Комкин А.И.Расчет систем механической вентиляции (825483), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Таким образом,(1.11)φ = (ρп/ρпнв) ⋅ 100 % = ( pп/pпнв) ⋅ 100 %.Парциальное давление pпнв зависит от температуры насыщенноговлажного воздуха tв, ºС, и может быть определено по формулеФильнея7pпнв = 102,125 + (156 + 8,12tв ) /(236 + tв ) ,(1.12)из которой следует, что с уменьшением температуры tв давлениеpпнв также снижается.Точка росы. Точкой росы называют температуру, до которойнеобходимо охладить влажный воздух при постоянном давлении,чтобы он стал насыщенным. При этом парциальные давления pп иpпнв становятся одинаковыми, а относительная влажность достигает 100 %.
При дальнейшем охлаждении воздуха начинается конденсация части водяного пара, содержащегося во влажном воздухе(образование росы).Влагосодержание. Поскольку в процессах нагрева и охлаждения влажного воздуха количество сухого воздуха не меняется,целесообразно определять влагосодержание воздуха d, г/кг, какотношение массы водяного пара mп, г, во влажном воздухе к массесухой части влажного воздуха mc, кг:3d = mп /mc = 10 ρп /ρc.(1.13)Строго говоря, для составления в дальнейшем уравнения баланса влаги в помещении влагосодержание воздуха следует определять через соотношение ρп/ρвл. Однако в соответствии с (1.10)это различие несущественно. Тогда, используя формулы (1.1),(1.4), получим3d = 10 (Rc /Rп) (pп /pc) = 623pп /( pб − pп).(1.14)Выражая с помощью (1.11) парциальное давление водяногопара через относительную влажность, будем иметьd = 6,23φpпнв /(pб − 0,01φpпнв).(1.15)Удельная теплоемкость воздуха, cp, кДж/(кг ⋅ ºС), численноравна количеству теплоты, требуемой для нагревания одногокилограмма воздуха на один градус Цельсия при постоянном давлении.
Для сухого воздуха удельная теплоемкость cpс == 1,005 кДж/(кг ⋅ ºС).Энтальпия (теплосодержание) воздуха. При расчетах вентиляции энтальпию влажного воздуха, как и его влагосодержание,8обычно относят к 1 кг сухого воздуха, т. е. рассматривают удельную энтальпию Iвл, кДж/кг, которая, в свою очередь, определяетсячерез удельные энтальпии сухого воздуха Iс и водяного пара Iп.При этом(1.16)Iс = cpс t; Iп = r + cpп t,где t − температура воздуха, ºС; cpп − удельная изобарная теплоемкость водяного пара, cpп = 1,89 кДж/(кг ⋅ ºС); r − удельная теплотапарообразования; при малых давлениях и температурах (t < 30 ºС)r ≈ 2500 кДж/кг.Для влажного воздуха с влагосодержанием d г/кг энтальпияравна сумме энтальпий 1 кг сухого воздуха Iс и d г водяного пара,т.
е.I вл = c pct + (r + c pпt )d ⋅ 10−3.(1.17)Если представить (1.17) в видеI вл = c pвлt + rd ⋅ 10−3 ,(1.18)то первое слагаемое в формуле (1.18) определяет явную теплоту, авторое − скрытую теплоту парообразования. При этом cpвл = cpс +–3+ cpп d ⋅ 10 представляет собой удельную теплоемкость влажноговоздуха. Таким образом, получим–3–3Iвл = (1,005 + 1,89d ⋅ 10 ) t + 2500d ⋅ 10 .(1.19)Обычно для параметров воздуха системы вентиляциибез большой погрешности можно положить cpвл = cpс ≈ cp == 1 кДж/(кг ⋅ ºС) и записать формулу (1.18) в виде–3–3Iвл ≈ cpt + rd ⋅ 10 = t + 2500d ⋅ 10 .(1.20)I–d-диаграмма.
Расчеты систем вентиляции помещений с источниками теплоты и влаги рекомендуется проводить графическис помощью I–d-диаграммы, отражающей зависимость между основными параметрами воздуха при заданном барометрическомдавлении pб. I–d-диаграмма влажного воздуха, построенная длябарометрического давления 99,3 кПа, показана на рис. 1.1.9Рис. 1.1. I–d-диаграмма влажного воздуха10Диаграмма строится в косоугольной системе координат, чтопозволяет увеличить площадь рабочего поля диаграммы и обеспечить ей бóльшую наглядность. Это выражается в том, что ось абсцисс направлена под углом 150º к оси ординат.
Таким образом,линии I = const оказываются наклоненными под углом 30о к горизонтальной оси, на которую в целях сокращения размера диаграммы с оси абсцисс перенесены значения влагосодержания d.На верхней горизонтальной линии диаграммы откладываютзначения парциального давления водяного пара pп в гПа (1гПа == 100 Па), определяемые с помощью формулы (1.14) по соответствующим значениям влагосодержания d, отложенным на нижнейгоризонтальной линии диаграммы.Используя формулу (1.19), на диаграмму наносят линии изотерм (t = const).
Изотермы представляют собой прямые линии сугловым коэффициентом k = 2500 + 1,9t; с уменьшением t уголнаклона изотерм также уменьшается. На каждой изотерме с помощью формул (1.11), (1.12) находят точки с одинаковыми значениями влажности воздуха. Соединив их, получают линии постоянных значений относительной влажности (φ = const). Кроме того,основываясь на формулах (1.6) и (1.9), на диаграмме строят линиипостоянной плотности воздуха (ρ = const).Каждая точка диаграммы соответствует определенному состоянию воздуха, характеризуемого параметрами I, d, t, φ, pп, ρ,значения которых могут быть определены по положению этойточки на диаграмме. Зная два любых параметра влажного воздухаи барометрическое давление, на I–d-диаграмме нетрудно определить все остальные параметры воздуха.Кривая φ = 100 % определяет насыщенное состояние влажноговоздуха и является пограничной.
Она разделяет область диаграммы ненасыщенного влажного воздуха (вверху), характеризуемогооднофазным состоянием, и область пересыщенного воздуха (внизу), в которой влага частично находится в капельном (или твердом − снег, лед) состоянии. Нижняя часть диаграммы не представляет интереса для расчетов, связанных с влажным воздухом, и еене строят.Основными характерными процессами, описываемыми I–dдиаграммой, являются следующие.111. Процесс нагрева воздуха без увеличения влагосодержания(d = const), на практике соответствующий, например, нагреву воздуха в калорифере (рис. 1.2, линия 1−2). При этом увеличиваютсятемпература и энтальпия воздуха и уменьшается его относительная влажность.2.
Процесс охлаждения воздуха без увеличения влагосодержания (d = const), на практике соответствующий охлаждению вповерхностном воздухоохладителе (рис. 1.2, линия 1−3). При этомуменьшаются температура и энтальпия воздуха и увеличиваетсяего относительная влажность. Дальнейший процесс охлажденияприведет к состоянию полного насыщения, соответствующемуточке 4 на линии φ = 100 %. Эта точка является рассмотреннойвыше точкой росы. Ее положение на диаграмме определяет температуру точки росы.
При дальнейшем охлаждении процесс будетсоответствовать линии φ = 100 % с выделением влаги из воздуха.При переходе из точки 4 в точку 5 из килограмма воздуха выделяется (d4 − d5) г влаги. На этом явлении основана осушка воздуха.На I–d-диаграмме процесс охлаждения и осушки обозначаетсяпрямой линией, соединяющей точки 1 и 5.3. Изотермический процесс (t = const), на практике соответствующий процессу увлажнения воздуха паром (рис. 1.2, линия1−6). При этом увеличиваются как энтальпия, так и влагосодержание и относительная влажность воздуха.
Увеличение энтальпиипроисходит за счет скрытой теплоты парообразования.4. Изоэнтальпийный (адиабатный) процесс (I = const), на практике соответствующий процессу увлажнения воздуха водой (рис.1.2, линия 1−7). При этом увеличивается влагосодержание воздуха,но снижается его температура. Это соответствует увеличениюскрытой теплоты и снижению явной теплоты, но общее теплосодержание воздуха остается неизменным.
Температура, соответствующая точке 7, представляет собой температуру мокрого термометра ― температуру, которую будет иметь термометр сосмоченной измерительной частью. Зная температуру сухого имокрого термометров и используя I–d-диаграмму, можно определить относительную влажность воздуха. При этом точка 7 нарис. 1.2 является пересечением линии φ = 100 % с изотермой, соответствующей температуре мокрого термометра. А искомая точка1, определяющая относительную влажность воздуха, является точ12кой пересечения изотермы, соответствующей температуре сухоготермометра, с линией I = const, проходящей через точку 7.
Такойподход положен в основу принципа измерения относительнойвлажности воздуха.Рис. 1.2. Характерные процессы на I–d-диаграмме5. Процесс смешивания воздуха. Смешивание наружного воздуха с параметрами I1 и d1 (точка 1) с забираемым из помещениявоздухом с параметрами I2 и d2 (точка 2) отобразится на I–dдиаграмме прямой 1−2 (рис.
1.3). Если массы сухого воздуха m1 иm2 в смешиваемых компонентах известны, то параметры смесиопределяются аналитически следующими зависимостями:I см = ( I1m1 + I 2 m2 ) (m1 + m2 );(1.21)d см = (d1m1 + d 2 m2 ) (m1 + m2 ) ,(1.22)13которые получаются из условий сохранения теплоты и массы (вданном случае – влаги) в процессе смешивания воздуха. Преобразование зависимостей (1.21) и (1.22) приводит к следующим соотношениям:I 2 + I см d 2 + d см m1==.I см + I1 dсм + d1 m2(1.23)Рис. 1.3. Процесс смешивания воздуха на I–d-диаграммеГеометрически это означает, что точка, характеризующая параметры смеси воздуха и лежащая на линии 1−2 (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
