5.3.3. Увлажнение влажного воздуха паром

Увлажнение приточного или внутреннего воздуха насыщенным водяным паром достаточно широко используется в современных установках кондиционирования.

Выражение углового коэффициента луча процесса увлажнения воздуха паром можно получить, используя уравнения балансов теплоты и влаги.

Примем, что начальные параметры воздуха – J₁ и d₁, а конечные после увлажнения – J₂ и d₂ Количество сухой части увлажняемого воздуха - G_c и количество насыщенного пара – G_п, его удельная энтальпия – J_п.

Уравнения балансов теплоты и влаги имеют вид:

G_cJ₁ + G_пJ_п = G_cJ₂;

.

Разделив первое уравнение на второе и произведя сокращения, получим выражение для углового коэффициента:

.

Построение процесса на J-d диаграмме показано на рис. 8. Исходными данными являются начальное d₁ и конечное d₂, влагосодержание обрабатываемого воздуха, его конечная ₂ относительная влажность и удельная энтальпия подаваемого пара J_п.

Рис. 8.

При отсутствии технологических данных с достаточной точностью можно принять J_п  2680 кДж/кг.

Построение процесса начинают с нанесения на J-d диаграмме точки 2, характеризующей требуемые параметры приточного или внутреннего воздуха. Через точку 2 проводят луч процесса с угловым коэффициентом  = J_п до пересечения с линией d₁ = const. Полученная точка 1 характеризует параметры воздуха до его увлажнения.

Количество пара, требуемое для увлажнения воздуха, равно:

, кг/ч.

Отметим, что процесс увлажнения паром протекает с небольшим повышением температуры воздуха.

Например, если d₁ = 0,4 г/кг с.в. и t₁ = 20 °C, то после увлажнения до d₁ = 6,4 г/кг с.в. температура воздуха t₂ = 20,9 °С.

5.3.4. Осушение воздуха адсорбентами

При необходимости глубокого осушения и одновременного нагревания влажного воздуха в технике кондиционирования применяют твердые поглотители влаги (адсорбенты), которые позволяют получить практически сухой воздух. Такими поглотителями могут быть активированный уголь, силикагель, алюмогель и др.

Рассмотрим построение процесса адсорбции на J-d диаграмме. Для вывода выражения углового коэффициента луча процесса адсорбции запишем уравнения баланса теплоты и влаги:

G_cJ₂ = G_cJ₁ - G_пc_вt₂ - qG_п +420G_п;

.

где G_п - количество водяного пара, кг, сконденсировавшегося в адсорбере;

с_в - удельная теплоемкость воды;

q - расход теплоты на нагревание адсорбента (принимается 420 кДж/кг адсорбированной влаги);

420 - удельная теплота смачивания, кДж/кг адсорбированной влаги;

J₁, d₁, t₁ - начальные параметры воздуха;

J₂, d₂, t₂ - конечные параметры воздуха. Разделив первое уравнение на второе, после преобразований получим

Таким образом, угловой коэффициент луча процесса очень близок к изоэнтальпе J₁ = const, т.е. осушение воздуха адсорбентом представляет собой практически адиабатный процесс, направленный в сторону, противоположную процессу адиабатного увлажнения воздуха водой.

В процессе осушения температура воздуха значительно возрастает и, в зависимости от начального состояния, может достигать 40 ... 50 °С и больше.

С достаточной для практических расчетов точностью конечную температуру воздуха t₂ можно определить по формуле

.

где r - удельная теплота парообразования, вычисляемая по формуле (3.6) при температуре воздуха t₁;

с_вл = 1,006 + 1,805d₁, кДж/(кгК) - удельная теплоемкость влажного воздуха.

Построение процесса на J-d диаграмме показано на рис. 9.

Рис. 9.

На J-d диаграмме наносят точку 1, характеризующую начальное состояние влажного воздуха d₁ и t₁.

Зная требуемое значение влагосодержания d₂ в точке 2, вычисляют конечную температуру воздуха t₂ и угловой коэффициент луча процесса  = 4,19t₂.

Через точку 1 проводят луч процесса до пересечения с линией d₂ = const и получают точку 2, параметры которой характеризуют конечное состояние воздуха J₂, d₂, t₂.

Если полученное значение t₂ значительно отклоняется от расчетного, то построение процесса можно повторить, изменив исходное значение t₂.

Количество влаги, отводимой от воздуха в адсорбере, кг/ч, определяют по формуле

.

Минимальное значение d₂ может быть 0,03 г/кг с.в.