Смешение объемов воздуха с различными начальными состояниями

При расчете процессов смешения необходимо иметь в ниду, что:

1) геометрическим местом точек, изображающих все воз-
можные состояния смеси, является прямая АБ, соединяющая
эти точки (рис. 10);

2) точка С, характеризующая состояние данной смеси, лет
жит на линии смешения на расстоянии от точек А и Б, обрат-
но пропорциональном долям массы воздуха соответствующих
состояний в смеси, т. е.

СБ:СА = (21)

где g_a, g_b, и g_c —соответственно массы (в кг) воздуха, находящегося в состояниях А и Б, и их сумма.

Из теплового и влажностного балансов смеси определяются параметры точки смеси

Jc (G_A +G_B) = J_AG_A + J_BG_B и (22)

d_C(G_A+G_Б) = d_AG_A+d_БG_Б, (23)

откуда и

при m = G_Б,:G_A.

J_c и d_c являются координатами точки смеси, делящей отрезок А—Б на части в отношении m = G_Б : С_А. Температура смеси определяется из уравнения (7), в котором J_c и d_c известны.

В случае перенасыщения влагой смеси двух объемов воздуха линия смешения может пересекать линию φ = 100% (линия X—Г на рис. 10); отдельным значениям отношения Gx /G_Г могут соответствовать положения точки смешения на линии ХГ, лежащие ниже кривой насыщения.

При этом часть водяного пара, содержащегося в смеси, конденсируется. Образовавшиеся капли воды выпадут и унесут с собой количество тепла, соответствующее их энтальпии, а выделившаяся теплота их испарения приведет к некоторому подогреву воздуха. Точка О', характеризующая состояние смеси, переместится после этого в новую точку О на линии φ = 100%.

Если пренебречь незначительным различием температур влажного воздуха в состояниях О" и О, то конечная энтальпия смеси при φ = 100% может быть определена из условия:

J_o= J_o′ - 0,001 (d_o'– d₀) t₀ кДж/кг.

В это уравнение входят две неизвестные величины: d₀ и J₀; его решение возможно только методом последовательного подбора искомых значений с помощью J—d диаграммы.

Практически количество выпадающей влаги настолько незначительно, что можно пренебречь различием значений J₀ и J₀' и за конечное состояние смеси принимать точку О", лежащую на пересечении линий J₀' и φ = 100%.

Пример 9

Воздух с параметрами =16°, =5,4г/кг смешивается с воздухом, имеющим = , =12,6 г/кг. Определить параметры смеси при =745 мм рт. ст., если количество воздуха состояния А=12000 кг/ч, а состояния Б — 18000 кг/ч. Наносим на J-d диаграмму точку А и Б, соединяем прямой (рис. 10), на которой и пропорции АС:СБ = 1,5:1 находим местоположение точки C: t_c= 20°C, d_c= 9,7 г/кг.

Пример 10

Наружный воздух с параметрами (t_х = –19°, J_х = 4,3 –18 кДж/кг смешивается с воздухом, имеющим параметры t_r = 18,9°, φ_г = 95%. Определить параметры смеси, если наружный воздух имеет G_x = 10000 кг, а воздуха состояния Г в 2 раза больше; Р_б = 745 мм рт. ст.

На линии смеси в пропорции ХО': О'Г = 2:1 находим местоположение точки О' Как видно из рис. 10, точка О' находится ниже линии насыщения φ=100%. Следовательно, при смешивании будет происходить частичная конденсация пара из воздуха в виде тумана и росы. Из уравнения луча процесса следует

Это уравнение можно решить при помощи J—d диаграммы. Для этого на кривой насыщения находим такую точку с параметрами J₀ и d_o, которая удовлетворяет вышеприведенному уравнению.

Определяем параметры точки О': d₀'= 9,2 г/кг, J₀'=30,17 кДж/кг и параметры точки О, характеризующей в действительности состояние смеси: d_o = 7,9 г/кг, J_o = 30,1 кДж/кг, t₀ = 9,8C°.