книги / Отопление и вентиляция

то

ставлена так называемая 1 — d-диаграмма, широко используемая при расчетах кондиционирования воздуха, сушки и других про­

деляющие тепловлажностное состояние воздуха, это /, d, t, <р, рп. Диаграмма / — d приведена на рис. ХИЛ. Диаграмма построена в косоугольной системе координат. Такая система позволяет рас­ ширить область ненасыщенного нлажного воздуха и поэтому делает ее удобной для построений процессов. По оси ординат отложено теплосодержание воздуха / в ккал/кг с. ч., по оси абсцисс под уг­ лом 135° к оси I отложено влагосодержание d в г/кг с. ч. Кроме того, на поле диаграммы нанесены линии постоянных температур t и линии постоянных относительных влажностей <р. Внизу располо­ жена шкала, имеющая самостоятельное значение. Она связывает

ренасыщенного состояния воздуха (образование тумана, микрока­ пельки воды во взвешенном состоянии), которая обычно в расче­ тах мало используется.

Каждая точка в поле верхней части диаграммы соответствует определенному тепловлажностному состоянию воздуха. Положение точки может быть определено любыми двумя из пяти (/, d, ty ф, рп) параметров состояния. Остальные три могут быть определены по / — d-диаграмме как производные.

Диаграмма удобна не только для определения параметров со­ стояния воздуха, но и для построений изменения его состояния при нагревании, охлаждении, увлажнении, осушке, смешении и соче­ тании этих явлений.

Пользуясь / — d-диаграммой, легко получить еще два очень важных параметра тепловлажностного состояния воздуха: тем­ пературу точки росы /т.р и температуру мокрого термометра #м.т.

Температура точки росы воздуха / т.р соответствует темпе­ ратуре воздуха, насыщенного водяными парами, при данном влагосодержании. Для получения этой температуры нужно в / — d-диаграмме от точки, соответствующей воздуху данного состояния, провести линию d = const до пересечения с кривой ф = 100%. Проходящая через точку пересечения линия t = const будет со­ ответствовать значению /т.р.

Температура мокрого термометра равна температуре насы­ щенного водяными парами воздуха при данном теплосодержании.

181

XII. 1. Диаграмма тепловлажностного состояния воздуха

182

§ 50. ПРОЦЕССЫ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОГО СОСТОЯНИЯ ВОЗДУХА

В вентиляционном процессе постоянно происходит переход влаж­ ного воздуха из одного состояния в другое. Воздух, подаваемый в помещения приточной вентиляцией, предварительно приготав­ ливается в специальных камерах. Ему придаются определенные кон­ диции (параметры) в результате нагрева или охлаждения, осушки или увлажнения, а также смешиванием воздушных масс различного состояния. Приточный воздух имеет параметры, отличные от воздуха помещения. В связи с этим, вытесняя загрязненный воздух поме­ щения и перемешиваясь с ним, приточный воздух обладает способ­ ностью ассимилировать избыточное тепло, влагу или подогревать и увлажнять воздух помещения.

Все возможные изменения состояния воздуха могут быть изобра­ жены и прослежены в / — d-диаграмме.

Процессы нагрева и охлаждения. Простейшим является процесс нагрева, при котором воздух получает только так называемое яв­ ное или сухое тепло в результате контакта с сухой нагретой по­ верхностью. В этом процессе влагосодержание воздуха остается

183

неизменным, поэтому в / — d-диаграмме процесс нагрева просле­ живается снизу вверх по линиям d = const. Если воздух с парамет­ рами точки 1 {tly фх) нагревать в калорифере, то этот процесс изо­ бразится прямой, проведенной вертикально вверх из точки 1 по линии dx = const (рис. ХП.З). Чем больше тепла передается воз­ духу, тем больше он нагревается и тем выше по линии dx = const будет расположена точка, соответствующая конечному состоянию

Таким образом, простейший процесс охлаждения воздуха прак­ тически осуществляется при контакте с холодной поверхностью до температуры /т.р.

Процессы нагрева и охлаждения являются изовлажностными процессами. Они протекают при d = const и могут быть рассчитаны

где At — изменение температуры воздуха при изменении его теп­ лосодержания на А/.

Процессы адиабатического увлажнения. Тонкий слой воды или ее мелкие капельки при контакте с воздухом приобретают тем­ пературу, равную температуре мокрого термометра. При контакте

184

воздуха с водой, имеющей такую температуру, происходит процесс адиабатического увлажнения воздуха. Б этом процессе теплосодер­ жание воздуха остается неизменным. В / — d-диаграмме этот про­ цесс можно проследить по линиям / = const (рис. XII.4.). Если воздух состояния точки 1 будет находится в контакте с водой, кото­ рая имеет температуру мокрого термометра воздуха /M.Ti, то его состояние будет изменяться по линии 1г = const, например до точ­ ки 2, если воздух ассимилирует Adxa влаги на 1 кг сухой части воз­ духа. Предельное состояние воздуха в этом процессе соответствует

термический процесс увлажнения воздуха паром в / — d-диаграмме можно проследить по линиям t = const. При подаче пара в воздух с параметрами, определяемыми точкой 1 (см. рис. XII.4), его со­ стояние будет изменяться по линии tx = const. После увлажнения воздуха состояние может соответствовать произвольной точке, например 4, на этой изотерме при ассимиляции Ad2, влаги (см. ри­ сунок). При увлажнении паром с температурой t± предельное со­ стояние воздуха в этом процессе будет соответствовать точке 5 пересечения с ф = 100%.

В вентиляционной практике используют процесс увлажнения воздуха острым паром. В этом случае пар имеет обычно темпе­ ратуру более 100° С, т. е. значительно отличающуюся от темпера­ туры воздуха. В текстильном производстве применяют метод мест­ ного доувлажнения. В воздухе помещения пневматическими фор­ сунками распыляют воду, мелкие капли которой полностью испа­ ряются, находясь во взвешенном состоянии в воздухе. На полное испарение капель расходуется избыточное тепло помещения. В ре­ зультате температура воздуха помещения остается неизменной, поэтому можно считать, что такой процесс местного доувлажнения идет по линии, соответствующей изотерме помещения.

ответствовать политропическому направлению луча процесса, но эти отклонения обычно незначительны.

где Д/ соответствует изменению влагосодержания в этом процессе на величину Ad.

Политропические процессы тепло- и влагообмена. Многие из­ менения состояния воздуха в вентиляционном процессе связаны

содновременным поступлением в воздух или отнятием от него тепла

ивлаги. Такое изменение состояния воздуха происходит в поме­ щениях, где одновременно выделяются явное тепло и водяные пары, а также в специальных установках, где воздух одновременно ох­ лаждается и осушается, и во многих других случаях. При произ­ вольном соотношении ассимилированных количеств тепла и влаги изменения состояния воздуха можно изобразить в / — d-диаграм­ ме линиями, имеющими то или иное направление. Если потоку воз­

Отношение правых и левых частей уравнений (X II.18) и (X II.19) есть показатель направления луча процесса изменения состояния воздуха в / — d-диаграмме, обычно обозначаемый е, т. е.

- ^ - = — =е . (XII.20)

Отношение Q к W в этом уравнении связано с определенным отно­ шением Д/к Ad. Последнее соответствует приращениям ординаты и абсциссы в / — d-диаграмме, а поэтому их отношение определяет

186

угол наклона прямой, по которой будет протекать процесс изменений состояния воздуха. Эта прямая назьюается лучом процесса, а ее угол наклона к оси абсцисс определяет показатель направления или угловой коэффициент луча процесса е.

Если на I — d-диаграмме провести два параллельных между собой отрезка 1—2 и 3—4, то, как это видно из подобия треуголь­ ников (рис. XII.5), для них будут оди­

наковыми отношения

луча изменения состояния воздуха этого процесса можно опреде­ лить, проведя параллельную прямую, проходящую через начало координат. Отсчет е нужно снять по делению, через которое пройдет эта параллельная прямая.

Изменения состояния воздуха в помещении при его обработке в камере и во всех других случаях сводятся к изменению его теп­ лосодержания и влагосодержания. Зная начальное состояние и ко­ личество G сухой части воздуха, величину полных теплопоступлений Q и влагопоступлений W в воздух, можно, пользуясь показа­ телем е и / — d-диаграммой, определить конечные параметры воздуха. В другом случае неизвестными, при прочих известных дан­ ных, могут быть: количество воздуха, или полное количество тепла, или количество влаги и т. д. Политропический процесс с произволь­ ным показателем е включает в себя все возможные процессы изме­ нения тепловлажностного состояния воздуха. Нетрудно видеть (рис.ХП.6), что изовлажностный процесс нагрева соответствует

7В* 187

значению

Величина е для изотермического про­ цесса приближенно с учетом формулы (XII. 17) равна:

0,605Ad

: 0,605. (XII.25)

Ad

Произвольное значение г в политропическом процессе приближенно можно рассчитать, пользуясь формулой

Процессы смешивания. В вентиля­ ционном процессе часто бывают случаи, когда к наружному воздуху, подавае­ мому в помещение, подмешивается внутренний (происходит рециркуляция внутреннего воздуха). Возможны и дру­ гие случаи, связанные со смешиванием масс воздуха разного состояния. Про­ цесс смешивания воздуха в / — d-диа­

грамме изображается прямой, соединяющей точки состояния воздуха смешиваемых масс. Точка смеси всегда располагается на этой прямой и делит ее на отрезки, обратно пропорцио­ нальные смешиваемым количествам воздуха. Если смешать воз­ дух состояния 1 (рис. XII.7) в количестве Gb с воздухом со-

Таким образом, чтобы найти точку смеси, нужно прямую 1—2 или ее проекции разделить на п + 1 частей и отложить от точки 2 одну часть, оставив п частей до точки 1. Такое построение опре­ делит положение точки смеси. Возможен случай, когда точка смеси

188

шения параметров воды и воздуха. Можно рассмотреть несколько характерных случаев изменения состояния воздуха при контакте с водой, имеющей разную температуру. Проведем рассмотрение для воздуха, начальное состояние которого соответствует точке А

лаждение воздуха. Явное тепло воздуха отдается воде при неизмен­ ном его влагосодержании. При ^воды < tT,p а (точка 7) происходит охлаждение и осушка воздуха. Вода охлаждает воздух и забирает скрытое тепло, выделяющееся при конденсации водяных паров на

ееповерхности, а также тепло явного теплообмена с воздухом.

Врасчете обычно нужно знать параметры воздуха после его контакта с водой и температуру воды, которая обеспечит заданное направление луча процесса. Конечные параметры воздуха обычно, как было сказано, определяют точкой пересечения луча процесса

изменения состояния воздуха, характеризуемого параметрами /, d и 8, с линией ф = 95%. Температура (промежуточная, условная) воды определится точкой пересечения этого луча с линией ф = = 100%. Параметры точек пересечения легко определить графи­ ческими построениями в / — d-диаграмме, как это показано на рис. XII.9. Они могут быть легко определены и по приближенным формулам.

№