il coefficiente di pendenza  7< 0, т.к. J 7 – J 1  0, a D 7 – D 1 > 0. Tale processo avviene nelle camere di nebulizzazione per irrigazione quando l'aria viene a contatto con l'acqua refrigerata, che ha una temperatura superiore al punto di rugiada dell'aria trattata.

7. L'aria umida viene raffreddata con un contenuto di umidità costante ai parametri del punto 8. Da  D = D 8 – D 1 = 0, a J 8 – J 1 < 0, то  8 = -. Il processo di raffreddamento ad aria D= const si verifica nei raffreddatori ad aria di superficie quando la temperatura della superficie di scambio termico è al di sopra della temperatura del punto di rugiada dell'aria, quando non c'è condensa di umidità.

8. L'aria umida viene raffreddata e deumidificata ai parametri del punto 9. L'espressione per il coefficiente angolare in questo caso è:

Il raffreddamento deumidificato si verifica nelle camere di nebulizzazione o nei refrigeratori d'aria di superficie mettendo in contatto l'aria umida con una superficie liquida o solida che ha una temperatura inferiore al punto di rugiada.

Si noti che il processo di raffreddamento con deumidificazione a diretto contatto di aria e acqua refrigerata è limitato dalla tangente tracciata dal punto 1 alla curva di saturazione  = 100%.

9. L'essiccazione profonda e il raffreddamento dell'aria ai parametri del punto 10 avviene a diretto contatto dell'aria con un assorbente raffreddato, ad esempio una soluzione di cloruro di litio in camere di irrigazione o in dispositivi con ugello irriguo. Pendenza  10 > 0.

10. L'aria umida viene essiccata, ad es. emana umidità, ad entalpia costante fino ai parametri del punto 11. L'espressione per la pendenza ha la forma

.

Tale processo può essere effettuato utilizzando soluzioni di assorbenti o adsorbenti solidi. Si noti che il processo reale avrà una pendenza  11 = 4.186 T 11, dove T 11 - temperatura finale dell'aria secondo bulbo secco.

Dalla fig. 3. si può vedere che tutti i possibili cambiamenti nello stato dell'aria umida si trovano sul campo J-D diagrammi in quattro settori, i cui confini sono linee D= cost e J= cost. Nel settore I i processi avvengono con un aumento dell'entalpia e del contenuto di umidità, quindi i valori di  > 0. Nel settore II la deumidificazione dell'aria avviene con un aumento dell'entalpia e del valore di < 0. В секторе III процессы идут с уменьшением энтальпии и влагосодержания и  >0. Nel settore IV si verificano processi di umidificazione dell'aria con diminuzione dell'entalpia, quindi < 0.

L'aria umida è ampiamente utilizzata in vari settori, compreso il trasporto ferroviario nei sistemi di riscaldamento, raffreddamento, deumidificazione o umidificazione dell'aria. IN Ultimamente Una direzione promettente nello sviluppo della tecnologia di condizionamento dell'aria è l'introduzione del cosiddetto metodo di raffreddamento evaporativo indiretto. Ciò è dovuto al fatto che tali dispositivi non contengono refrigeranti sintetizzati artificialmente, inoltre sono silenziosi e durevoli, poiché non hanno elementi mobili e che si consumano rapidamente. Per la progettazione di tali dispositivi, è necessario disporre di informazioni sui modelli dei processi di ingegneria del calore che si verificano nell'aria umida quando i suoi parametri cambiano.

I calcoli termotecnici relativi all'uso dell'aria umida vengono eseguiti utilizzando ID diagramma (vedi figura 4), proposto nel 1918 dal professor A.K. Ramzin.

Questo diagramma esprime la dipendenza grafica dei principali parametri di temperatura dell'aria, umidità relativa, pressione parziale, umidità assoluta e contenuto di calore ad una data pressione barometrica. Per costruirlo sull'asse ausiliario 0-d su una scala, con un intervallo corrispondente a 1 grammo, si depone il contenuto di umidità d e si disegnano linee verticali attraverso i punti ottenuti. L'entalpia viene tracciata lungo l'asse y su una scala io con un intervallo di 1 kJ/kg di aria secca. Allo stesso tempo, verso l'alto dal punto 0, corrispondente alla temperatura dell'aria umida t=0 0 С (273K) e al contenuto di umidità d=0, i valori positivi di entalpia vengono messi da parte e verso il basso - i valori negativi di entalpia.

Attraverso i punti ottenuti sull'asse delle ordinate, vengono tracciate linee di entalpie costanti con un angolo di 135 0 rispetto all'asse delle ascisse. Sulla griglia così ottenuta vengono applicate linee isoterme e linee di umidità relativa costante. Per costruire le isoterme, utilizziamo l'equazione per il contenuto di calore dell'aria umida:

Può essere scritto nella seguente forma:

, (1.27)

dove t e C st sono rispettivamente la temperatura (0 C) e la capacità termica dell'aria secca (kJ / kg 0 C);

r è il calore latente di vaporizzazione dell'acqua (nei calcoli si presume

r = 2,5 kJ/g).

Se assumiamo che t=const, l'equazione (1.27) sarà una retta, il che significa che le isoterme nelle coordinate ID sono rette e per la loro costruzione è necessario determinare solo due punti che caratterizzano le due posizioni estreme dell'aria umida.

Figura 4. diagramma i - d dell'aria umida

Per costruire un'isoterma corrispondente al valore di temperatura t=0°C (273K), prima, usando l'espressione (1.27), determiniamo la posizione della coordinata del contenuto di calore (i 0) per aria assolutamente secca (d=0). Dopo aver sostituito i corrispondenti valori dei parametri t=0 0 C (273K) e d=0 g/kg, l'espressione (1.27) mostra che il punto (i 0) giace all'origine.

. (1.28)

Per aria completamente satura ad una temperatura di t=0°C (273K) e =100% dalla letteratura di riferimento, ad esempio, troviamo il corrispondente valore di umidità d 2 =3,77 g/kg secco. aria e dall'espressione (1.27) troviamo il corrispondente valore di entalpia: (i 2 = 2.5 kJ / g). Nel sistema coordinate i-d tracciamo i punti 0 e 1 e tracciamo una linea retta attraverso di essi, che sarà l'isoterma dell'aria umida a una temperatura di t=0 0 С (273K).

Qualsiasi altra isoterma può essere costruita in modo simile, ad esempio, per una temperatura di più 10 0 C (283). A questa temperatura e \u003d 100%, secondo i dati di riferimento, troviamo la pressione parziale dell'aria completamente satura pari a P p \u003d 9,21 mm. rt. Arte. (1.23kPa), quindi dall'espressione (1.28) troviamo il valore del contenuto di umidità (d=7.63 g/kg), e dall'espressione (1.27) determiniamo il valore del contenuto di calore dell'aria umida (i=29.35 kJ/g ).

Per aria assolutamente secca (=0%), ad una temperatura di T=10 o C (283K), dopo aver sostituito i valori nell'espressione (1.27), otteniamo:

io \u003d 1,005 * 10 \u003d 10,05 kJ / g.

Sul diagramma i-d troviamo le coordinate dei punti corrispondenti e, tracciando una linea retta attraverso di essi, otteniamo una linea isotermica per una temperatura di più 10 0 C (283 K). Una famiglia di altre isoterme è costruita in modo simile, e collegando tutte le isoterme per =100% (sulla linea di saturazione) otteniamo una linea di umidità relativa costante =100%.

Come risultato delle costruzioni eseguite, è stato ottenuto un diagramma id, che è mostrato in Figura 4. Qui, i valori delle temperature dell'aria umida sono tracciati sull'asse delle ordinate e i valori del contenuto di umidità sono tracciati sull'asse asse delle ascisse. Le linee oblique mostrano i valori del contenuto di calore (kJ/kg). Le curve divergenti in un raggio dal centro delle coordinate esprimono i valori di umidità relativa φ.

La curva φ=100% è chiamata curva di saturazione; al di sopra, il vapore acqueo nell'aria è in uno stato surriscaldato e al di sotto è in uno stato di sovrasaturazione. La linea inclinata dal centro delle coordinate caratterizza la pressione parziale del vapore acqueo. I valori di pressione parziale sono tracciati sul lato destro dell'asse y.

Utilizzando il diagramma i - d, è possibile determinare i restanti parametri dell'aria a una data temperatura e umidità relativa: contenuto di calore, contenuto di umidità e pressione parziale. Ad esempio, per una data temperatura più 25°С (273K) e umidità relativa e φ=40% sul diagramma i - d troviamo il punto MA. Muovendo da esso verticalmente verso il basso, all'intersezione con la linea inclinata troviamo la pressione parziale P p = 9 mm Hg. Arte. (1,23 kPa) e più avanti sull'ascissa - contenuto di umidità d A = 8 g / kg di aria secca. Il diagramma mostra anche che il punto MA giace su una linea inclinata che esprime il contenuto di calore i A = 11 kJ/kg di aria secca.

I processi che si verificano durante il riscaldamento o il raffreddamento dell'aria senza modificare il contenuto di umidità sono rappresentati nel diagramma da linee rette verticali. Il diagramma mostra che a d=const, nel processo di riscaldamento dell'aria, la sua umidità relativa diminuisce e, una volta raffreddata, aumenta.

Utilizzando il diagramma i - d, è possibile determinare i parametri delle parti miste di aria umida; per questo viene costruito il cosiddetto coefficiente angolare del raggio del processo . La costruzione del raggio di processo (vedi Figura 5) parte da un punto con parametri noti, in questo caso il punto 1.

Il diagramma dell'aria umida fornisce una rappresentazione grafica della relazione tra i parametri dell'aria umida ed è la base per determinare i parametri dello stato dell'aria e calcolare i processi di trattamento termico e dell'umidità.

Nel diagramma I-d (Fig. 2), il contenuto di umidità d g / kg di aria secca viene tracciato lungo l'asse delle ascisse e l'entalpia I dell'aria umida viene tracciata lungo l'asse delle ordinate. Il diagramma mostra linee verticali di contenuto di umidità costante (d = const). Il punto di riferimento è O, dove t = 0 °C, d = 0 g/kg e, di conseguenza, I = 0 kJ/kg. Durante la costruzione del diagramma, è stato utilizzato un sistema di coordinate oblique per aumentare l'area dell'aria insatura. L'angolo tra la direzione degli assi è 135° o 150°. Per facilità d'uso, un asse del contenuto di umidità condizionale viene disegnato con un angolo di 90º rispetto all'asse dell'entalpia. Il diagramma è costruito per pressione barometrica costante. divertiti Diagramma I-d mi, costruito per pressione atmosferica p b = 99,3 kPa (745 mm Hg) e pressione atmosferica p b = 101,3 kPa (760 mm Hg).

Il diagramma mostra le curve delle isoterme (t c = const) e dell'umidità relativa (φ = const). L'equazione (16) mostra che le isoterme nel diagramma I-d sono rette. L'intero campo del diagramma è diviso per la linea φ = 100% in due parti. Sopra questa linea c'è un'area di aria insatura. Sulla riga φ = 100% ci sono i parametri dell'aria satura. Al di sotto di questa linea ci sono i parametri dello stato dell'aria satura contenente l'umidità delle goccioline in sospensione (nebbia).

Per comodità di lavoro, nella parte inferiore del diagramma viene tracciata una dipendenza, viene tracciata una linea per la pressione parziale del vapore acqueo p p sul contenuto di umidità d. La scala della pressione si trova sul lato destro del diagramma. Ogni punto del diagramma I-d corrisponde a un certo stato di aria umida.

Determinazione dei parametri dell'aria umida secondo il diagramma I-d. Il metodo per determinare i parametri è mostrato in fig. 2. La posizione del punto A è determinata da due parametri, ad esempio la temperatura t A e l'umidità relativa φ A. Graficamente determiniamo: temperatura del termometro a secco tc, contenuto di umidità d A, entalpia I A. Viene definita la temperatura del punto di rugiada tp come temperatura del punto di intersezione della retta d A = const con la retta φ = 100% (punto Р). I parametri dell'aria in uno stato di completa saturazione con umidità sono determinati all'intersezione dell'isoterma t A con la linea φ \u003d 100% (punto H).

Il processo di umidificazione dell'aria senza fornitura e rimozione di calore avverrà a un'entalpia costante I А = const ( processo AM). All'intersezione della linea I A \u003d const con la linea φ \u003d 100% (punto M), troviamo la temperatura del termometro umido t m (la linea di entalpia costante coincide praticamente con l'isoterma
t m = cost). Nell'aria umida insatura, la temperatura del bulbo umido è inferiore alla temperatura del bulbo secco.

Troviamo la pressione parziale del vapore acqueo p P tracciando una linea d A \u003d const dal punto A all'intersezione con la linea di pressione parziale.

La differenza di temperatura t s - t m = Δt ps è detta psicrometrica e la differenza di temperatura t s - t p igrometrica.

L'aria umida è una miscela di aria secca e vapore acqueo. Le proprietà dell'aria umida sono caratterizzate dai seguenti parametri principali: temperatura di bulbo secco t, pressione barometrica P b, pressione parziale del vapore acqueo P p, umidità relativa φ, contenuto di umidità d, entalpia specifica i, temperatura del punto di rugiada tp, bulbo umido temperatura tm, densità ρ.

Il diagramma i-d è una relazione grafica tra i principali parametri dell'aria t, φ, d, i ad una certa pressione atmosferica barometrica P b e viene utilizzato per visualizzare i risultati del calcolo dei processi di trattamento dell'aria umida.

Il diagramma i-d fu compilato per la prima volta nel 1918 dall'ingegnere di riscaldamento sovietico L.K. Ramzin.

Il diagramma è costruito in un sistema di coordinate oblique, che consente di espandere l'area dell'aria umida insatura e rende il diagramma conveniente per le costruzioni grafiche. I valori dell'entalpia specifica i sono tracciati lungo l'asse delle ordinate del diagramma e i valori del contenuto di umidità d sono tracciati lungo l'asse delle ascisse, orientato con un angolo di 135° rispetto all'asse i. Il campo del diagramma è diviso per linee di valori costanti di entalpia specifica i=const e contenuto di umidità d=const. Il diagramma mostra anche linee di valori di temperatura costanti t = const, che non sono paralleli tra loro, e maggiore è la temperatura dell'aria umida, più le isoterme deviano verso l'alto. Sul campo del diagramma vengono tracciate anche linee di valori costanti di umidità relativa φ=const.

umidità relativaè il rapporto tra la pressione parziale del vapore acqueo contenuto nell'aria umida di un dato stato e la pressione parziale del vapore acqueo saturo alla stessa temperatura.

Contenuto di umidità- questa è la massa del vapore acqueo nell'aria umida per 1 kg della massa della sua parte secca.

Entalpia specifica- è la quantità di calore contenuta nell'aria umida ad una data temperatura e pressione, relativa a 1 kg di aria secca.

Il diagramma i-d della curva φ=100% è diviso in due aree. L'intera area del diagramma sopra questa curva caratterizza i parametri dell'aria umida insatura e, al di sotto, l'area della nebbia.

La nebbia è un sistema a due fasi costituito da aria umida satura e umidità sospesa sotto forma di minuscole gocce d'acqua o particelle di ghiaccio.

Per calcolare i parametri di aria umida e costruzioni i-d I grafici utilizzano quattro equazioni di base:

1) Pressione del vapore acqueo saturo sopra una superficie piana di acqua (t > 0) o ghiaccio (t ≤ 0), kPa:

(3.12)

dove α in, β in - costanti per l'acqua, α in \u003d 17.504, β in \u003d 241,2 ° С

α l, β l - costanti per il ghiaccio, α l \u003d 22,489, β l \u003d 272,88 ° С

2) Umidità relativa φ, %:

(4.7) 6 (23)

dove P b - pressione barometrica, kPa

4) Entalpia specifica dell'aria umida i, kJ/kg w.m.:

6 (32)

Temperatura del punto di rugiadaè la temperatura alla quale l'aria insatura deve essere raffreddata per diventare satura mantenendo un contenuto di umidità costante.

Per trovare la temperatura del punto di rugiada sul diagramma i-d attraverso un punto che caratterizza lo stato dell'aria, è necessario tracciare una linea d=const fino all'intersezione con la curva φ=100%. La temperatura del punto di rugiada è la temperatura limite alla quale l'aria umida può essere raffreddata a un contenuto di umidità costante senza condensa.

Temperatura a bulbo umido- questa è la temperatura che l'aria umida insatura assume con i parametri iniziali i 1 e d 1 a seguito del calore adiabatico e del trasferimento di massa con acqua allo stato liquido o solido, avente una temperatura costante t in \u003d tm dopo aver raggiunto una saturazione stato che soddisfa l'uguaglianza:

(4.21)

dove c in - capacità termica specifica dell'acqua, kJ / (kg ° C)

La differenza i n - i 1 è solitamente piccola, quindi il processo di saturazione adiabatica è spesso chiamato isoentalpico, sebbene in realtà i n = i 1 solo a t m = 0.

Per trovare la temperatura del termometro umido sul diagramma i-d attraverso un punto che caratterizza lo stato dell'aria, è necessario tracciare una linea di entalpia costante i=const fino all'intersezione con la curva φ=100%.

La densità dell'aria umida è determinata dalla formula, kg / m 3:

(4.25)

dove T è la temperatura in gradi Kelvin

La quantità di calore necessaria per riscaldare l'aria può essere calcolata con la formula, kW:

La quantità di calore rimossa dall'aria durante il raffreddamento, kW:

dove i 1 , i 2 - entalpia specifica rispettivamente nei punti iniziale e finale, kJ / kg s.v.

G s - consumo di aria secca, kg / s

dove d 1 , d 2 - contenuto di umidità rispettivamente nei punti di inizio e fine, g/kg d.m.

Quando si mescolano due flussi d'aria, il contenuto di umidità e l'entalpia specifica della miscela sono determinati dalle formule:

Nel diagramma, il punto di miscelazione giace sulla retta 1-2 e la divide in segmenti inversamente proporzionali alle quantità d'aria miscelate:

1-3 = G c2 3-2 G c1

È possibile che il punto di miscelazione 3* sia al di sotto della linea φ=100%. In questo caso, il processo di miscelazione è accompagnato dalla condensazione di parte del vapore acqueo contenuto nella miscela e il punto di miscelazione 3 giace all'intersezione delle linee i 3* =const e φ=100%.

Sul sito presentato nella pagina "Calcoli" è possibile calcolare fino a 8 stati di aria umida con la costruzione dei raggi di processo sul diagramma i-d.

Per determinare lo stato iniziale, è necessario specificare due dei quattro parametri (t, φ, d, i) e la portata di aria secca L c *. La portata è impostata assumendo una densità dell'aria di 1,2 kg/m 3 . Da qui viene determinata la portata massica dell'aria secca, che viene utilizzata in ulteriori calcoli. La tabella di output mostra i valori effettivi della portata d'aria volumetrica corrispondente alla densità dell'aria effettiva.

Il nuovo stato può essere calcolato definendo il processo e impostando i parametri finali.

Il diagramma mostra i seguenti processi: riscaldamento, raffreddamento, raffreddamento adiabatico, umidificazione a vapore, miscelazione e il processo generale, determinato da due parametri qualsiasi.

Processi	Designazione	Descrizione
Calore	o	Viene inserita la temperatura finale desiderata o la potenza termica desiderata.
Raffreddamento	C	Viene inserita la temperatura finale target o la capacità di raffreddamento target. Questo calcolo si basa sul presupposto che la temperatura superficiale del raffreddatore rimane invariata e che i parametri iniziali dell'aria tendono al punto con la temperatura superficiale del raffreddatore a φ=100%. Come se ci fosse una miscela di aria dello stato iniziale con aria completamente saturata sulla superficie del refrigeratore.
Raffreddamento adiabatico	UN	Viene inserita l'umidità relativa finale target, contenuto di umidità o temperatura.
Umidificazione a vapore	P	Viene immessa l'umidità relativa finale specificata, o contenuto di umidità.
Processo generale	X	Vengono inseriti i valori di due dei quattro parametri (t, φ, d, i), che sono definitivi per il dato processo.
Miscelazione	S	Questo processo è definito senza impostare parametri. Vengono utilizzate le due portate d'aria precedenti. Se durante la miscelazione viene raggiunto il contenuto di umidità massimo consentito, si verifica la condensazione adiabatica del vapore acqueo. Di conseguenza, viene calcolata la quantità di umidità condensata.

LETTERATURA:

1. Burtsev SI, Tsvetkov Yu.N. Aria umida. Composizione e proprietà: Proc. indennità. - San Pietroburgo: SPbGAHPT, 1998. - 146 pag.

2. Manuale ABOK 1-2004. Aria umida. - M.: AVOK-PRESS, 2004. - 46 pag.

3. Manuale ASHRAE. fondamentali. - Atlanta, 2001.

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