I-d диаграмма

Построение процессов обработки воздуха в центральном кондиционере на I-d-диаграмме влажного воздуха: методиче-

ские указания к самостоятельному изучению дисциплины / Сост. В.С. Рекунов. – Томск.: Изд-во Том. гос. архит.-строит.

ун-та, 2012. – 28 с.

Рецензент к.ф.-м.н. Е.М. Хромова Редактор Е.Ю. Глотова

Методические указания к самостоятельному изучению дисцип- лины Б3.В.9 «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение» для студентов направления «Строительство» профиля подготовки «Тепло- газоснабжение и вентиляция» всех форм обучения.

Могут быть использованы для практических работ и курсового проектирования.

Печатаются по решению методического семинара кафедры ото- пления и вентиляции, протокол № 7 от 15.03.2012 г.

Утверждены и введены в действие проректором по учебной ра- боте В.В. Дзюбо

с 15.03.2012 до 15.03.2017

Оригинал-макет подготовлен автором.

Подписано в печать 13.06.12.

Формат 60×84. Бумага офсет. Гарнитура Таймс. Уч-изд. л. 2. Тираж 90 экз. Заказ №378.

Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2. Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ.

634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15.

2

3.Построении процессов обработки воздуха в СКВ

на I-d-диаграмме………………………………………....... 10

3.1.Процессы нагрева, охлаждения и смешения воздуха………………………………………………….. 10

3.2.Построение процессов обработки воздуха в СКВ

3.5.Построение процессов обработки воздуха в СКВ

спервой рециркуляцией………………………………. 19 3.5.1. Схема СКВ с первой рециркуляцией для теплого

периода года……………………………………….. 19

4.Контроль знаний по дисциплине

«Кондиционирование воздуха и холодоснабжение»…….. 21

5. Контрольные вопросы………………………………..…... 26

Список использованной и рекомендуемой литературы…………………………………………………… 28

3

ВВЕДЕНИЕ

I-d-диаграмма, другое название – диаграмма состояний влажного воздуха, используется при расчете параметров возду- хообмена в помещении и позволяет быстро определить все па- раметры влажного воздуха по двум известным параметрам, из- бегая многочисленных вычислений. Учитывая, что влажный воздух является основным объектом вентиляционного процесса,

в области вентиляции и систем кондиционировании воздуха (СКВ) приходится часто определять те или другие его парамет- ры. Использование диаграммы позволяет избежать вычислений по формулам и наглядно отобразить вентиляционный процесс. Диаграмма была разработана русским ученым, профессором Л.К. Рамзиным в 1918 г. Аналогом I-d-диаграммы на западе яв- ляется диаграмма Молье или психрометрическая диаграмма.

4

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВОЗДУХЕ

1.1.Основные свойства влажного воздуха

Окружающий нас атмосферный воздух является смесью сухого воздуха с водяным паром. Эту смесь называют влажным воздухом.

Влажный воздух оценивают по следующим основным па- раметрам:

–температуре по сухому термометру tc, °C;

–температуре по мокрому термометру tм, °C;

–температуре точки росы tp, °С;

–влагосодержанию d, г/кг;

–относительной влажности ϕ,%;

–абсолютной влажности е, кг/м3;

–удельной энтальпии I, кдж/кг;

–удельной теплоемкости с, кДж/(кг·К);

–парциальному давлению водяных паров Рп, Па;

–барометрическому давлению Рб, Па и др.

Ниже приведены краткие характеристики параметров влажного воздуха и расчетные уравнения.

Температура воздуха по сухому термометру tc характери-

зует степень его нагрева.

Температурой воздуха по мокрому термометру tм называ-

ется температура, до которой нужно охладить воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении начальной энтальпии возду- ха.

Температура точки росы воздуха tp – температура, до ко-

торой нужно охладить ненасыщенный воздух, чтобы он стал на- сыщенным при сохранении постоянного влагосодержания.

Влагосодержание воздуха d – это количество водяного па- ра в г (или кг), приходящееся на 1 кг сухой части влажного воздуха.

Относительная влажность воздуха ϕ характеризует сте-

пень насыщенности воздуха водяными парами. Это отношение

5

массы водяных паров, содержащихся в воздухе, к максимально возможной их массе в воздухе при тех же условиях, то есть тем- пературе и давлении, и выраженное в процентах. Другая форму- лировка: относительная влажность воздуха – это отношение парциального давления водяных паров во влажном воздухе дан- ного состояния к парциальному давлению насыщенного водяно- го пара при той же температуре, давлении и выраженное в про- центах. Насыщенное состояние влажного воздуха – состояние, при котором воздух насыщен водяными парами до предела, для него ϕ = 100 %.

Абсолютная влажность воздуха е — это количество водя-

ных паров в г, содержащихся в 1 м3 влажного воздуха. Численно абсолютная влажность воздуха равна плотности влажного воздуха.

Удельная энтальпия влажного воздуха – количество теп- лоты, необходимое для нагревания от 0 °С до данной темпера- туры такого количества влажного воздуха, сухая часть которого имеет массу 1 кг. Энтальпия влажного воздуха складывается из энтальпии сухой его части и энтальпии водяных паров.

Удельная теплоемкость влажного воздуха с – теплота, ко- торую надо затратить на один килограмм влажного воздуха, чтобы повысить температуру его на один градус Кельвина.

Парциальное давление водяных паров Рп – давление, под которым находятся водяные пары в влажном воздухе. Согласно закону Дальтона применительно к влажному воздуху: полное

барометрическое давление равно сумме парциальных давлений водяного пара и сухого воздуха.

Основные расчетные формулы:

– барометрическое давление

где Рс.в – парциальное давление сухого воздуха, кПа; Рп – парци- альное давление водяных паров, кПа.

Характеристические уравнения: а) для сухой части воздуха

6

где V – объем влажного воздуха, м3; Gс.в – масса сухого воздуха, кг; Rс.в – удельная газовая постоянная для сухого воздуха, кДж/(кг·К); Т – температура влажного воздуха, К;

где j – относительная влажность воздуха, %; Рн – парциальное давление насыщенного пара, кПа.

где еmax – максимальная абсолютная влажность воздуха, кг/м3.

– Энтальпия

где Iс.в, Iв.п – энтальпии сухого воздуха и водяных паров, кДж/кг; t – температура воздуха по сухому термометру, °С; d – влагосо-

где rс.в, rс.в – плотность сухого и влажного воздуха, кг/м3.

7

2. ОПИСАНИЕ I-d-ДИАГРАММЫ

I-d-диаграмма влажного воздуха графически связывает все параметры, определяющие тепловлажностное состояние возду- ха: энтальпию, влагосодержание, температуру, относительную влажность, парциальное давление водяных паров. Диаграмма построена в косоугольной системе координат, что позволяет

расширить область ненасыщенного влажного воздуха и делает диаграмму удобной для графических построений. По оси орди- нат диаграммы отложены значения энтальпии I, кДж/кг сухой части воздуха, по оси абсцисс, направленной под углом 135° к оси I, отложены значения влагосодержания d, г/кг сухой части воздуха. Поле диаграммы разбито линиями постоянных значе- ний энтальпии I = const и влагосодержания d = const. На него

нанесены также линии постоянных значений температуры t = const, которые не параллельны между собой: чем выше тем- пература влажного воздуха, тем больше отклоняются вверх его изотермы. Кроме линий постоянных значений I, d, t, на поле диаграммы нанесены линии постоянных значений относитель- ной влажности воздуха φ = const. В нижней части I-d-диаграммы расположена кривая, имеющая самостоятельную ось ординат. Она связывает влагосодержание d, г/кг, с упругостью водяного пара Рп, кПа. Ось ординат этого графика является шкалой пар- циального давления водяного пара Рп. Все поле диаграммы раз- делено линией ϕ = 100 % на две части. Выше этой линии распо- ложена область ненасыщенного влажного воздуха. Линия ϕ = 100 % соответствует состоянию воздуха, насыщенного во- дяными парами. Ниже расположена область пересыщенного со- стояния воздуха (область тумана). Каждая точка на I-d-

диаграмме соответствует определенному тепловлажностному состоянию воздуха. Линия на I-d-диаграмме соответствует про- цессу тепловлажностной обработки воздуха. Общий вид I-d- диаграммы влажного воздуха представлен на рис. 1.

8

Рис. 1. I-d-диаграмма влажного воздуха

9

3. ПОСТРОЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА В СКВ НА I-d-ДИАГРАММЕ

3.1. Процессы нагрева, охлаждения и смешения воздуха

На I-d-диаграмме влажного воздуха процессы нагрева и охлаждения воздуха изображаются лучами по линии d-const (рис. 2).

Рис. 2. Процессы сухого нагрева и охлаждения воздуха на I-d- диаграмме: В1 В2 – сухой нагрев; В1 В3 – сухое охлаждение; В1 В4 В5 –

охлаждение с осушением воздуха

Процессы сухого нагрева и сухого охлаждения воздуха на практике осуществляют, применяя теплообменники (воздухо- нагреватели, калориферы, воздухоохладители).

Если влажный воздух в теплообменнике охлаждается ниже точки росы, то процесс охлаждения сопровождается выпадени-

10