3.6.3. Ізотермічне зволоження повітря [2]

Якщо в повітря впорскувати водяну пару з температурою, що рівна температурі повітря по сухому термометру , то воно буде зволожуватись без зміни температури (процес ізотермічного зволоження). При змішуванні пари з повітрям, що має параметри яким відповідає т.1 (рис. 3.9), стан повітря змінюється по ізотермі (зліва направо). Після зволоження повітря його стану може відповідати довільна точка на цій ізотермі, наприклад т.4 при вбиранні повітрям вологи. Граничному стану повітря в цьому процесі відповідає т.5 перетину ізотерм з кривою .

У вентиляційній практиці застосовують процес зволоження повітря гострою (перегрітою) парою з температурою понад 100 ^оС. При цьому процес скерований з невеликим нахилом уверх від ізотерми, оскільки ентальпія пари, що асимілюється повітрям, є незначною. Зміна ентальпії повітря, в основному, визначається прихованою теплотою водяної пари і температура повітря при цьому підвищується незначно.

Інколи в деяких приміщеннях зі значними тепловиділеннями, за необхідності підтримання в них високої вологості повітря (наприклад, у текстильному виробництві), застосовують місцеве дозволоження. При цьому в повітря приміщення за допомогою пневмофорсунок розпорскують воду, дрібні краплини якої, перебуваючи в ньому у завислому стані повністю випаровуються за рахунок його (повітря) явної теплоти. Отже, явна теплота повітря витрачається на випаровування і у вигляді ентальпії водяної пари повертається в повітря. По суті, місцеве дозволоження є процесом адіабатичного зволоження, який скерований за променем . Однак, пониження температури повітря не відбувається, оскільки затрати явної теплоти на дозволоження в кожний момент часу компенсуються новими порціями тепловиділень у приміщення.

Процеси адіабатичного дозволоження повітря в приміщенні з теплонадлишками, за пропозицією П.Каменєва, можна зображати скерованими за променем . Їх можна розрахувати за наближеною залежністю

. (3.22).

3.6.4. Змішування двох об’ємів повітря (двох повітряних потоків)

з різними параметрами [3]

Уявімо, що повітря в кількості (кг), яке характеризується параметрами 1 змішується з повітрям в кількості з параметрами 2 .

Потрібно визначити параметри суміші .

Запишемо балансові рівняння процесу змішування по теплоті і вологовмісту:

баланс по теплоті

,

звідки

. (3.23)

Баланс по вологовмісту

,

звідки

. (3.24)

Аналогічно температуру суміші можна визначити за рівнянням

. (3.25)

Позначивши відношення і розділивши чисельник і знаменник правих частин рівнянь (3.23) і (3.24) на , одержуємо:

;

де, а (див. рис. 3.10).

Рис. 3.10. Зображення в I-d діаграмі процесу змішування двох повітряних мас

різних станів

Розв‘язуючи останні рівняння відносно n, одержуємо

. (3.26)

Формула (3.26) є рівнянням прямої лінії, що проходить через точки 1, 2 і 3 (рис. 3.10) з координатами і . Отже, пряма 1-2 є геометричним місцем точок стану суміші повітря; при цьому кожному стану суміші (т.3) відповідає певна кількість повітря станів 1 і 2. Якщо змішати повітря стану 2 (рис. 3.10) в кількості з повітрям стану 1 в кількості , то точки суміші 3 розділить відрізок 1-2 або його проєкції на частини 1-3 і 2-3 або і , , відношення довжин яких

(3.27)

Таким чином, щоби знайти точку суміші потрібно відрізок 1-2 або його проєкції розділити на n+1 частину і відкласти від т.1 одну частину, залишивши n частин до т.2. Така побудова визначить місцеположення т.3, яка характеризує стан суміші.

В практиці можливий випадок, коли при змішуванні холодного (т.1) і теплого (т.2) повітря пряма суміші, яка з‘єднує т.1 і 2, перетинається з кривою насичення (рис. 3.11). При цьому т.3, яка характеризує стан суміші (рис. 3.11) розміщена в зоні нижче кривої насичення , де повітрянопарова суміш існувати не може. Точка суміші 3 характеризує стан скрапленої вологи, яка випадає з повітря із температурою, що близька до температури повітрянопарової суміші. Такий стан повітря є нестійким і переходить в більш стійкий стан, тобто в т.4, що розміщена на кривій =100 %. Одинична кількість скрапленої вологи рівна різниці , г/кг.с.пов.

Скраплена волога забере незначну кількість теплоти повітряних мас і її величиною можна нехтувати. Значить процес змішування повітряних мас відбувається за сталої ентальпії . При цьому, за рахунок прихованої теплоти пароутворення, що вивільняється при скраплюванні вологи, зростає температура від до (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Схема процесу змішування двох повітряних мас

при перетині кривої насичення (φ = 100 %)

Приклад 3.1. Змішуються притікальне повітря з внутрішнім повітрям приміщення. Параметри притікального повітря: м³; ⁰С; кг/м³; ; = 4,58 г/кг.с.пов: = 25,6 кДж/кг (стан 1); = 10000 м³; ⁰C; ; г/кг.с.пов.; кДж/кг (стан 2). Атмосферний тиск 10⁵ Па. Визначити параметри суміші.

Аналітичне розв’язування.

Визначаємо масу сухої частини повітря:

кг;

кг;

кг

Визначаємо параметри суміші:

г/кг.с.пов;

кДж/кг.с. пов;

.

Розв’язування на діаграмі

Наносимо на діаграму точки, які відповідають параметрам притікального (т.1: ⁰C, =80 %) і внутрішнього (т.2: ⁰C, =60 %) повітря. Маси повітря: кг і кг.

Знаходимо відношення мас повітря. При цьому масу сухої частини повітря стану 1 приймемо за одиницю ,а стану 2 – за n. Тоді

,

.

Довжину відрізка, який поєднує точки 1 і 2, ділимо на n + 1 = 2,87 (рис. 3.12). На діаграмі знаходимо параметри суміші =19,8 ^оС, = 78,3 % (точка 3).

Точка суміші лежить ближче до стану повітря, суха частина якого має більшу масу, тобто до точки стану 2.

Отримані результати співпадають з результатами аналітичного розв’язування.

Риc 3.12. Визначення точки суміші двох повітряних мас з різними параметрами

(до прикладу розрахунку)