- •Раздел I Введение Лекция № 1 Общие сведения о кондиционировании воздуха План
- •1.2. Предмет курса
- •1.2. Назначение и общее устройство систем кондиционирования воздуха
- •1.3. Развитие научных основ и техники кондиционирования
- •Раздел II Системы кондиционирования воздуха Лекция № 2 Область применения установок для кондиционирования воздуха и их классификация
- •2.1. Задачи кондиционирования воздуха
- •2.2. Классификация систем кондиционирования воздуха
- •2.3. Принципиальные схемы систем кондиционирования воздуха
- •Раздел III Тепло- и влагообмен между воздухом и водой Лекция № 3 Процессы тепло- и массообмена в устройствах для кондиционирования воздуха
- •3.1. Основные положения
- •3.2. Характерные случаи изменения состояния воздуха
- •3.3. Уравнение теплообмена между воздухом и водой
- •Лекция № 4 Процессы тепло- и влагообмена между воздухом и водой
- •4.1. Процессы обработки воздуха водой
- •4.2. Фактические процессы изменения состояния воздуха
- •4.3. Приближенный аналитический метод расчета изменения тепло- влажностного состояния воздуха в процессе его кондиционирования
- •Раздел IV Санитарно-гигиенические и технологические основы
- •5.2. Требования к микроклимату кондиционируемых помещений
- •5.3. Расчетные внутренние условия кондиционируемых помещений
- •5.4. Параметры воздуха при технологическом кондиционировании
- •5.5.Параметры наружного климата для систем кондиционирования воздуха
- •Лекция № 6 Определение производительности систем кондиционирования воздух
- •6.1. Производительность систем кондиционирования воздуха
- •6.2. Определение требуемого для скв количества наружного воздуха
- •Раздел V Центральные системы кондиционирования воздуха Лекция № 7 Центральные однозональные системы кондиционирования воздуха
- •7.1. Общие сведения о центральных системах кондиционирования
- •7.2. Обработка воздуха в центральной однозональной прямоточной скв
- •7.3. Регулирование параметров воздуха в обслуживаемом центральной однозональной прямоточной скв помещении
- •Раздел V Центральные системы кондиционирования воздуха Лекция № 7 Центральные однозональные системы кондиционирования воздуха
- •7.1. Общие сведения о центральных системах кондиционирования
- •7.2. Обработка воздуха в центральной однозональной прямоточной скв
- •7.3. Регулирование параметров воздуха в обслуживаемом центральной однозональной прямоточной скв помещении
4.3. Приближенный аналитический метод расчета изменения тепло- влажностного состояния воздуха в процессе его кондиционирования
При проектировании систем кондиционирования воздуха, а также при их испытании, регулировании и т. д. необходимо иметь возможность рассчитывать процессы изменения тепловлажностного состояния воздуха аналитически и численно. Особенно большое значение это имеет для расчета процессов и систем с помощью ЭВМ при использовании системы автоматического проектирования САПР.
Прямое использование полных зависимостей вида d, , J, а также функции значительно усложняет расчет; применение традиционного графического метода расчета с помощью J-d-диаграммы сужает возможности, ограничивает вариантность сравнения и анализ режимов и фактически исключает использование ЭВМ и аналитических методов решения. В связи с этим возникает необходимость в приближенном методе определения состояния влажного воздуха и процессов его изменения.
Для аналитического решения задач тепло- и влагопереноса требуются простые зависимости, описывающие состояние влажного воздуха.
Влажный воздух можно рассматривать как смесь идеальных газов, состоящую из сухого воздуха и перегретого (ненасыщенный воздух) или насыщенного (насыщенный воздух) пара. Энтальпия влажного воздуха определяется в соответствии с массовой концентрацией пара в воздухе (влагосодержанием dв):
, (4.1)
где r — теплота конденсации водяного пара.
В ограниченном для СКВ диапазоне параметров в качестве основных уравнений при приближенных аналитических расчетах могут быть использованы следующие формулы для энтальпии воздуха и ее приращения:
(4.2)
(4.3)
Формулы (4.2) и (4.3) можно использовать и легко преобразовать применительно к рассмотренным выше основным процессам изменения тепловлажностного состояния воздуха при его кондиционировании.
Изовлажностный процесс нагрева или охлаждения воздуха, протекающий по линии d = const, может быть рассчитан по приближенной формуле
(4.4)
где — изменение температуры воздуха, соответствующее изменению его энтальпии на.
Процесс изоэнтальпийного увлажнения, протекающий по линии I = const, рассчитывается по уравнению
(4.5)
где —изменение температуры воздуха, соответствующее изменению влагосодержания на.
Изотермический процесс, протекающий по линиям t = const, выражается зависимостью:
(4.6)
где — изменение энтальпии, соответствующее изменению влагосодержания на.
Собирательный политропический процесс, связанный с произвольным направлением луча процесса = var, приближенно можно рассчитать, пользуясь формулой:
. (4.7)
При расчете параметров воздуха около поверхности, на которой выпадает конденсат, или при непосредственном контакте воздуха с водой над поверхностью формируется пограничный слой, заполненный насыщенным воздухом. При расчете в таких случаях необходимо знать параметры воздуха на линии = = const вблизи = 100 %. Для этого нужно описать приближенным уравнением кривую = const. Удобно и можно достаточно точно эту кривую в рабочем для кондиционирования воздуха диапазоне значений заменить ломаной линией, состоящей из нескольких отрезков прямых. Уравнения этих прямых имеют вид:
; (4.8) и; (4.9)
Иногда необходимо иметь зависимости вида:
(4.10) и(4.11)
где — энтальпия, температура и влагосодержание, соответствующие своим значениям на заданной линии = const; А, В, С, D — численные коэффициенты.
При расчете увлажнения, осушки и охлаждения воздуха нужно уметь определять параметры воздуха после его контакта с водой или температуру воды, которая обеспечит заданное направление луча процесса изменения состояния воздуха. Конечные параметры воздуха обычно условно определяют точкой пересечения луча процесса изменения состояния воздуха с линией = 90 – 95 %, а температуру воды—точкой пересечения этого луча с линией = 100%. Параметры точек пересечения с = const можно рассчитать по приближенным аналитическим формулам. Для их получения необходимо совместно решить систему уравнений, например, в виде:
(4.12)
. (4.13)
Уравнение (4.12) характеризует луч 1 изменения состояния воздуха, имеющего начальные параметры I1 и d1 , а уравнение (4.13) – отрезок прямой, аппроксимирующей соответствующую линию постоянной относительной влажности = const в определенном диапазоне температур.
Подставляя выражение для d из уравнения (4.10) в уравнение (4.12), получим формулу для определения энтальпии I воздуха в точке пересечения луча процесса с линией = const:
(4.14)
Зная значение I, по аналитическим зависимостям можно определить остальные параметры точки пересечения: d по формуле (4.10), t по формуле (4.11). Следует иметь в виду, что при произвольном барометрическом давлении Pб1 численное значение 1 на линии = const J-d-диаграммы, построенной при барометрическом давлении Рб, изменяется пропорционально изменению барометрического давления.
Поправочный коэффициент , который при этом должен быть учтен, например при определении энтальпии по формуле
(4.15)
При использовании приближенного аналитического метода для расчета тепломассообмена удобным оказывается использование условного показателя – удельной теплоемкости насыщенного воздуха сн на линии насыщения =100%. Величина сн показывает, как изменяется энтальпия насыщенного воздуха с изменением его температуры, если воздух при этом остается насыщенным. Удельную теплоемкость сн можно определить по формуле
, (4.16)
где св – теплоемкость влажного воздуха, обычно она очень близка к теплоемкости сухого воздуха и может приниматься равной ей.
Производная по температурев зависимости (4.16) может быть получена следующим образом. Зависимостьd от t определим подстановкой формулы (5.8) в уравнение (5.10):
(4.17)
откуда (4.18)
Для расчета по приближенному аналитическому методу любых процессов изменения тепловлажностного состояния воздуха и их произвольных сочетаний достаточно приведенных формул. Погрешность расчетов по ним (при температурах воздуха от – 40°С до +40°С и влажностях от 1 до 25 г / кг) не выходит за пределы 3 %. Результаты численных расчетов по формулам оказываются более точными, чем полученные графическим построением на J-d-диаграмме.