Лекция № 4 Процессы тепло- и влагообмена между воздухом и водой

План

4.1. Процессы обработки воздуха водой

4.2. Фактические процессы изменения состояния воздуха при контакте с водой

4.3. Приближенный аналитический метод расчета изменения тепло- влажностного состояния воздуха в процессе его кондиционирования

4.1. Процессы обработки воздуха водой

П

Рис.III.2. Построение процессов обработки воздуха на J-d-диаграмме

усть точкиА и Б (рис.III.2.) представляют начальное и конечное состояния воздуха. Процесс изменения состояния воздуха изобразится некоторой непрерывной линией АБ, соединяющей эти точки. На рис.III.2. для примера показаны три таких процесса: 1) воздух может быть сначала подогрет (точка Б₁), а затем увлажнен и доведен до конечного состояния в точке Б; 2) воздух сначала может быть увлажнен (точка Б₂), а затем подогрет до конечного состояния в точке Б; 3) воздух подогревается и увлажняется одновременно (прямая АБ).

Возможны семь характерных процессов взаимодействия воздуха с водой постоянной температуры t_W, (рис.III.3). Они представлены семью лучами, лежащими в пределах криволинейного треугольника АБВ, у которого одной стороной является кривая насыщения  = 100 %, а двумя другими – касательные к этой кривой, проведенные из точки А начального состояния воздуха. Любой процесс взаимодействия воздуха с водой постоянной температуры изобразится лучом, находящимся в пределах этого треугольника, так как ни один луч, выходящий из точки А вне треугольника, не может пересечься с кривой  = 100%.

Процесс 1 протекает при t_W < t_p по линии d = const; в этом случае воздух отдает тепло воде, что приводит к снижению температуры воздуха и сопровождается конденсацией влаги, находящейся в воздухе. Процесс характеризуется охлаждением и осушкой воздуха.

Процесс 2 протекает при t_W = t_p по линии d = const. Происходит охлаждение воздуха без конденсации влаги (сухое охлаждение).

Процесс 3 протекает при t_p < t_W < t_м. Здесь тепло, отдаваемое воздухом воде, частично расходуется на испарение воды. Температура воздуха понижается, а влагосодержание его возрастает, т. е. воздух охлаждается и увлажняется.

Рис.III.3. Изображение на J-d-диаграмме

семи возможных процессов взаимодействия воздуха с водой постоянной температуры

При процессах 1, 2, 3 воздух обрабатывается холодной водой с температурой ниже температуры мокрого термометра.

Процесс 4 протекает при t_W = t_м по линии I = const. Воздух охлаждается до t_м, энтальпия его не изменяется, так как тепло, теряемое воздухом при теплообмене с охлаждающей его водой, возвращается в воздух вместе с испарившейся влагой, а влагосодержание увеличивается (процесс изоэнтальпический).

Процесс 5 протекает при t_м < t_W < t_в. Температура воздуха понижается, а тепло и влагосодержание увеличиваются. Воздух будет охлаждаться и увлажняться.

Процесс 6 протекает при t_W = t_в по линии t = const. В этом случае ни воздух, ни вода не изменяют своих температур. Теплообмен между водой и воздухом отсутствует, происходит только его увлажнение (процесс изотермический).

Процесс 7 протекает при t_W > t_в. Происходит передача тепла от воды к воздуху. Воздух нагревается и увлажняется.

При процессах 5, 6, 7 воздух обрабатывается теплой водой с температурой выше температуры мокрого термометра.

При контакте воздуха с водой невозможно осуществить следующие три процесса: осушку и одновременное нагревание воздуха, нагревание воздуха без изменения влагосодержания, осушку воздуха без изменения его температуры. Все эти процессы изображаются линиями, лежащими вне треугольника АБВ и не могут быть осуществлены при непосредственном контакте воздуха с водой. Для получения процессов осушки воздуха при одновременном его нагревании применяется осушка и нагревание воздуха путем контакта его с веществом, обладающим большой абсорбционной способностью к влаге, например силикагелем. Нагревание же воздуха без изменения его влагосодержания получается при помощи поверхностных воздухонагревателей.