 |
|
Вопрос № 26. Объяснить i-d диаграмму влажного воздуха. Построение процессов обработки воздуха с применением диаграммы.
I—d-диаграмма влажного воздуха графически связывает все параметры, определяющие тепловлажностное состояние воздуха: 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 ординат 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 значений энтальпии I = const и влагосодержания d = const. На него нанесены также линии постоянных значений температуры t = const, которые не параллельны между собой — чем выше температура влажного воздуха, тем больше отклоняются вверх его изотермы. Кроме линий постоянных значений I, d, t, на поле диаграммы нанесены линии постоянных значений относительной 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 pп, кПа. Ось ординат этого графика является шкалой парциального давления водяного пара pп.
· Температура - нагревание агента сушки до данной величины.
· Степень насыщения - определяет качество водяного пара, содержащегося в воздухе, в процентном содержании.
· Влагосодержание - это масса влажного воздуха, приходящегося на 1 кг сухой части воздуха.
· Теплосодержание - это общее количество теплоты, приходящееся на 1 кг смеси воздуха и пара.
· Удельный объем - объем влажного воздуха, приходящийся на 1 кг сухой части воздуха.
· Плотность - это масса смеси воздуха и пара, приходящейся на 1 кг сухой части воздуха.
· Давление - одна составляющая давления атмосферного воздуха.
Чтобы найти на диаграмме точку, соответствующую состоянию данного влажного воздуха, достаточно знать два его параметра из числа изображенных на диаграмме. При проведении эксперимента целесообразно использовать те параметры, которые проще и точнее измеряются в опыте. В нашем случае такими параметрами являются температура сухого и мокрого термометров.
Зная эти температуры, можно найти на диаграмме точку пересечения соответствующих изотерм. Найденная таким образом точка определит состояние влажного воздуха и по hd - диаграмме можно определить все остальные параметры воздуха: влагосодержание - d; относительную влажность - j , энтальпию воздуха - h; парциальное давление пара – РП, температуру точки росы – tМ.
Относительная влажность воздуха 
определяется как отношение плотности водяного пара при его парциальном давлении и температуре смеси к плотности сухого насыщенного пара при той же температуре, т.е. к максимальной плотности водяного пара r¢¢:
.
Поскольку принято, что водяной пар в воздухе является идеальным газом, относительную влажность можно определить через парциальные давления пара
,
где 
– давление насыщения, соответствующее температуре смеси tсм. С понижением температуры tсмуменьшается 
и увеличивается j. При 
, когда 
, воздух становится насыщенным. При дальнейшем понижении tсмиз воздуха выпадает роса.
Влагосодержание d влажного воздуха – это количество водяного пара (или воды в граммах) в 1 кг сухого воздуха. Определяется влагосодержание как отношение количества водяного пара mп к количеству сухого воздуха mв:
Влагосодержание связано с парциальным давлением водяного пара уравнением
.
Зная абсолютную влажность 
и влагосодержание d, можно определить плотность влажного воздуха rсм по формуле
.
Энтальпия влажного воздуха также относится к 1 кг сухого воздуха. Энтальпия влажного воздуха i слагается из энтальпии сухого воздуха iс.в. и энтальпии водяного пара iп.
Расчеты, связанные с влажным воздухом, значительно упрощаются и становятся нагляднее, если используются графические методы с применением диаграммы id, которая строится на основании уравнений. Такая диаграмма построена для давления влажного воздуха p =745 мм рт ст
При оси ординат диаграммы отложены значения энтальпии влажного воздуха i кДж/кг. сух. возд. По оси абсцисс, которая для лучшего использования площади диаграммы проведена под углом 1350 к оси ординат, отложены значения влагосодержания d г/кг.сух.возд. Соответствующие точки спроектированы на горизонтальную условную ось.
На диаграмме нанесены линии постоянных относительных влажностей 
температур 
и энтальпий влажного воздуха 
.
В нижней части диаграммы нанесена линия, выражающая зависимость парциального давления водяного пара от влагосодержания 
. На диаграмме нанесены также изотермы “мокрого” термометра 
.
Изотермы “сухого” и “мокрого” термометров, соответствующие одному и тому же значению температуры, пересекаются на линии насыщенного воздуха, т.е. на линии 
.
Эта линия является пограничной кривой. Область над кривой 
является областью ненасыщенного воздуха. В этой области в воздухе находится перегретый пар. Под кривой 
расположена область тумана, т.е. область таких состояний, когда в воздухе присутствуют и пар, и мельчайшие капельки жидкости (влажный пар).
по “сухому” и “мокрому” термометру производят в момент, когда температура “мокрого” термометра достигнет минимума.
По показаниям психрометра относительная влажность воздуха jможет быть определена с помощью специальных психрометрических таблиц. Однако проще определить относительную влажность и другие параметры (влагосодержание, парциальное давление) при помощи диаграммы id.
Для этого необходимо найти точку пересечения изотермы, соответствующей температуре “сухого” термометра 
с изотермой “мокрого” термометра tм.
Эта точка (точка А на рис.4) и определит состояние влажного воздуха.
Соответствующее значение относительной влажности может быть прочитано на диаграмме.
Нахождение температуры точки росы
Чтобы найти температуру точки росы, необходимо из точки А, характеризующей состояние влажного воздуха, провести вниз линию d=const до пересечения с кривой 
. Изотерма, проходящая через эту точку, определит температуру точки росы (см. рис., точка В).
Определение парциального давления пара
Чтобы определить парциальное давление пара во влажном воздухе, состояние которого характеризуется точкой А, нужно спроектировать точку А по вертикали на кривую парциального давления (см. рис., точка С) и затем по горизонтали на ось pп находящуюся с правой стороны.
Рис. Определение параметров влажного воздуха по диаграмме i - d.