Процессы изменения состояния влажного воздуха

К процессам обработки влажного воздуха относятся:

• нагрев;

• охлаждение;

• сушка влажных материалов;

• смешивание влажного воздуха с разными параметрами.

Рисунок 1 - Диаграмма влажного воздуха

Смешивание

Процесс смешения двух масс и влажного воздуха с параметрами, соответствующими точкам А и В, происходит по прямой, соединяющей эти точки. В результате этого процесса получается воздух, состояние которого характеризуется параметрами, соответствующими точке С, которая делит процесс смешения АВ на отрезки, обратно пропорциональные массам смешиваемого воздуха (рисунок 2), при этом выполняется следующее соотношение

(8)

На основании материального и теплового баланса параметры состояния полученной воздушной смеси определяются по формулам (9) и (10):

, (9)

(10)

Рисунок 2 - Процесс смешивания

Нагревание и охлаждение воздуха

Процесс нагревания воздуха происходит при постоянном влагосодержании (d-const). По двум известным начальным параметрам находят на диаграмме начальную точку 1, из нее проводится вертикально вверх линия (d-const) до пересечения с заданным конечным значением параметра (рисунок 3).

Рисунок 3 - Процесс нагрева воздуха

Количество подведенной теплоты на 1 кг_с.в. определяется как

, кДж/кг, (11)

где і₁, і₂- удельные энтальпии точек в начале и в конце процесса нагрева, кДж/кг.

Процесс охлаждения воздуха происходит также без изменения его влагосодержания, если при охлаждении воздух не становится насыщенным - процесс АВ (рисунок 4). Если охлаждение воздуха происходит до состояния полного насыщения с (процесс С-Д), то пересечение линии d-const с линией (точка Д) определяет температуру точки росы (t_p). В этом состоянии водяной пар во влажном воздухе становится насыщенным. Дальнейшее охлаждение воздуха ниже точки росы приводит к конденсации водяного пара, т.е. к осушению воздуха (процесс Д-Е).

Рисунок 4 - Процессы охлаждения воздуха

Количество сконденсированной влаги определяется по следующей формуле:

m=Δd=d_Д –d_Е , г/кг_с.в. , (12)

где d_{Д ,}d_Е – влагосодержание в точках Д и Е, г/кг_с.в.

Увлажнение воздуха

Обработка воздуха водой осуществляется в оросительных форсуночных камерах, в которых влажный воздух входит в непосредственный контакт с водой. Между воздухом и водой происходит процесс тепловлагообмена, в результате которого воздух становится полностью насыщенным при температуре поверхности воды , которая на протяжении всего процесса остается неизменной. Так как температура воды, с поверхности которой испаряется влага, это температура мокрого термометра , то процесс орошения воздуха водой будет происходить при t_м -const, в результате чего температура воздуха понижается, а его влагосодержание увеличивается - процесс ОК (рисунок 5).

Количество испаренной влаги:

, г/кг_с.в. (13)

Рисунок 5 – Процесс увлажнения воздуха

Процесс в конвективной сушилке

Сушкой называется процесс удаления влаги из материала с помощью подвода к нему теплоты, осуществляемый в сушилке.

В конвективной сушилке теплота передается высушиваемому материалу предварительно нагретым горячим воздухом путем конвекции. Теплота, отданная воздухом, расходуется на испарение влаги, в результате чего температура воздуха понижается, а влагосодержание увеличивается. Так как отведенное от воздуха “сухое” тепло возвращается ему в виде “мокрого” тепла (теплоты парообразования, заключенной в водяных парах), общая энтальпия воздуха не изменяется, т.е. процесс сушки происходит при i-const -процесс 1-2 (рисунок 6).

Количество испаренной влаги:

, г/кг_с.в. (14)

Кондиционирование

Кондиционирование воздуха – создание в помещении определенных параметров (кондиций) воздуха, благоприятных для самочувствия людей или ведении технологических процессов производства. Для поддержания постоянных параметров воздуха в помещении, необходимо отвести теплоту и влагу, поступающие в него. Воздух, поступающий в помещение через кондиционер, должен быть способным воспринять весь избыток теплоты и влаги в помещении и таким образом реализуется поддержание постоянных параметров воздуха в помещении.

Рисунок 6 – Сушка влажных материалов в конвективной сушилке

Следовательно, процесс изменения состояния воздуха в помещении - процесс 1-2 (рисунок 7) происходит при постоянном тепловлажностном отношении (-const) (линии тепловлажностного отношения нанесены по периметру i-d диаграммы)

, кДж/кг, (15)

где – параметры воздуха, подаваемого в помещение; – параметры внутреннего воздуха в помещении, поддерживаемые постоянными в соответствии с нанесенными на полях диаграммы значениями

– параметры внутреннего воздуха в помещении, поддерживаемые постоянными в соответствии с нанесенными на полях диаграммы значениями (-const).

Рисунок 7- Процесс изменения состояния воздуха в помещении