Diagramma del programma di identificazione per tracciare la condizione dell'aria. I-d chart per principianti (ID chart delle condizioni dell'aria umida per i manichini). Determinazione dell'umidità relativa mediante psicrometro

Determinazione dell'umidità relativa mediante psicrometro

L'umidità relativa viene determinata con maggiore precisione utilizzando uno psicrometro, che consiste in due termometri, l'elemento sensibile di uno dei quali è avvolto in un panno costantemente inumidito con acqua. L'evaporazione dell'acqua dalla superficie del tessuto avviene per effetto dell'energia interna dell'acqua e dell'elemento sensibile del termometro "bagnato", la cui temperatura quindi diminuisce. Per effetto dello scambio termico e di massa dell'aria ambiente con un panno umido si stabilisce l'equilibrio termico, che corrisponde alla temperatura indicata da un termometro "umido" t m... Sarà inferiore alla temperatura del bulbo secco T mostrando la temperatura effettiva aria umida.

Velocità di evaporazione e, di conseguenza, diminuzione della temperatura del termometro "umido" t m rispetto alla temperatura dell'aria indicata da un bulbo secco, ad es. t - t m, tanto più, tanto più lo stato di vapore acqueo nell'aria umida è lontano dallo stato di saturazione.

Secondo le tabelle psicrometriche (Appendice), conoscere t m e differenza di temperatura psicrometrica t - t m, all'intersezione della linea t m e colonna t - t m l'umidità relativa dell'aria può essere determinata.

I parametri dell'aria umida sono generalmente determinati graficamente utilizzando HD- diagrammi (fig. 2). Una caratteristica di questo diagramma è la posizione dell'asse delle ascisse con un angolo di 135 ° rispetto all'asse delle ordinate. I punti dall'asse delle ascisse vengono proiettati sull'asse orizzontale (convenzionale).

La curva è borderline, corrispondente alle condizioni di aria umida satura. L'area al di sopra di questa curva corrisponde agli stati di aria umida insatura

spirito, l'area sotto la curva è un'area di aria umida satura, l'aspetto della rugiada, "nebbia".

Di HD- La temperatura del punto di rugiada può essere determinata nel diagramma se p.1 è proiettato verticalmente (raffreddamento) su una curva. L'isoterma che passa per questo punto di intersezione corrisponde alla temperatura t rugiada.

Per determinare la pressione parziale del vapore acqueo p p viene tracciata una linea in base al contenuto di umidità dato sotto la curva. I valori p p sono indicati sull'ordinata destra del diagramma in mmHg.

Il processo di riscaldamento dell'aria umida. Lasciare aria umida allo stato M. 1 con una temperatura iniziale t 1 e l'umidità relativa viene riscaldata in un riscaldatore (riscaldatore elettrico) per t 2... Sopra Hd-diagramma, questo processo è rappresentato da una retta 1-2 (vedi Fig. 2), per i punti 1 e 2 delle quali passano rispettivamente le isoterme t 1 e t 2... Il processo di riscaldamento dell'aria umida viene eseguito quando durante il riscaldamento, il contenuto di umidità nell'aria umida non cambia.

Secondo la variazione dell'entalpia dell'aria riscaldata H2 - H1è possibile, secondo l'equazione della Prima Legge della Termodinamica, determinare la quantità di calore fornito (a):

, kJ/ora. (dieci)

Processo di essiccazione. Se trascuriamo le perdite di calore, possiamo presumere che il processo di essiccazione dei materiali con aria riscaldata nelle camere di essiccazione avvenga a. Sopra HD- nel diagramma, tale processo è rappresentato da una linea retta 2-3΄ (vedi Fig. 2). La costanza dell'entalpia dell'aria umida è spiegata dal fatto che il calore necessario per far evaporare l'umidità viene prelevato dal flusso d'aria e restituito ad esso insieme all'umidità evaporata.

In un essiccatore funzionante con dispersioni di calore verso l'ambiente, il processo di essiccazione non procederà lungo una curva 2-3΄ (at), ma lungo una curva 2-3. La posizione del punto 3 è determinata dalla misura nell'esperimento t 3 e . Modificando il contenuto di umidità dell'aria prima e dopo la camera di essiccazione d 1 e d 3è possibile calcolare la massa di umidità rimossa dal materiale da essiccare con aria riscaldata:

, g umidità/ora. (undici)

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

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

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

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

Per calcolare la densità dell'aria umida, puoi usare 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 è accettata.

Grado di saturazione dell'aria umidaè 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, riferita a 1 kg secco o (1 + d) kg aria umida.

Il punto zero è l'entalpia dell'aria secca ( D= 0) con temperatura T= 0°C. 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 include la quantità di calore necessaria per convertire l'acqua in vapore quando T= 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, riferita a 1 kg di aria secca.

Quando l'aria è in uno stato di nebbia, potrebbero esserci gocce di umidità in sospensione d acque e anche cristalli di ghiaccio d l... L'entalpia di tale aria in vista generale

Entalpia dell'acqua = 4.19t, entalpia del ghiaccio.

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

Temperatura del punto di rugiadaè la temperatura dell'aria alla quale la pressione parziale del vapore acqueo nel processo di raffreddamento isobarico p 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 trasportato dall'aria alla sua densità costante diventa per raffreddamento ad aria con vapore saturo(J =100%). Per gli esempi sopra (vedi tabella 2.1), quando a 25 ° C l'umidità assoluta J diventa del 50%, il punto di rugiada sarà una temperatura di circa 14°C. E quando a 20°C l'umidità assoluta J diventa del 50%, il punto di rugiada sarà una temperatura di circa 9°C.

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

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

Nelle zone a clima continentale, le condizioni con un punto di rugiada compreso tra 15 e 20°C causano qualche disagio, e l'aria con un punto di rugiada superiore a 21°C è percepita come soffocante. Il punto di rugiada più basso, inferiore a 10 ° C, è correlato a una temperatura più bassa ambiente e il corpo richiede meno raffreddamento. Il punto di rugiada basso può andare solo con temperature elevate a umidità relativa molto bassa.

Diagramma d-I dell'aria umida

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

L.K. Ramzin (1887-1948) - Ingegnere del riscaldamento sovietico, inventore

caldaia a flusso diretto. http://ru.wikipedia.org/wiki/Ramzin

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

Il grafico si basa sulla dipendenza.

Molto spesso il diagramma d-ioè costruito per una pressione dell'aria pari a 0.1013 MPa(760 mmHg). Ci sono anche diagrammi per altre pressioni barometriche.

A causa del fatto che la pressione barometrica a 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 (a 135 °). In questo caso, il diagramma diventa conveniente per le costruzioni grafiche e per il calcolo dei processi di condizionamento dell'aria, poiché l'area dell'aria umida insatura si espande. Tuttavia, per ridurre le dimensioni del grafico e facilitarne l'utilizzo, i valori D demolito ad un asse convenzionale posto a 90° rispetto all'asse io .

Diagramma d-io mostrato in Figura 1. Il campo del diagramma è diviso per linee di valori costanti di entalpia io= const e contenuto di umidità D= cost. Contiene anche righe 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 p p e righe di altri parametri.

Figura 1 - Diagramma termico d-io aria umida

La seguente proprietà del diagramma è di fondamentale importanza. Se l'aria ha cambiato il suo stato da un punto un al punto B, non importa quale processo, quindi nel diagramma d-io questo cambiamento può essere rappresentato come un segmento di linea retta ab... In questo caso, l'incremento dell'entalpia dell'aria corrisponderà al segmento bc = io b -io a... Isoterma disegnata per un punto un, dividerà il segmento bw in due parti:

sezione bd, che rappresenta un cambiamento nella proporzione di calore percepibile (un apporto di energia termica, un cambiamento in cui porta a un cambiamento della temperatura corporea): .

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

Sezione ah corrisponde ad una variazione del contenuto di umidità dell'aria. Il punto di rugiada si trova abbassando la perpendicolare dal punto di aria condizionata (ad esempio, dal punto B) sull'asse condizionale D prima di attraversare la linea di saturazione (φ = 100%). Nella fig. 2.6 K-punto di rugiada per l'aria, il cui stato iniziale è stato determinato dal punto B.

La direzione del processo in aria è caratterizzata da variazioni di entalpia io e contenuto di umidità D .

Lo stato dell'aria umida sul diagramma psicometrico è determinato utilizzando i due parametri indicati. Se scegliamo qualsiasi temperatura di bulbo secco e qualsiasi temperatura di bulbo umido, allora il punto di intersezione di queste linee sul diagramma è un punto che denota lo stato dell'aria a queste temperature. Lo stato dell'aria in un dato punto è indicato in modo abbastanza preciso.

Quando sul diagramma si trova una determinata condizione dell'aria, tutti gli altri parametri dell'aria possono essere determinati utilizzando Grafici J-d .

Esempio 1.

t = 35 ° e la temperatura del punto di rugiada TR è uguale a t T.P. = 12°C , qual è la temperatura del bulbo umido?

Vedere la Figura 6 per la soluzione.

Sulla scala della temperatura troviamo il valore numerico della temperatura del punto di rugiada t T.P. = 12°C e traccia una linea isoterma = 100% ... Otteniamo un punto con i parametri del punto di rugiada - T.R .

Da questo punto d = cost t = 35 ° .

Otteniamo il punto richiesto UN

Dal punto UN tracciamo una linea di contenuto di calore costante - J = cost prima di attraversare la linea dell'umidità relativa = 100% .

Otteniamo il punto del termometro bagnato - T.M.

Dal punto risultante - T.M. traccia una linea isotermica - t = cost prima di attraversare la scala della temperatura.

Leggiamo il valore numerico desiderato della temperatura del termometro umido - T.M. punti UN che è uguale

t T.M. = 20,08°C.

Esempio 2.

Se la temperatura a bulbo secco dell'aria umida è t = 35 ° e la temperatura del punto di rugiada t T.P. = 12°C , che è uguale a umidità relativa?

Vedere la Figura 7 per la soluzione.

t = 35 ° e traccia una linea isotermica - t = cost .

t T.P. = 12°C e traccia una linea isotermica - t = cost prima di attraversare la linea dell'umidità relativa = 100% .

Otteniamo il punto di rugiada - T.R .

Da questo punto - T.R. tracciamo una linea di contenuto di umidità costante - d = cost t = 35 ° .

Questo sarà il punto desiderato. UN , i cui parametri sono stati specificati.

L'umidità relativa desiderata a questo punto sarà

A = 25%.

Esempio 3.

Se la temperatura a bulbo secco dell'aria umida è t = 35 ° e la temperatura del punto di rugiada t T.P. = 12°C , qual è l'entalpia dell'aria?

Vedere la Figura 8 per la soluzione.

Sulla scala della temperatura troviamo il valore numerico della temperatura del bulbo secco - t = 35 ° e traccia una linea isotermica - t = cost .

Sulla scala della temperatura, troviamo il valore numerico della temperatura del punto di rugiada - t T.P. = 12°C e traccia una linea isotermica - t = cost prima di attraversare la linea dell'umidità relativa = 100% .

Otteniamo il punto di rugiada - T.R.

Da questo punto - T.R. tracciamo una linea di contenuto di umidità costante - d = cost prima di attraversare la linea isotermica a bulbo secco t = 35 ° .

Questo sarà il punto desiderato. UN , i cui parametri sono stati specificati. Il contenuto di calore o entalpia desiderato a questo punto sarà pari a

JA = 57,55 kJ/kg.

Esempio 4.

Nella climatizzazione legata al raffrescamento (stagione calda), ci interessa principalmente determinare la quantità di calore che deve essere rimossa per raffreddare l'aria sufficientemente per mantenere i parametri di progetto del clima interno. Nella climatizzazione relativa al suo riscaldamento (periodo freddo dell'anno), l'aria esterna deve essere riscaldata per garantire le condizioni di progetto nell'area di lavoro della stanza.

Supponiamo, ad esempio, che la temperatura esterna del bulbo umido sia t H T.M = 24 ° С , e in un ambiente climatizzato è necessario mantenere t B T.M = 19 ° С bulbo umido.

La quantità totale di calore che deve essere rimossa da 1 kg di aria secca è determinata con il metodo seguente.

Vedi figura 9.

Entalpia dell'aria esterna a t H T.M = 24 ° С bulbo umido è

p = J N = 71,63 kJ / per 1 kg di aria secca.

L'entalpia dell'aria interna a t B TM = 19 ° su un bulbo umido è

J B = 53,86 kJ / per 1 kg di aria secca.

La differenza di entalpie tra aria esterna e interna è:

JН - JВ = 71,63 - 53,86 = 17,77 kJ/kg.

Sulla base di questo, la quantità totale di calore che deve essere rimossa durante il raffreddamento dell'aria da t H T.M = 24 ° С bulbo umido a t B T.M = 19 ° С bulbo umido, uguale Q = 17,77 kJ per 1 kg di aria secca che è uguale a 4,23 kcal o 4,91 W per 1 kg di aria secca.

Esempio 5.

Durante la stagione di riscaldamento, è necessario riscaldare l'aria esterna con t Н = - 10 ° С bulbo secco e s t H T.M = - 12,5 ° С bulbo umido alla temperatura dell'aria interna tB = 20 °C bulbo secco e t B T.M = 11 ° С bulbo umido. Determinare la quantità di calore secco da aggiungere a 1 kg di aria secca.

Vedere la Figura 10 per una soluzione.

Sopra J – d diagramma da due parametri noti - dalla temperatura del bulbo secco t Н = - 10 ° С e dalla temperatura del bulbo umido t H T.M = - 12,5 ° С determinare il punto dell'aria esterna in base alla temperatura del bulbo secco t Н = - 10 ° С e dalla temperatura esterna - n .

Di conseguenza, determiniamo il punto dell'aria interna - V .

Leggiamo il contenuto di calore - l'entalpia dell'aria esterna - n che sarà uguale

J N = - 9,1 kJ / per 1 kg di aria secca.

Di conseguenza, il contenuto di calore - l'entalpia dell'aria interna - V sarà uguale

J B = 31,66 kJ / per 1 kg di aria secca

La differenza tra le entalpie dell'aria interna ed esterna è:

ΔJ = J B - J H = 31,66 - (-9,1) = 40,76 kJ / kg.

Questo cambiamento nella quantità di calore è un cambiamento nella quantità di calore solo nell'aria secca, perché non vi è alcun cambiamento nel suo contenuto di umidità.

Asciutto o calore evidente - calore, che viene aggiunto o tolto dall'aria senza modificare lo stato di aggregazione del vapore (cambia solo la temperatura).

Calore latente- calore andando a modificare lo stato di aggregazione del vapore senza modificare la temperatura. La temperatura del punto di rugiada si riferisce al contenuto di umidità dell'aria.

Quando la temperatura del punto di rugiada cambia, il contenuto di umidità cambia, ad es. in altre parole, il contenuto di umidità può essere modificato solo modificando la temperatura del punto di rugiada. Va notato, quindi, che se la temperatura del punto di rugiada rimane costante, anche il contenuto di umidità non cambia.

Esempio 6.

Aria che ha parametri iniziali tН = 24 ° С bulbo secco e t H T.M = 14 ° С bulbo umido, deve essere condizionato in modo che i suoi parametri finali diventino uguali tК = 24 ° С bulbo secco e t K T.M = 21 ° С bulbo umido. È necessario determinare la quantità di calore latente aggiunto, nonché la quantità di umidità aggiunta.

Vedere la Figura 11 per una soluzione.

Sulla scala della temperatura troviamo il valore numerico della temperatura del bulbo secco - tН = 24 ° С , e traccia la linea isotermica - t = cost .

Allo stesso modo, sulla scala della temperatura troviamo il valore numerico della temperatura del bulbo umido - t H T.M. = 14°C , traccia l'isoterma - t = cost .

Incrocio linea isotermica - t H T.M. = 14°C con una linea di umidità relativa - = 100% fornisce il punto del termometro ad aria umida con i parametri impostati inizialmente - punto MT (N) .

Da questo punto tracciamo una linea di contenuto di calore costante - entalpia - J = cost prima di incrociare con l'isoterma - tН = 24 ° С .

Facciamo un punto su Grafico J-d con parametri iniziali di aria umida - punto n , t legge il valore numerico dell'entalpia

J N = 39,31 kJ / per 1 kg di aria secca.

Procediamo allo stesso modo per determinare il punto di aria umida acceso Grafico J-d con parametri finiti - punto A .

Valore numerico dell'entalpia in un punto A sarà uguale

J K = 60,56 kJ / per 1 kg di aria secca.

In questo caso, per aerare con i parametri iniziali al punto n è necessario aggiungere calore latente in modo che i parametri finali dell'aria siano al punto A .

Determinazione della quantità di calore latente

ΔJ = JK - JH = 60,56 - 39,31 = 21,25 kJ/kg.

Disegna dal punto di partenza - punto n , e il punto finale è un punto A linee verticali di contenuto di umidità costante - d = cost , e leggere i valori dell'umidità assoluta dell'aria in questi punti:

J H = 5,95 g / per 1 kg di aria secca;

J K = 14,4 g / per 1 kg di aria secca.

Prendere la differenza di umidità dell'aria assoluta

Δd = d К -d Н = 14,4 - 5,95 = 8,45 g / per 1 kg di aria secca

otteniamo la quantità di umidità aggiunta per 1 kg di aria secca.

Un cambiamento nella quantità di calore è un cambiamento solo nella quantità nascosto calore, perché non vi è alcun cambiamento nella temperatura a bulbo secco.

Aria esterna a temperatura tН = 35 ° С bulbo secco e t H T.M. = 24°C bulbo umido - punto H , deve essere miscelato con aria di ricircolo avente parametri t P = 18°C ​​temperatura di bulbo secco e Р = 10% umidità relativa - punto r.

La miscela dovrebbe essere il 25% di aria esterna e il 75% di aria di ricircolo. Determinare le temperature finali della miscela d'aria utilizzando termometri a secco e ad umido.

Vedere la Figura 12 per la soluzione.

Ci applichiamo su Grafico J-d punti n e R secondo i dati iniziali.

Colleghiamo i punti H e P con una linea retta - la linea della miscela.

Sulla linea di mix HP determinare il punto della miscela INSIEME A in base al rapporto che la miscela dovrebbe essere costituita dal 25% di aria esterna e dal 75% di aria di ricircolo. Per fare questo, dal punto R mettere da parte un segmento pari al 25% dell'intera lunghezza della linea di miscelazione HP ... Ottieni il punto di fusione INSIEME A .

Lunghezza rimanente del segmento CH pari al 75% della lunghezza della linea della miscela HP .

Dal punto C tracciamo una linea di temperatura costante t = cost e sulla scala della temperatura leggiamo la temperatura del punto di miscelazione tC = 22,4 °C bulbo secco.

Dal punto INSIEME A effettuiamo linee a contenuto calorico costante J = cost prima di attraversare la linea dell'umidità relativa = 100% e otteniamo il punto di temperatura del termometro bagnato t C T.M. miscele. Per ottenere un valore numerico da questo punto, tracciamo una linea di temperatura costante e sulla scala della temperatura determiniamo il valore numerico della temperatura del termometro umido della miscela, che è pari a t C T.M. = 12°C .

Se necessario acceso Grafico J-d puoi determinare tutti i parametri mancanti della miscela:

• contenuto di calore pari a JС = 33,92 kJ/kg ;
• contenuto di umidità pari a dC = 4,51 g/kg ;
• umidità relativa С = 27% .

L'aria umida è ampiamente utilizzata in vari settori, compreso il trasporto ferroviario nei sistemi di riscaldamento, raffreddamento, deumidificazione o umidificazione. V tempi recenti 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 rapidamente usurati. Per la progettazione di tali dispositivi, è necessario disporre di informazioni sui modelli dei processi di ingegneria termica che si verificano nell'aria umida quando i suoi parametri cambiano.

I calcoli termici 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 dell'aria - temperatura, 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, viene depositato il contenuto di umidità d e vengono tracciate linee verticali attraverso i punti ottenuti. L'ordinata in scala è l'entalpia io con un intervallo di 1 kJ/kg di aria secca. In questo caso, verso l'alto dal punto 0, corrispondente alla temperatura dell'aria umida t = 0 0 С (273K) e al contenuto di umidità d = 0, posticipano valori positivi e negativi di entalpia.

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

Si può scrivere come segue:

, (1.27)

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

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

r = 2,5 kJ/g).

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

Figura 4.i - d diagramma dell'aria umida

Per costruire un'isoterma corrispondente al valore di temperatura t = 0 ° C (273K), in primo luogo, utilizzando 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) si trova 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 del contenuto di umidità d 2 = 3,77 g/kg secco. aria e dall'espressione (1.27) troviamo il corrispondente valore dell'entalpia: (i 2 = 2,5 kJ / g). Nel sistema coordinate i-d poniamo i punti 0 e 1 e attraverso di essi tracciamo una linea retta, che sarà l'isoterma dell'aria umida alla temperatura di t = 0 0 С (273K).

In modo simile, puoi costruire qualsiasi altra isoterma, ad esempio, per la temperatura più 10 0 (283). A questa temperatura u = 100%, secondo i dati di riferimento, troviamo la pressione parziale dell'aria completamente satura pari a P p = 9,21 mm. rt. Arte. (1,23 kPa), inoltre e 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 ° C (283K), dopo aver sostituito i valori nell'espressione (1,27), si ottiene:

i = 1,005 * 10 = 10,05 kJ / g.

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

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

La curva φ = 100% è chiamata curva di saturazione; sopra di esso, il vapore acqueo nell'aria è in uno stato surriscaldato e sotto di esso in uno stato di sovrasaturazione. Una linea obliqua dal centro delle coordinate caratterizza la pressione parziale del vapore acqueo. Le pressioni parziali sono riportate sul lato destro dell'ordinata.

Utilizzando il diagramma i - d, a una data temperatura e umidità relativa dell'aria, è possibile determinare i suoi altri parametri: 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 UN. Scendendo da esso verticalmente, all'intersezione con la linea inclinata, troviamo la pressione parziale P p = 9 mm Hg. Arte. (1,23 kPa) e più avanti in ascissa - contenuto di umidità d А = 8 g / kg di aria secca. Il diagramma mostra anche che il punto UN giace su una linea inclinata che esprime il contenuto di calore i A = 11 kJ/kg di aria secca.

I processi che avvengono 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 quando d = const, durante il riscaldamento dell'aria, la sua umidità relativa diminuisce e durante il raffreddamento aumenta.

Utilizzando il diagramma i - d, è possibile determinare i parametri delle parti miscelate di aria umida per questo, il cosiddetto pendenza processo del fascio . Il ray tracing di processo (vedi Figura 5) parte da un punto con parametri noti, in questo caso è il punto 1.

Il diagramma I-d dell'aria umida è stato compilato dal professor Leonid Konstantinovich Ramzin nel 1918. Collega graficamente 5 parametri dell'aria umida:

Contenuto di calore specifico (entalpia) io in,

Temperatura T,

Umidità relativa φ ,

Pressione parziale del vapore acqueo p p.

Conoscendo due di questi parametri, puoi determinare tutti gli altri.

Il grafico è redatto per una pressione barometrica specifica.

L'ordinata (verticale) rappresenta il contenuto di calore (entalpia) io con aria secca, in ascissa (orizzontale) - contenuto di umidità D... Linee di contenuto di calore costante (entalpia) I = const (adiabats) corrono con un angolo di 135º rispetto all'asse delle ordinate. Linee di umidità costante D= const corre parallela all'asse delle ordinate.

Vengono tracciate anche linee curve di umidità relativa costante. φ = const e ad angolo rispetto all'ordinata della retta isotermica t = const.

Linee φ = 0 e D= 0 coincidono, poiché caratterizzano ugualmente la completa assenza di umidità nell'aria.

Attraverso il punto di intersezione delle linee con i parametri D= 0 e T= 0 passa la linea I = 0. I valori del contenuto di calore (entalpia) sopra questa linea sono positivi, sotto - negativi.

La linea φ = 100% divide il diagramma in due parti. Sopra la linea c'è un'area di aria umida insatura. La linea stessa φ = 100% corrisponde ad aria satura - " curva di saturazione ". Sotto la linea c'è un'area di aria saturata " zona di nebbia », Dove l'acqua è sospesa nell'aria in una fase liquida o solida.

I-d diagrammi e diagrammi per la determinazione dei parametri dell'aria umida per il punto A.

PROCESSI DI BASE DI TRATTAMENTO DELL'ARIA
E LA LORO IMMAGINE SU SCHEMA I-d

Quando si considerano i processi di modifica dello stato dell'aria umida, si prende quanto segue assunzione : le proprietà dell'aria cambiano contemporaneamente in tutto il suo volume.

In realtà, non è così, poiché gli strati più vicini alle superfici calde avranno una temperatura maggiore di quelli distanti. Sulla base di ciò, ne consegue che si considerano validi i valori medi dei parametri dell'aria per l'intero volume.

L'elaborazione dell'aria umida, ovvero la modifica dei suoi parametri, viene eseguita da dispositivi speciali. Di seguito è riportata una descrizione solo dello scopo e del principio di funzionamento di tali dispositivi, senza considerare il loro design, varietà e installazione.

I dispositivi elementari che sono strumenti per influenzare i parametri dell'aria includono:

Riscaldatore d'aria

Camera di irrigazione (ugello) (umidificatore ad acqua)

Umidificatore a vapore (generatore di vapore)

STUFA

Stufa- questo dispositivo di scambio termico che modifica la temperatura dell'aria senza alterare il contenuto di umidità.

calore secco

Il processo si osserva solo nello scambiatore di calore (riscaldatore d'aria).

L'aria viene riscaldata a un contenuto di umidità costante (d = const), poiché l'umidità non va da nessuna parte e non viene aggiunta da nessuna parte, poiché l'aria trattata è a contatto solo con la superficie asciutta dello scambiatore di calore (riscaldatore d'aria). Cambia solo la quantità di calore sensibile.

Durante questo processo, il contenuto di umidità non cambia, la temperatura e l'entalpia aumentano e l'umidità relativa diminuisce ( t 2>t 1,io 2>io 1,2<1, d 2=d 1= cost).

Consumo di calore per il riscaldamento dell'aria nell'aerotermo:

Q K = Io ∙ G, kJ / h =, W, dove

io- la differenza nel contenuto di calore kJ / kg di aria rispettivamente dopo e prima del riscaldatore;

G- consumo d'aria attraverso il riscaldatore, kg/h

Raffreddamento a secco

Il raffreddamento ad aria avviene a un contenuto di umidità costante (d = const), poiché l'umidità non va da nessuna parte e non viene aggiunta da nessuna parte, poiché l'aria è a contatto solo con la superficie asciutta dello scambiatore di calore (riscaldatore d'aria). Cambia solo la quantità di calore sensibile.

In questo caso, il contenuto di umidità non cambia, la temperatura e il contenuto di calore (entalpia) diminuiscono e l'umidità relativa aumenta ( t 2<t 1,io 2<io 1,2>1, d 2=d 1= cost).

Il consumo di freddo nel riscaldatore è determinato in modo simile al calcolo del consumo di calore. In questo caso, un valore negativo dell'apporto di calore significherà il costo non del calore, ma del freddo.

Punto di rugiada

Se, durante il raffreddamento a secco, il processo lungo la linea D= const raggiunge la linea dell'umidità relativa φ = 100%, quindi con un'ulteriore diminuzione della temperatura, l'umidità inizia ad evolversi dall'aria, poiché si verifica la condensazione del vapore acqueo.

Punto di rugiada- lo stato dell'aria satura ( φ = 100%) a un dato contenuto di umidità D... Si trova all'intersezione delle linee D= cost e φ = 100%. L'isoterma passante per questo punto corrisponde a temperatura del punto di rugiada t TP.

L'essenza del processo sta nel fatto che quando l'aria viene raffreddata, contenente vapore acqueo in una quantità invariata, si verifica una temperatura alla quale il vapore non può essere trattenuto dall'aria e si trasforma in uno stato liquido.

Raffreddamento con deumidificazione

Se la temperatura superficiale dello scambiatore di calore (riscaldatore d'aria) t pov al di sotto della temperatura di rugiada, quindi con un ulteriore abbassamento della temperatura dell'aria, il processo dopo aver raggiunto il punto di rugiada procede poi lungo la linea φ = 100%. In questo caso, il vapore si condensa e, di conseguenza, il contenuto di umidità dell'aria diminuisce. Inoltre, durante il processo, anche l'entalpia diminuisce e l'umidità relativa raggiunge il valore massimo possibile del 100% ( t 2<t 1,io 2<io 1,1<2≈100%, d 2<d 1).

La quantità di umidità rimossa da ciascuno chilogrammo di aria, definito come la differenza tra il contenuto di umidità al punto di rugiada e al punto finale del processo d=d 2– dTP, dTP = d1... Il consumo di acqua condensata nel riscaldatore è determinato dalla formula: W = G .

Va notato che in pratica, il processo potrebbe non andare rigorosamente lungo la linea φ = 100%, e lungo di esso, per i valori φ circa il 95%. In questo caso, la temperatura dell'aria finale sarà leggermente superiore alla temperatura superficiale dello scambiatore di calore (riscaldatore d'aria).

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