Процесс построения по ид диаграмме. Состояния воздуха и процессы на «i, d» – диаграмме влажного воздуха. Угловой коэффициент луча процесса на j-d диаграмме

После прочтения данной статьи, рекомендую прочитать статью про энтальпию , скрытую холодопроизводительность и определение количества конденсата, образующегося в системах кондиционирования и осушения :

Доброго времени суток уважаемые начинающие коллеги!

В самом начале своего профессионального пути я наткнулся на данную диаграмму. При первом взгляде она может показаться страшноватой, но если разобраться в главных принципах, по которым она работает, то можно её и полюбить:D. В быту она называется и-д диаграмма.

В данной статье я попытаюсь просто(на пальцах) объяснить основные моменты, чтобы вы потом отталкиваясь от полученного фундамента самостоятельно углубились в данную паутину характеристик воздуха.

Примерно так она выглядит в учебниках. Как-то жутковато становится.

Я уберу все то лишнее, что не будет мне нужным для моего объяснения и представлю и-д диаграмму в таком виде:

(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)

Все равно еще не совсем понятно, что это такое. Разберем её на 4 элемента:

Первый элемент - влагосодержание (D или d). Но прежде чем я начну разговор об влажности воздуха в целом, я бы хотел кое о чем с вами договориться.

Давайте договоримся “на берегу” сразу об одном понятии. Избавимся от одного прочно засевшего в нас (по крайней мере, в меня) стереотипа о том, что такое пар. С самого детства мне показывали на кипящую кастрюлю или чайник и говорили, тыкая пальцем на валящий из сосуда “дым”: “ Смотри! Вот это пар”. Но как многие, дружащие с физикой люди, мы должны понимать, что “Водяной пар — газообразное состояние воды . Не имеет цвета , вкуса и запаха”. Это всего лишь, молекулы H2O в газообразном состоянии, которых не видно. А то что мы видим, валящее из чайника - это смесь воды в газообразном состоянии(пар) и “капелек воды в пограничном состоянии между жидкостью и газом”, вернее видим мы последнее (так же, с оговорками, можно назвать то что мы видим - туманом). В итоге мы получаем, что в данный момент, вокруг каждого из нас находится сухой воздух (смесь кислорода, азота…) и пар (H2O).

Так вот, влагосодержание говорит нам о том, сколько этого пара присутствует в воздухе. На большинстве и-д диаграмм данная величина измеряется в [г/кг], т.е. сколько грамм пара(H2O в газообразном состоянии) находится в одном килограмме воздуха (1 кубический метр воздуха в вашей квартире весит около 1,2 килограмма). В вашей квартире для комфортных условий в 1 килограмме воздуха должно быть 7-8 грамм пара.

На и-д диаграмме влагосодержание изображается вертикальными линиями, а информация о градации расположена в нижней части диаграммы:

(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)

Второй важный для понимания элемент - температура воздуха (T или t). Думаю здесь ничего объяснять не нужно. На большинстве и-д диаграмм данная величина измеряется в градусах Цельсия [°C]. На и-д диаграмме температура изображается наклонными линиями, а информация о градации расположена в левой части диаграммы:

Третий элемент ИД-диаграммы - относительная влажность (φ ). Относительная влажность, это как раз та влажность, о которой мы слышим из телевизоров и радио, когда слушаем прогноз погоды. Измеряется она в процентах [%].

Возникает резонный вопрос: “Чем отличается относительная влажность от влагосодержания?” На данный вопрос я отвечу поэтапно:

Первый этап:

Воздух способен вмещать в себя определенное количество пара. У воздуха есть определенная “паровая грузоподъемность”. Например, в вашей комнате килограмм воздуха может “взять на свой борт” не больше 15 грамм пара.

Предположим, что в вашей комнате комфортно, и в каждом килограмме воздуха, находящегося в вашей комнате, имеется по 8 грамм пара, а вместить каждый килограмм воздуха в себя может по 15 грамм пара. В итоге мы получаем, что в воздухе находится 53,3% пара от максимально возможного, т.е. относительная влажность воздуха - 53,3%.

Второй этап:

Вместимость воздуха различна при разных температурах. Чем выше температура воздуха, тем больше пара он может в себя вместить, чем ниже температура, тем меньше вместимость.

Предположим, что мы нагрели воздух в вашей комнате обычным нагревателем с +20 градусов до +30 градусов, но при этом количество пара в каждом килограмме воздуха осталось прежним - по 8 грамм. При +30 градусах воздух может “взять себе на борт” до 27 грамм пара, в итоге в нашем нагретом воздухе - 29,6% пара от максимально возможного, т.е. относительная влажность воздуха - 29,6%.

Тоже самое и с охлаждением. Если мы охладим воздух до +11 градусов, то мы получим “грузоподъемность” равную 8,2 грамм пара на килограмм воздуха и относительную влажность равную 97,6%.

Заметим, что влаги в воздухе было одинаковое количество - 8 грамм, а относительная влажность прыгала от 29,6% до 97,6%. Происходило это из-за скачков температуры.

Когда вы зимой слышите о погоде по радио, где говорят, что на улице минус 20 градусов и влажность 80%, то это значит, что в воздухе около 0,3 граммов пара. Попадая к вам в квартиру этот воздух нагревается до +20 и относительная влажность такого воздуха становится равна 2%, а это очень сухой воздух (на самом деле в квартире зимой влажность держится на уровне 10-30% благодаря выделениям влаги из сан-узлов, из кухни и от людей, но что тоже ниже параметров комфорта).

Третий этап:

Что произойдет, если мы опустим температуру до такого уровня, когда “грузоподъемность” воздуха будет ниже, чем количество пара в воздухе? Например, до +5 градусов, где вместимость воздуха равна 5,5 грамм/килограмм. Та часть газообразного H2O, которая не умещается в “кузов” (у нас это 2,5 грамм), начнет превращаться в жидкость, т.е. в воду. В быту особенно хорошо виден этот процесс, когда запотевают окна в связи с тем, что температура стекол ниже, чем средняя температура в комнате, на столько что влаге становится мало места в воздухе и пар, превращаясь в жидкость, оседает на стеклах.

На и-д диаграмме относительная влажность изображается изогнутыми линиями, а информация о градации расположена на самих линиях:

Четвертый элемент ID диаграммы - энтальпия (I или i). В энтальпии заложена энергетическая составляющая тепловлажностного состояния воздуха. При дальнейшем изучении (за пределами этой статьи, например в моей статье про энтальпию ) стоит обратить на неё особое внимание, когда речь будет заходить об осушении и увлажнении воздуха. Но пока особого внимания на этом элементе мы заострять не будем. Измеряется энтальпия в [кДж/кг]. На и-д диаграмме энтальпия изображается наклонными линиями, а информация о градации расположена на самом графике (или слева и в верхней части диаграммы).

I-d-диаграмма влажного воздуха была разработана русским ученым, профессором Л.К. Рамзиным в 1918 г. На западе аналогом I-d-диаграммы является диаграмма Молье или психрометрическая диаграмма. I-d-диаграмма применяется в расчетах систем кондиционирования воздуха, вентиляции и отопления и позволяет быстро определить все параметры воздухообмена в помещении.

I-d-диаграмма влажного воздуха графически связывает все параметры, определяющие тепловлажностное состояние воздуха: энтальпию, влагосодержание, температуру, относительную влажность, парциальное давление водяных паров. Использование диаграммы позволяет наглядно отобразить вентиляционный процесс, избегая сложных вычислений по формулам.

Основные свойства влажного воздуха

Окружающий нас атмосферный воздух является смесью сухого воздуха с водяным паром. Эту смесь называют влажным воздухом. Влажный воздух оценивают по следующим основным параметрам:

• Температура воздуха по сухому термометру tc, °C - характеризует степень его нагрева;
• Температура воздуха по мокрому термометру tм, °C - температура, до которой нужно охладить воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении начальной энтальпии воздуха;
• Температура точки росы воздуха tp, °C - температура, до которой нужно охладить ненасыщенный воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении постоянного влагосодержания;
• Влагосодержание воздуха d, г/кг – это количество водяного пара в г (или кг), приходящееся на 1 кг сухой части влажного воздуха;
• Относительная влажность воздуха j, % – характеризует степень насыщенности воздуха водяными парами. Это отношение массы водяных паров, содержащихся в воздухе, к максимально возможной их массе в воздухе при тех же условиях, то есть температуре и давлении, и выраженное в процентах;
• Насыщенное состояние влажного воздуха – состояние, при котором воздух насыщен водяными парами до предела, для него j = 100 %;
• Абсолютная влажность воздуха е, кг/м 3 — это количество водяных паров в г, содержащихся в 1 м 3 влажного воздуха. Численно абсолютная влажность воздуха равна плотности влажного воздуха;
• Удельная энтальпия влажного воздуха I, кдж/кг – количество теплоты, необходимое для нагревания от 0 °С до данной температуры такого количества влажного воздуха, сухая часть которого имеет массу 1 кг. Энтальпия влажного воздуха складывается из энтальпии сухой его части и энтальпии водяных паров;
• Удельная теплоемкость влажного воздуха с, кДж/(кг.К) – теплота, которую надо затратить на один килограмм влажного воздуха, чтобы повысить температуру его на один градус Кельвина;
• Парциальное давление водяных паров Рп, Па – давление, под которым находятся водяные пары в влажном воздухе;
• Полное барометрическое давление Рб, Па – равно сумме парциальных давлений водяного пара и сухого воздуха (согласно закону Дальтона).

Описание I-d-диаграммы

По оси ординат диаграммы отложены значения энтальпии I, кДж/кг сухой части воздуха, по оси абсцисс, направленной под углом 135° к оси I, отложены значения влагосодержания d, г/кг сухой части воздуха. Поле диаграммы разбито линиями постоянных значений энтальпии I = const и влагосодержания d = const. На него нанесены также линии постоянных значений температуры t = const, которые не параллельны между собой: чем выше температура влажного воздуха, тем больше отклоняются вверх его изотермы. Кроме линий постоянных значений I, d, t, на поле диаграммы нанесены линии постоянных значений относительной влажности воздуха φ = const. В нижней части I-d-диаграммы расположена кривая, имеющая самостоятельную ось ординат. Она связывает влагосодержание d, г/кг, с упругостью водяного пара Рп, кПа. Ось ординат этого графика является шкалой парциального давления водяного пара Рп. Все поле диаграммы разделено линией j = 100 % на две части. Выше этой линии расположена область ненасыщенного влажного воздуха. Линия j = 100 % соответствует состоянию воздуха, насыщенного водяными парами. Ниже расположена область пересыщенного состояния воздуха (область тумана). Каждая точка на I-d-диаграмме соответствует определенному тепловлажностному состоянию Линия на I-d-диаграмме соответствует процессу тепловлажностной обработки воздуха. Общий вид I-d-диаграммы влажного воздуха представлен ниже во вложенном файле PDF пригоден для печати в форматах А3 и А4.

Построение процессов обработки воздуха в системах кондиционирования и вентиляции на I-d-диаграмме.

Процессы нагрева, охлаждения и смешивания воздуха

На I-d-диаграмме влажного воздуха процессы нагрева и охлаждения воздуха изображаются лучами по линии d-const (рис. 2).

Рис. 2. Процессы сухого нагрева и охлаждения воздуха на I-d-диаграмме:

• В_1, В_2,– сухой нагрев;
• В_1, В_3 – сухое охлаждение;
• В_1, В_4, В_5 – охлаждение с осушением воздуха.

Процессы сухого нагрева и сухого охлаждения воздуха на практике осуществляют, применяя теплообменники (воздухонагреватели, калориферы, воздухоохладители).

Если влажный воздух в теплообменнике охлаждается ниже точки росы, то процесс охлаждения сопровождается выпадением конденсата из воздуха на поверхности теплообменника, и охлаждение воздуха сопровождается его осушкой.

Используя систему уравнений, включающую зависимости 4.9, 4.11, 4.17, а также функциональную связь Р н = f (t ), Л.К. Рамзин построил J -d диаграмму влажного воздуха, которая широко применяется в расчетах систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Эта диаграмма представляет собой графическую зависимость между основными параметрами воздуха t , , J , d и Р п при определенном барометрическом давлении воздуха Р б.

Построение J -d диаграммы подробно описано в работах .

Состояние влажного воздуха характеризуется точкой, нанесенной на поле J -d диаграммы, ограниченном линией d = 0 и кривой  = 100%.

Положение точки задается любыми двумя параметрами из пяти, указанных выше, а также температурами точки росы t р и мокрого термометра t м . Исключение составляют сочетания d - Р п и d - t р, т.к. каждому значению d соответствует только одно табличное значение Р п и t р, и сочетание J - t м.

Схема определения параметров воздуха для заданной точки 1 приведена на рис. 1.

Пользуясь J -d диаграммой в прил. 4 и схемой на рис. 1, решим конкретные примеры для всех 17 возможных сочетаний заданных начальных параметров воздуха, конкретные значения которых указаны в табл. 7.

Схемы решений и полученные результаты показаны на рис. 2.1 ... 2.17. Известные параметры воздуха выделены на рисунках утолщенными линиями.

5.2. Угловой коэффициент луча процесса на j-d диаграмме

Возможность быстрого графического определения параметров влажного воздуха является важным, но не основным фактором при использовании J -d диаграммы.

В результате нагревания, охлаждения, осушения или увлажнения влажного воздуха изменяется его тепло-влажностное состояние. Процессы изменения изображаются на J -d диаграмме прямыми линиями, которые соединяют точки, характеризующие начальные и конечные состояния воздуха.

Рис. 1. Схема определения параметров влажного воздуха на J -d диаграмме

Таблица 7

Эти линии называются лучами процессов изменения состояния воздуха. Направление луча процесса на J -d диаграмме определяется угловым коэффициентом . Если параметры начального состояния воздуха J 1 и d 1 , а конечного – J 2 и d 2 , то угловой коэффициент выражается отношением J /d , т.е.:

. (5.1)

Величина углового коэффициента измеряется в кДж/кг влаги.

Если в уравнении (29) числитель и знаменатель умножить на массовый расход обрабатываемого воздуха G , кг/ч, то получим:

, (5.2)

где Q п - полное количество тепла, переданное при изменении состояния воздуха, кДж/ч;

W - количество влаги, переданное в процессе изменения состояния воздуха, кг/ч.

В зависимости от соотношения J и d угловой коэффициент  может изменять свой знак и величину от 0 до .

На рис. 3 показаны лучи характерных изменений состояния влажного воздуха и соответствующие им значения углового коэффициента.

1. Влажный воздух с начальными параметрами J 1 и d 1 нагревается при постоянном влагосодержании до параметров точки 2, т.е. d 2 = d 1 , J 2 > J 1 . Угловой коэффициент луча процесса равен:

Рис. 3. Угловой коэффициент на J -d диаграмме

Такой процесс осуществляется, например, в поверхностных воздухонагревателях, когда температура и энтальпия воздуха возрастают, относительная влажность уменьшается, но влагосодержание остается постоянным.

2. Влажный воздух одновременно нагревается и увлажняется и приобретает параметры точки 3. Угловой коэффициент луча процесса  3 > 0. Такой процесс протекает, когда приточный воздух ассимилирует тепло- и влаговыделения в помещении.

3. Влажный воздух увлажняется при постоянной температуре до параметров точки 4,  4 > 0. Практически такой процесс осуществляется при увлажнении приточного или внутреннего воздуха насыщенным водяным паром.

4. Влажный воздух увлажняется и нагревается с повышением энтальпии до параметров точки 5. Так как энтальпия и влагосодержание воздуха увеличиваются, то  5 > 0. Обычно такой процесс происходит при непосредственном контакте воздуха с отепленной водой в камерах орошения и в градирнях.

5. Изменение состояния влажного воздуха происходит при постоянной энтальпии J 6 = J 1 = const. Угловой коэффициент такого луча процесса  6 = 0, т.к. J = 0.

Процесс изоэнтальпийного увлажнения воздуха циркуляционной водой широко используется в системах кондиционирования. Он осуществляется в камерах орошения или в аппаратах с орошаемой насадкой.

При контакте ненасыщенного влажного воздуха с мелкими каплями или тонкой пленкой воды без отвода или подвода тепла извне, вода в результате испарения увлажняет и охлаждает воздух, приобретая температуру мокрого термометра.

Как следует из уравнения 4.21, в общем случае угловой коэффициент луча процесса при изоэнтальпийном увлажнении не равен нулю, т.к.

,

где с w = 4,186 - удельная теплоемкость воды, кДж/кг°С.

Действительный изоэнтальпийный процесс, при котором  = 0 возможен только при t м = 0.

6. Влажный воздух увлажняется и охлаждается до точки 7. В этом случае угловой коэффициент  7 < 0, т.к. J 7 – J 1  0, a d 7 – d 1 > 0. Такой процесс протекает в форсуночных камерах орошения при контакте воздуха с охлажденной водой, имеющей температуру выше точки росы обрабатываемого воздуха.

7. Влажный воздух охлаждается при постоянном влагосодержании до параметров точки 8. Так как d = d 8 – d 1 = 0, a J 8 – J 1 < 0, то  8 = -. Процесс охлаждения воздуха при d = const происходит в поверхностных воздухоохладителях при температуре поверхности теплообмена выше температуры точки росы воздуха, когда нет конденсации влаги.

8. Влажный воздух охлаждается и осушается до параметров точки 9. Выражение углового коэффициента в этом случае имеет вид:

Охлаждение с осушкой происходит в камерах орошения или в поверхностных воздухоохладителях при контакте влажного воздуха с жидкой или твердой поверхностью, имеющей температуру ниже точки росы.

Отметим, что процесс охлаждения с осушкой при непосредственном контакте воздуха и охлажденной воды ограничен касательной, проведенной из точки 1 к кривой насыщения  = 100%.

9. Глубокая осушка и охлаждение воздуха до параметров точки 10 происходит при прямом контакте воздуха с охлажденным абсорбентом, например, раствором хлористого лития в камерах орошения или в аппаратах с орошаемой насадкой. Угловой коэффициент  10 > 0.

10. Влажный воздух осушается, т.е. отдает влагу, при постоянной энтальпии до параметров точки 11. Выражение углового коэффициента имеет вид

.

Такой процесс можно осуществить с помощью растворов абсорбентов или твердых адсорбентов. Заметим, что реальный процесс будет иметь угловой коэффициент  11 = 4,186t 11 , где t 11 - конечная температура воздуха по сухому термометру.

Из рис. 3. видно, что все возможные изменения состояния влажного воздуха располагаются на поле J -d диаграммы в четырех секторах, границами которых являются линии d = const и J = const. В секторе I процессы происходят с увеличением энтальпии и влагосодержания, поэтому значения  > 0. В секторе II происходит осушение воздуха с увеличением энтальпии и значения  < 0. В секторе III процессы идут с уменьшением энтальпии и влагосодержания и  > 0. В секторе IV происходят процессы увлажнения воздуха с понижением энтальпии, поэтому  < 0.

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.

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 .