Определение температуры точки росы и построение процессов нагрева, охлаждения и охлаждения с осушением
При известном значении e для определения конечных параметров воздуха в вентиляционном процессе необходимо иметь 2 любых параметра начальных условий и 1 параметр конечных условий ( или наоборот). На рис.2.11. представлена последовательность построения. Шкала e на некоторых i – d диаграммах находится сверху, справа и снизу за полем диаграммы, на других – в виде окружности (рис.2.11.). При известных t (цифра1) и d (2) определяют положение точки Н (3). Соединяют точку 0 на оси ординат (4) с известным значением e (5) и получают направление луча процесса. Проводят изотерму (6), отвечающую конечным условиям. Через точку Н проводят линию, параллельную линии 4-5, до пересечения с изотермой конечной точки и получают точку К. Направление луча процесса указывают стрелкой. Два параллельных луча имеют одинаковые значения углового коэффициента e.
Величина e изменяется от - ¥ до +¥. Изменение величины e можно предемонстрировать на рис.2.12. Через точку Н на i – d диаграмме проводят окружность произвольного радиуса, а также линии i =const и d=const до пересечения с этой окружностью (точки К 1, К 2, К 3 и К4). В интервале К 1- К 2 e изменяется от +¥ до 0, от К 2 до К 3 - от 0 до - ¥ , от К 3 до К4 – от - ¥ до 0, от К4 до К 1 -от 0 до +¥.
Процесс Н 1К 1 ( рис.2.10.) - процесс нагревания воздуха при контакте с сухой нагретой поверхностью, происходящий в калориферах СВ и воздухонагревателях СКВ и связанный с передачей только явной теплоты. В процессе Н2К2происходит охлаждение воздуха при контакте с сухой охлажденной поверхностью (поверхностные воздухоохладители), при этом воздух отдает только явную теплоту. Предельной точкой в этом процессе является точка пересечения с j=100% ( tр ). Дальнейшее охлаждение связано с отдачей не только явной, но и скрытой теплоты и процесс идет вниз по j=100% (К2К3). В конечном итоге такой процесс может быть представлен как политропический процесс Н2К3. Для расчета процессов нагрева и охлаждения можно использовать формулу:
Dt / Dd @ 0.98 (2.16.)
Рис.2.11
Построение луча процесса
Процессы нагревания и охлаждения называют изовлажностными.
Процесс изоэнтальпийного увлажнения при i=const (НК2) осуществляется в камерах орошения при контакте с мелкодисперсной рециркуляционной водой, которая приобретает температуру, равную температуре воздуха по мокрому термометру (рис.2.12). Может также осуществляться при контакте с орошаемым водой пористым слоем, имеющим развитую поверхность
Угловой коэффициент изоэнтальпийнного процесса e=0 (рис.2.12.). На этом процессе построена работа аспирационного психрометра, предназначенного для определения температуры сухого(1) и мокрого (2) термометров и в конечном итоге относительной влажности точки А(4). Для расчета изоэнтальпийного процесса может быть использована формула:
Dt / Dd @ 2.45 (2.17.)
Процесс изотермического увлажнения (рис.2.13) может быть осуществлен в местном автономном кондиционере с паровым увлажнителем. Если к ненасыщенному водяными парами воздуху подмещивать пар при атмосферном давлении, то процесс на i – d диаграмме изображается прямой, приблизительно совпадающий с изотермой, проведенной из начальной точки.
Температура смеси будет оставаться постоянной до состояния полного насыщения, после чего пойдет по j=100% (например, до точки К1) и температура смеси повысится. Это можно объяснить следующим образом. Если к воздуху, имеющему температуру t1, подмешивается пар с той же температурой, то пока не наступит полное насыщение воздуха температура смеси будет неизменной. При этом энтальпия пара определяется по формуле:
i п‘ = 2500 +1.8 t1 (2.18)
Если температура пара отлична от температуры воздуха, то энтальпия пара будет :
i п’’ = 2500 +1.8 t2 (2.19)
Т.к. разность ( i п’’ - i п’ ) = 1.8 (t2 - t1 )<< 2500, то процесс практически не будет отклоняться от изотермы.
В СКВ используется увлаженение острым паром при t = 100о С, что существенно выше температуры воздуха. Однако, явная теплота пара, ассимилируемого воздухом, незначительна. Изменение энтальпии воздуха определяется, в основном, скрытой теплотой водяного пара. В связи с этим температура повышается несущественно, т.е. процесс практически идет изотермически. Процессы изотермического увлажнения можно рассчитать по формуле:
e= Di / Dd @ 2.53 (2.20.)
Рис.2.12
Политропический процесс связан с изменением всех параметров воздуха (рис.2.14). Любой из этих процессов можно рассчитать по формуле:
Dt / Di @ 0.98 - 2.45 / e (2.21.)
Рис.2.13
Построение процесса изотермического увлажнения
Также просто на i – d диаграмме решаются вопросы смешивания воздуха, которые могут иметь место при его обработке. Например, наружный воздух смешивается с внутренним (рециркуляция) для уменьшения потребления теплоты, холода и влаги.
Процесс смешивания на i – d диаграмме изображается прямой, соединяющей точки, соответствующие состояниям смешивающихся масс воздуха. Точка смеси лежит на этой прямой и делит отрезок на части, обратно пропорциональные количествам вступающих в процесс смешения масс воздуха (рис.2.15).
Пусть в процесс смешивания вступает n частей воздуха с параметрами (·)1 и 1 часть воздуха с параметрами (·)2. Тогда положение точки смеси определяется из выражения:
(1-с )/ (c-2) = D i1-c / Dic-2 = D d 1-c / Dd c-2 = G / nG = 1/n
Т.е. для нахождения (·)с надо отрезок 1-2 (или его проекции D i1-2 , D d 1-2 ) разделить на (n +1) часть и от (·)1 отложить 1 часть.
Рис.2.14
Построение политропического процесса
При смешивании ненасыщенного воздуха с параметрами 1 и 2 (рис.2.16) можно получить точку смеси (·)с ниже линии j=100%, т.е. в области перенасыщенного водяным паром воздуха (области тумана, области метастабильного состояния воздуха). Известно, что из метастабильного (переходного) состояния система самопроизвольно стремится к стабильному. Таким образом смесь с параметрами (·)с стремится в более устойчивое положение на кривой насыщения - (·)с1, при этом на каждый кг сухого воздуха в смеси выпадет Dd влаги.
Процесс нагревания и увлажнения воздуха горячей водой в холодный период года приведен на рис.2.17. Использование такого способа позволяет повысить термодинамические показатели процесса нагревания при одновременном увлажнении приточного воздуха.
2.4.4. Общие сведения о процессах тепло- и влагообмена воздуха с водой
Физическая сущность процессов тепло- и влагообмена воздуха с водой рассматривается при изучении дисциплины "Тепломассообмен". С позиций практической реализации эти процессы будут рассмотрены при изучении дисциплины "Кондиционирование воздуха и холодоснабжение". В данном пособии остановимся лишь на общих положениях.
Для тепловлажностной обработки воздуха в СВ и СКВ, как правило, применяют воду. Рассмотрим все возможные процессы взаимодействия воздуха и воды. В упрощенном виде эти процессы могут быть представлены следующим образом. Предполагается, что тонкий слой воздуха у поверхности воды полностью насыщен водяными парами, а температура воздуха равна температуре воды. При этом процессы тепло- и влагообмена воздуха и воды рассматриваются
Рис.2.15
Построение процесса смешивания воздуха
Рис.2.16
К построению процесса смешивания воздуха
Рис.2.17.
Процесс нагрева воздуха горячей водой
как процессы смешивания основного потока и этого тонкого слоя воздуха, насыщенного водяными парами. В процессе теплообмена температура воды изменяется, в связи с чем в расчетах принимаются некоторые промежуточные параметры смеси, полученные на прямой, соединяющей точку, соответствующую состоянию воздуха, с точкой, определяющей температуру воды на j = 100%. Параметры смеси зависят от площади контакта, времени взаимодействия, параметров воздуха и воды. В расчетах учитываются коэффициент орошения (m=Gw/ G ), e и конструктивные особенности аппарата. Точка смеси, определяющая параметры воздуха после обработки, имеет влажность j = 90-95%.
На рис.2.18 представлена область возможных процессов взаимодействия воздуха и воды. От точки Н проведены к кривой j = 100% касательные, ряд характерных линий tн=const, iн=const и dн=const и промежуточные линии.
При tw < tрн воздух охлаждается и осушается. Вода охлаждает воздух и отбирает теплоту, выделившуюся на ее поверхности при конденсации водяных паров. Предельным случаем в этих условиях является прямая НК1.
При tw = tр н (НК2) - сухое охлаждение.
При tрн > tw < tмн- воздух увлажняется и охлаждается. Теплота воздуха идет на испарение воды (например, процесс НК3 ).
При tw = tмн (НК4) – изоэнтальпийное увлажнение воздуха. Теплота для испарения отбирается только от воздуха, но возвращается в воздух в виде скрытой теплоты водяных паров.
При tмн > tw < tн (например, линия НК5 ) – происходит увлажнение и охлаждение воздуха, теплота для испарения воды отбирается от воздуха и воды.
Рис.2.18
Область возможных процессов взаимодействия воздуха и воды
При tw = tн (НК6) – изотермическое увлажнение. На испарение расходуется теплота воды.
При tw> tн (например, линия НК7 ) – происходит увлажнение и нагрев воздуха. Испарение воды происходит за счет ее энтальпии.
Дата добавления: 2015-05-08; просмотров: 1905;