Влажный воздух. параметры влажного воздуха

Из чего состоит диаграмма влажного воздуха

Начнем с того, что детально ознакомимся с каждой составляющей диаграммы. Так выглядит Id диаграмма:

Теперь изучим ее подробнее:

Влажность

Дуги выходящие из левого угла обозначают относительную влажность воздуха φ,%. Чтобы понять чем относительная влажность отличается от влагосодержания посмотрим на эту формулу φ= (d/d_max)·100%. То есть относительная влажность- это соотношение количества влаги, которое находится в воздухе к максимально возможному количеству влаги. Половина, что находится выше дуги 100%, отвечает за насыщенное состояние, а все что ниже  за перенасыщенное.

Вертикальные линии находящиеся на I-d диаграмме отвечают за влагосодержание d, г/кг (это одно из составляющих названия диаграммы). Это значение показывает грамм пара содержится в килограмме воздуха, а значение влагосодержания пишется внизу диаграммы (это 5.0, 10.0 и т.д.)

Температура

Далее рассмотри линии изображающие значение температуры Т,°С. На I-d диаграмме температуру изображают наклонными линиями, а значения температуры находятся в левой стороне диаграммы:

Энтальпия

Последняя составляющая Id диаграммы и вторая составляющая ее названия это энтальпия І, кДж/кг. Энтальпия –это количество тепла, находящееся в 1 кг воздуха. Как и температура, она изображается наклонными линиями, но они опускаются сверху вниз. Значение энтальпии пишется на самих линиях.

Ну а дальше если соединить их все вместе мы получим вот такую сокращенную диаграмму влажного воздуха, которую еще именуют и-д диаграммой (id диграмма):

2.7. Параметры влажного воздуха

Сухим
воздухом называется воздух, не содержащий
водяных паров. В атмосферном воздухе
всегда содержится некоторое количество
водяного пара.

Влажным
воздухом называется смесь сухого воздуха
с водяным паром.

Абсолютная
влажность воздуха –
количество водяного пара, содержащееся
в 1 м3
влажного воздуха. Она обозначается
через 
_П
и измеряется в кг/м3
или г/м3.
Иначе говоря, она представляет собой
плотность водяного пара в воздухе: 
_П=Р_П/(R_ПТ).
Очевидно, что 
_П=М_П/V,
где V – объем влажного воздуха массой
М.

Относительной
влажностью воздуха называется
отношение абсолютной влажности воздуха
в данном состоянии к абсолютной влажности
насыщенного воздуха) при той же
температуре:

где
Р_Н
– давление насыщенного водяного пара
при данной температуре влажного воздуха,
определяется по таблице Приложения II.

Можно
отметить два характерных состояния
воздуха по величине 
:

<100 %, при этом Р_П<Р_Н
и водяной пар перегретый, а влажный
воздух ненасыщенный;

=100 %, при этом Р_П=Р_Н
и водяной пар сухой насыщенный, а влажный
воздух насыщенный.
Температура, до
которой необходимо охлаждать ненасыщенный
влажный воздух, чтобы содержащийся в
нем перегретый пар стал сухим насыщенным,
называется температурой точки росы t_Н.

2. 8. Определение основных параметров и характеристик влажного воздуха по hd – диаграмме

Впервые
hd – диаграмма для влажного воздуха была
предложена проф. Л.К. Рамзиным. В настоящее
время она применяется в расчетах систем
кондиционирования, сушки, вентиляции
и отопления.
Принцип
построения
В
hd – диаграмме (рис. 2.1) по оси абсцисс
откладывается влагосодержание d, г/кг
сухого воздуха, а по оси ординат – удельная
энтальпия влажного воздуха h, кДж/кг
сухого воздуха. Для более удобного
расположения отдельных линий, наносимых
на hd – диаграмму, она строится в
косоугольных координатах, в которых
ось абсцисс проводится под углом 135° к
оси ординат.

При
таком расположении осей координат линии
h=const, которые должны быть параллельны
оси абсцисс, идут наклонно. Для удобства
расчетов значения d сносят на горизонтальную
ось координат.

Линии
d=const идут в виде прямых параллельных
оси ординат, т.е. вертикально. Кроме
того, на hd.-диаграмме наносят изотермы
t_С=const,

t_M=const
(штриховые линии на диаграмме) в линии
постоянных значений относительной
влажности (начиная от. 
=5% до 
=100%). Линии постоянных значений
относительной влажности 
=const строят только до изотермы 100° , т. е.
до тех пор, пока парциальное давление
пара в воздухе Р_П
меньше атмосферного давления .

расположена
выше этой линии –область ненасыщенного
влажного воздуха, в котором пар находятся
в перегретом состоянии. Часть диаграммы
ниже линии 
Кривая постоянной относительной
влажности 
=100% делит всю диаграмму на две части. Та
ее часть, которая =100% – область насыщенного
влажного воздуха.

Так
как при 
=100% показания сухого и мокрого термометров
одинаковы, t_C
=t_M,
то изотермы t_C=t_M=const
пересекаются на линии 
=100%.

Чтобы
найти на диаграмме точку, соответствующую
состоянию данного влажного воздуха,
достаточно знать два его параметра из
числа изображенных на диаграмме. При
проведении эксперимента целесообразно
использовать те параметры, которые
проще и точнее измеряются в опыте. В
нашем случае такими параметрами являются
температура сухого и мокрого термометров.

Рис
.2.1 hd – диаграмма для влажного воздуха

Зная
эти температуры, можно найти на диаграмме
точку пересечения соответствующих
изотерм. Найденная таким образом точка
определит состояние влажного воздуха
и по hd – диаграмме можно определить все
остальные параметры воздуха: влагосодержание
– d; относительную влажность – 
, энтальпию воздуха – h; парциальное
давление пара – Р_П,
температуру точки росы – t_М.

Hd- диаграмма влажного воздуха. Методика решения инженерных задач с ее использованием.

В hd – диаграмме (рис.) по оси абсцисс откладывается влагосодержание d, г/кг сухого воздуха, а по оси ординат – удельная энтальпия влажного воздуха h, кДж/кг сухого воздуха. Для более удобного расположения отдельных линий, наносимых на hd – диаграмму, она строится в косоугольных координатах, в которых ось абсцисс проводится под углом 135° к оси ординат. При таком расположении осей координат линии h=const, которые должны быть параллельны оси абсцисс, идут наклонно. Для удобства расчетов значения d сносят на горизонтальную ось координат.

Линии d=const идут в виде прямых параллельных оси ординат, т.е. вертикально. Кроме того, на hd.-диаграмме наносят изотермы tС=const, tM=const (штриховые линии на диаграмме) в линии постоянных значений относительной влажности (начиная от. j =5% до j =100%). Линии постоянных значений относительной влажности j =const строят только до изотермы 100° , т. е. до тех пор, пока парциальное давление пара в воздухе РП меньше атмосферного давления Р. В тот момент, когда РП станет равным Р, эти линии теряют физический смысл, что видно из уравнения (10), в котором при РП=Р влагосодержание d=const.

Кривая постоянной относительной влажности j =100% делит всю диаграмму на две части. Та ее часть, которая расположена выше этой линии –область ненасыщенного влажного воздуха, в котором пар находятся в перегретом состоянии. Часть диаграммы ниже линии j =100% – область насыщенного влажного воздуха.

Так как при j =100% показания сухого и мокрого термометров одинаковы, tC=tM, то изотермы tC=tM=const пересекаются на линии j =100%..

Чтобы найти на диаграмме точку, соответствующую состоянию данного влажного воздуха, достаточно знать два его параметра из числа изображенных на диаграмме. При проведении эксперимента целесообразно использовать те параметры, которые проще и точнее измеряются в опыте. В нашем случае такими параметрами являются температура сухого и мокрого термометров.

Зная эти температуры, можно найти на диаграмме точку пересечения соответствующих изотерм. Найденная таким образом точка определит состояние влажного воздуха и по hd – диаграмме можно определить все остальные параметры воздуха: влагосодержание – d; относительную влажность – j , энтальпию воздуха – h; парциальное давление пара – РП, температуру точки росы – tМ.

14. Водяной пар, основные законы и определения. Процесс парообразования при р=конст.

15 hs-диаграмма водяного пара ее использование при расчетах процессов изменения его состояния.

кривые с параметрами v,p,t:=изохоры, изобары и изотермы. Кривые стенпени сухости обозначаются х.после пересечения пограничной кривой степени сухости х=1 влажный насыщенный пар переходит в состояние перегретого пара. Чтобы определить кол во теплоты расходуемой на преобразование 1 кг пара нужно определить нахождение на диаграмме положения точек , которым соответствуют характеристики р и х в состоянии влажного насыщенного пара такую же операцию проделать и с состоянием перегретого пара, после чего определить кол во теплоты как Q=h3-h2

16 Второй закон термодинамики, его основные формулировки. Принцип возрастания энтропии.

Формул. Клаузиса : самопроизвольный процесс передачи теплоты возможен при переносе теплоты от более нагретого тела менее нагретому телу.

Формул. Осфальда : невозможно создать вечный двигатель 2 рода( двигатель, который всю полученную теплоту может преобразовать в работу без энергетических потерь).

Формул для тепловых машин: для получение работы в тепловой машине необходимо иметь как минимум 2 тела: источник с более высокой темпер. И теплоприемник с более низкой температурой.

Принцип возрастания энтропии. Рассмотрим некот изолиров теромодинам систему, в котор находятся 2 тела, причем температ первого тела выше темпер второго (Т1>T2). Изменение энтропии 1 тела ds=-dq1/t1, а изменение энтропии 2 тела ds=dq2/t2.энтропия все термодинам системы равна ds= ds1+ ds2= – dq1/t1+dq2/t2=dq(1/t2+1/t1).следовательно при протекании необратимых процессов в изолир системе ds>0.при протекании обратим процессов в изолир системе =0, для изолир систем в обратим сист нтропия больше или равно 0.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Рабочая программа дисциплины “Теплотехника” (Общие методические указания к изучению дисциплины. Контрольные тесты для проверки знаний студентов), страница 8

1.7. Влажный воздух. H,d-диаграмма влажного воздуха.

Влажный
воздух представляет собой смесь сухого воздуха и водяного пара.
Для него применимы законы идеального газа и соотношения для газовых смесей.
Знание его свойств необходимо для понимания и расчета сушилки, систем
отопления, вентиляции и кондиционирования. Обычно в этих системах воздух
находится под давлением р_б,
мало отличающимся от атмосферного, поэтому по закону Дальтона:

р_б
= р_в + р_п
где
р_в и р_п
– парциальные давления, соответственно сухого воздуха и водяного пара.

Различают
три характерных состояния влажного воздуха.

1.
Насыщенный – содержит максимальное количество водяного пара при данной
температуре (смесь сухого воздуха и насыщенного пара).

2.
Ненасыщенный – не содержит максимального количества водяного пара (смесь
сухого воздуха и перегретого пара).

3.
Пересыщенный – состояние, когда в смеси с воздухом находится сухой насыщенный
пар и равновесная влага в виде водяного или ледяного тумана.

Если
насыщенный воздух охлаждать при постоянном р, то при некоторой температуре он
станет насыщенным. Это температура называется температурой точки росы
t_р. Понижение температуры воздуха ниже t_р
вызывает конденсацию водяного пара (образуется туман, выпадает роса).

Основными
характеристиками влажного воздуха являются.

1.
Относительная влажность φ- определяет степень насыщенности воздуха водяным
паром:

где ρ_п – плотность пара при данном состоянии воздуха; ρ_max
– максимально возможная плотность пара.
Для насыщенного воздуха φ > 1 или 100%, для насыщенного φ <1.

2.
Абсолютная влажность D(r) – определяет массу водяного пара, содержащегося в 1 м₃ влажного воздуха.

3.
Влагосодержание воздуха d, г/кг с.в, – отношение массы водяного пара к
единице массы сухого воздуха, содержащегося во влажном воздухе:

4.
Энтальпия влажного воздуха H, кДж/кг – выражается суммой энтальпий сухого
воздуха h_в и содержащегося в нем водяного пара h_п:

H,d-диаграмма
влажного воздуха. Параметры влажного воздуха определяются по H,d – диаграмме,
разработанной профессором Л.К. Рамзиным в 1918 г.

В
основу построения диаграммы (рис. 29) положена косоугольная система координат.
По оси абсцисс отложено влагосодержание d, а по оси ординат – энтальпия
влажного воздуха Н. Координатные оси проведены под углом 1350, однако для
удобства значения d снесены на вспомогательную ось, проходящую под углом 900
к оси энтальпии. Кривыми линиями на диаграмме показаны значения φ. Линии
постоянных (t, Н, φ) построены на основе решения предыдущего уравнения. Зная
два параметра воздуха можно найти остальные.

Диаграмма
строится для определенного барометрического давления Р=99,3
кПа. В общем случае состояние влажного воздуха изменяется политропно (т.е.
изменяется его тепло-влагосодержание) поэтому процесс может быть представлен
в виде:

Это тепловлажностное отношение, выражает количество теплоты, усвоенной
воздухом к изменению влаги. На полях диаграммы нанесены линии (лучи) ε=const
.

Рассмотрим
некоторые примеры расчетов различных процессов.

Процесс
нагрева и охлаждения. Нагрев воздуха происходит при d=const. Процесс
1-2.(Рис.30).

Количество
теплоты, необходимой для нагревания воздуха, определяется по формулам:

где L – количество воздуха, кг/ч.

Охлаждение
воздуха при d=const – обратный процесс 2-1.
Δd=d₁-d₄ – осушение (частичное).

Рисунок
29. H,d – диаграмма влажного воздуха.

Процесс
увлажнения и осушения. Процесс адиабатного увлажнения (мелко
распыленной водой) изображается линией 1-2 (рис. 31).

Количество
влаги, усваиваемой 1 кг воздуха:

Теплота
на испарение влаги поступает из воздуха и в него же возвращается с паром,
поэтому H=const. Температура понижается, а влагосодержание растет. Обратный
процесс 2-1осушение (обычно сорбентами).

Увлажнение
воздуха водяным паром – политропный процесс, протекает с ростом Н и d.
Направление процесса 3-4 определяется наклоном луча ε . Процесс 4-3
осушение(политропное).

Процесс
смешивания. Воздух в состоянии 1(t₁,
φ₁) (рис. 32) смешивается с воздухом в состоянии 2(t₂,
φ₂). Параметры смеси (т. 3) могутбыть найдены по формулам:

Рисунок
30. Процесс нагрева и охлаждения.

где М₁, М₂, М₃ – количество сухого воздуха в соответствующих компонентах и в
смеси.

Рисунок
31. Процесс увлажненияи осушения.

Или по правилу рычага:

При
смешивании воздуха двух различных состояний может получиться процесс с
конденсацией некоторого количества влаги (процесс 4-5). Переход смеси в
устойчивоесостояниеи осушения. происходит при t_м=const,
а d₆ – d₇
определяет количество конденсирующейся влаги (т.6).

Рисунок
32. Процесс смешивания.

Процессы на I-d диаграмме влажного воздуха

Построение процессов изменения состояния воздуха на I—d диаграмме

Нагрев

Воздух нагревается ( d=const, t увеличивается, φ уменьшается, І увеличивается). Например, воздух с температурой 20°С и влажностью 60% нагревают до 35°С и необходимо определить параметры нагретого воздуха. Для этого с точки А (t=20°C,φ=60%) проводим параллельную линию к d до пересечения ею линии соответствующей 35°С. Дальше за уже известным алгоритмом определяем параметры воздуха в точке В: t=35°C, φ=25%, I=57 кДж/кг, d=5 г/кг.

Охлаждение

Далее построим процесс охлаждения воздуха (d=const, t уменьшается, φ увеличивается, І уменьшается). Для этого возьмем ту же точку А и с нее опустим отрезок параллельно линии d до пересечения с линией необходимой нам температуры, пусть это будет 15°С. Параметры охлажденного воздуха будут в т. В : t=15°C, φ=80%, I=37кДж/кг, d=5г/кг.

Увлажнение

Процесс увлажнения воздуха бывает двух видов: адиабатное и изотермическое. Мы на одной диаграмме рассмотрим эти 2 процесса. Берем уже приевшуюся нам точку А и для начала построим процесс адиабатного увлажнения (d увеличивается, t уменьшается, φ увеличивается, І=const):

1. Для этого из точки А опускаем отрезок параллельно линии І до пересечения с дугой необходимой влажности, в нашем случае до дуги φ=100% и ставим точку В и определяем параметры воздуха в этой точке за уже известным алгоритмом.
2. Построим процесс изотермического увлажнения (d увеличивается, t=const , φ увеличивается, І увеличивается). Из точки А проводим отрезок параллельный линии t=const до дуги необходимой влажности. Далее находим параметры воздуха в точке С.

Аналогично происходит построение процесса осушения , только отрезок идет в сторону уменьшения влажности.

Смешивание

Очень часто необходимо определить параметры воздуха, после смешивания воздуха с одними параметрами с воздухом с другими. Для этого также с успехом используют I-d диаграмму. Давайте рассмотрим процесс смешивания на примере.

Пример. Внешний воздух в холодный период года с температурой -12°С , энтальпией -10 кДж/кг и расходом 7000 кг/час смешивается с воздухом внутри помещения с температурой 20°С, влажностью 65% и расходом 8400 кг/час. Определить параметры смешанного воздуха.

Для этого на диаграмме находим точки соответствующие параметрам внутреннего и наружного воздуха и обозначаем их как т. А (t=-12°, І =-10 кДж/кг) и В (t=20° , φ=65%) и соединяем их между собой .

Далее для определения параметров в точке С необходимо линейкой измерить длину отрезка АВ. И не забываем о соотношении М_А/М_В=ВС/АС. Теперь необходимо решить систему уравнений:

Длина нашего отрезка 146 мм, то есть ВС+АС =146, тогда АС=146-ВС. Подставляем значение ВС  в второе уравнение: (146-ВС)/ВС =7000/8400, после решения уравнения получаем ВС=66 мм , а АС=80мм. Отмеряем от точки А 80мм и ставим точку С. Вот мы и нашли с вами т. С (d=7,8 г/кг , t=12,5° , φ=85%, І =32кДж/кг).

Надеемся наша статья принесла вам пользу и теперь у вас не будет проблем с построением процессов изменения параметров воздуха. А о построении процессов обработки воздуха кондиционеров вы можете ознакомится в следующей статье.