Задачи, решаемые с помощью диаграммы I - d:
1. По двум известным параметрам состояния влажного воздуха найти остальные.
Например, при известных t и φ найти i, d, ν, Рп, tR, tМ при известных t и i найти φ, i, d, ν, Рп, tR, tМ, где tR - температура, соответствующая точке росы °С; tМ - температура мокрого термометра, °С.
На практических работах исходные данные t и φ и t и i задаются преподавателем. Отчетные данные представляются в виде таблицы 2.
Рисунок 2. Процесс изменения состояния воздуха
Рисунок 3. Процесс смешение воздуха
2. По известным начальным и конечным параметрам состояния воздуха (например, t1, φ1 и t2) найти изменение теплосодержания (энтальпий) Δi = i2 – i1 кДж/кг; влагосодержаний Δd = d2 – d1 и др.
При изменении параметров состояния воздуха возможны два случая: когда процесс 1-2 полностью протекает в области перегретого пара (рис.2), т.е. выше кривой φ = 100%, и когда процесс 1-2 частично заходит в область влажного пара, т.е. ниже кривой φ = 100% (рис.3).
В процессе 1-2 (рис.3) происходит охлаждение и осушение воздуха, т.е. снижается температура и уменьшается влагосодержание воздуха от d1 до d2. При этом одна часть влаги в количестве (d1 – d4) выпадает в виде росы, а вторая - (d5 – d4) в виде тумана.
Начальные и конечные параметры состояния воздуха задаются преподавателем в соответствии с приложением 1. При заданном количестве обрабатываемого воздуха определяются тепловая нагрузка на калорифер (воздухоохладитель), влажностная нагрузка на увлажняющее (осушающее) устройство.
Отчетные данные представляются в виде табл.3. Дается объяснение качественного изменения состояния воздуха и его параметров.
Полные расходы тепла Q (кВт) и влаги G (кг/с) на изменение параметров состояния воздуха определяются по формулам
Q = L ∙ Δi,
Gw = L ∙ Δd,
где L - расход обрабатываемого сухого воздуха, кг/с.
Параметры состояния воздуха, определяемые по диаграмме i - d, относятся к 1 кг сухого воздуха, поэтому расход сухого воздуха L при известном объемном его расходе V, м3/с определяется по формуле:
L
=
где ρ- плотность воздуха при данном его состоянии, кг/м3.
Величины Q к Gw, используются при расчете подогревающих (охлаждающих) и увлажняющих (осушающих) устройств.
3. При известных параметрах состояния двух объемов воздуха, входящих в смесь, найти параметры состояния смеси. Исходные данные задаются преподавателем: t1, φ1, V1 и t2, φ2 и V2, где V1 и V2 - объемы (м3/ч) воздуха, входящего в смесь.
Таблица 2. Отчетная таблица
|
Исходные данные |
Параметры, определяемые по диаграмме | |||||||||
|
t1 0С |
i1 кДж/кг |
φ1 % |
d1 кг/кг |
Рп кПа |
tр1 0С |
tм1 0С |
v1 м3/кг |
ρ1 кг/м3 |
Рн кПа |
V1 м3/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3. Отчетная таблица
|
Исходные данные |
Параметры определяемые по диаграмме и расчетам |
Процессы изменения состояния от т.1 до т.2 | |||||||
|
t2 0С |
φ2 % |
i2 кДж/кг |
d2 кг/ кг |
ρ2 кг/ м3 |
Рп2 кПа |
Δi кДж/ кг |
Δd кг/ кг |
V2 м3/ч | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметры состоянии смеси tсм могут определяться аналитическим или графическим (по диаграмме i – d влажного воздуха) методами.
При аналитическом методе составляются уравнения теплового и влажностного балансов процесса смешения
L1 ∙ i1 + L2 ∙ i2 = (L1 + L2) iсм;
L1 ∙ d1 + L2 ∙ d2 = (L1 + L2) dсм,
где
L1
=
- масса сухого воздуха, соответствующая
объемному количеству
V1,
кг;
L2
=
-
масса сухого воздуха, соответствующая
объемному количеству V2, кг.
Величины dсм и iсм будут определять параметры состояния воздуха после смешения объемов V1 и V2. Из формул можно сделать вывод, что на параметры состояния смеси оказывают влияние массы воздуха, входящие в смесь. Чем больше масса воздуха (одной части), входящего в смесь, тем ближе к параметрам состояния этой части воздуха будут приближаться параметры состояния смеси. Аналогично могут быть определены параметры смеси, в которую входят три или более объемов с различными параметрами состояния.
При графическом методе в диаграмме i - d, (рис.4), отмечаются точки, соответствующие параметрам состояния частей воздуха, входящие в смесь, точки 1 и 2.
Рисунок 4. Процесс смешения воздуха
Для нахождения параметров смеси, точка 3, расстояние 1-2 должно быть разделено на части, соответствующие
и
.
Исходные данные и результаты расчетов представляется в виде табл.4.
4. При известных теплопоступлениях (теплопотерях) ΣQ, кВт и влагопоступлениях (влагопотерях) Σgw от всех источников ,кг/с определить направление изменения параметров состояния воздуха в помещении, а также параметры состояния воздуха, устанавливающиеся в помещении под воздействием ΣQ и Σgw.
Направление изменения параметров состояния воздуха в помещении под воздействием тепло- и влагопоступлений (тепло- и влагопотерь) определяется тепловлажностным коэффициентом (угловым коэффициентом) ε, кДж/кг:
ε
=
где
Δi
=
- удельные теплопоступления на 1 кг
сухого
воздуха помещения, кДх/кг;
Δd
=
- удельные влагопоступления на 1 кг
сухого
воздуха помещения, кг/кг;
L = Lсух n – масса сухого воздуха, циркулирующего в
помещении, кг/с;
Lсух - масса сухого воздуха в объеме помещения, кг;
n - кратность циркуляции воздуха в помещении, 1/с.
Рисунок 5. Пример использования коэффициента
Изолинии
тепловлажностного коэффициента занесены
на диаграмме
d-i
в виде веера прямых, расходящихся из
точки на оси ординат,
соответствующей температуре О°С (рис.
5). Пример использования
тепловлажностного (углового) коэффициента
для нахождения
конечных параметров состояния воздуха
приведен на рис.5.
В примере значения ε
=
=
3500
-
начальное состояние
воздуха (точка 1). Линия изменения
параметров состояния воздуха
наносится параллельно изолинии ε
=
3500. Конечное состояние
воздуха (точка 2) определяется отложением
от точки 1 Δi
или
Δd
и проведении изолиний i2
= соnst
или d2
=
соnst.
Для решения задачи студенту задаются величины: ΣQ, Σgw; V - объем помещения, м3; n - кратность циркуляции; t1 и i1 -начальные параметры состояния воздуха помещения.
Определяются:
Lсух - масса сухого воздуха помещения, кг;
Δi и Δd – изменения тепло- и влагосодержания воздуха
помещения;
t2 и i2 – конечные параметры состояния воздуха помещения.
Заданные и определяемые величины представляются студентами в виде табл.5.
Таблица 4. Отчетная
|
Исходные данные |
Определяемые величины | |||||||||||
|
t1 0С |
V1 м3/ч |
t2 0С |
V2 м3/ч |
d1 кг/ кг |
d2 кг/ кг |
L1 кг |
L2 кг |
ρ3 кг/м3 |
t3 0С |
i3 кДж/ кг |
d3 кг/ кг |
φ3 % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5. Отчетная
|
Исходные данные |
Определяемые величины | |||||||||
|
ΣQ кВт |
Σg кг/с |
n с-1 |
d1 кг/ кг |
d2 кг/ кг |
Δi кДж/ кг |
Δd кг/ кг |
t1 0С |
t2 0С |
L1 кг |
L2 кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|