Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ОСНОВЫ ТЕОРИИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ.doc
Скачиваний:
300
Добавлен:
02.05.2015
Размер:
9.08 Mб
Скачать

Контрольные вопросы

1. Какие параметры характеризуют состояние сухого и влажного воздуха?

2. Определение и понятие температуры влажного воздуха?

3. Понятие температуры точки росы.

4. Какие параметры влажного воздуха определяют состояние воздуха на d-I-диаграмме?

5. Какие области состояния влажного воздуха характерны в d-I-диа- грамме?

4. Санитарно-гигиенические основы кондиционирования воздуха

4.1. Методы определения относительной влажности

В системах вентиляции и кондиционирования воздуха чаще всего используются простейшие измерительные приборы: термометры, манометры, гигрометры и расходомеры.

Влажность воздуха является одним из важнейших параметров, характеризующих состояние воздушной среды. Для ее определения используется ряд способов, из которых можно выделить следующие: массовый способ, способ наблюдения точки росы, гигроскопический способ, психрометрический способ.

Психрометрический способ

П

Рис. 5. Психрометр аспирационный типа М-34 (с электромотором)

сихрометрический способ основан на использовании прибора, называемого психрометром, который состоит из двух рядом расположенных термометров «сухого» и «мокрого» (смоченного) (рис. 5).

Для снижения погрешностей шарики термометров защищены от потоков лучистого тепла и подвергаются принудительному обдуву с помощью осевого вентилятора.

Разность в показаниях «сухого» и «мокрого» термометров называется психрометрической разностью. Испарение влаги с поверхности чувствительного элемента «мокрого» термометра тем интенсивнее, чем меньше влажность воздуха, т.е. относительная влажность воздуха зависит от психрометрической разности (tсtм) и tс, т.е

 = f [(tсtм), tc],

где tс, tм – температуры «сухого» и «мокрого» термометров.

Промышленностью выпускается психрометры аспирационные (Ассмана) МВ-4М с механическим и М-34 с электрическим приводами вентилятора.

По психрометрической разности (tсtм) и температуре tс с помощью специальных таблиц или номограмм определяется относительная влажность воздуха.

Термометры заключены в латунные трубки с наружной зеркальной поверхностью, которая дает возможность исключить влияние радиаци-

онного теплообмена с находящимися вблизи нагретыми или холодными поверхностями. Через трубки у поверхности чувствительных элементов термометров с помощью вентилятора продувается воздух со скоростью 2,5-3,0 м/с.

Термометры, используемые в психрометрах, имеют шкалы -30...+50 °С с ценой деления 0,2 °С. диапазон измерения относительной влажности от 10 до 100 %.

Шарик мокрого термометра обвернут гигроскопической тканью для удержания пленки воды. Для смачивания шарика термометра используется дистиллированная вода. Если воздух не насыщен, то на поверхности шарика «мокрого" термометра происходит процесс тепло- и массообмена. Поскольку над поверхностью воды упругость паров выше, чем в окружающем воздухе, вода испаряется, внося в воздух вместе с собой скрытую теплоту.

От электродвигателя в отверстие засасывается воздух, который движется по трубке, омывает поверхности обоих термометров и удаляется через отверстие. В отверстие обычно вставляют фильтр для очистки воздуха от пыли.

Основной недостаток метода – необходимость в постоянном увлажнении ткани влажного термометра, а также возможность быстрого загрязнения и замены ткани. Особые трудности возникают при измерении температуры ниже 0 °С.

Гигроскопический способ

Волосяные гигрометры и гигрографы. Метод основан на способности некоторых материалов поддерживать свою влажность в равновесном состоянии с влажностью воздуха. Равновесное влажностное состояние тела есть результат поглощения влаги из воздуха (сорбции) или испарения ее (десорбции) при колебании влажности воздуха.

При этом изменение влажности гигроскопических материалов сопровождается изменением их свойств. Они изменяют свою форму или электропроводность.

Обезжиренная шерсть (человеческий волос), нить из капрона и др. при колебаниях влажности воздуха деформируются (удлиняются от 2 до 2,5 %), что отражает движение стрелки гигрометра.

Главный недостаток таких гигрометров – большая инерция: они показывают завышение измеряемой величины.

Одним из вариантов гигрометра с волосяным датчиком является полиметр. У него наряду со шкалой, фиксирующей относительную влажность воздуха, есть шкала, позволяющая определять температуру точки росы. Шкала показывает разность между температурой воздуха и температурой точки росы. Из температуры, которую он показывает, вычитают «градусы», которые определяются по дополнительной шкале гигрометра.

Н

Рис. 6. Гигрограф М21А

а термометре кроме шкалы с градусами по Цельсию есть и шкала в единицах давления насыщения (максимального парционального давления пара) или шкала в единицах концентрации водяного пара. Это дает возможность определить парциальное давление пара или соответственно концентрацию водяного пара.

При наладочных и исследовательских работах по вентиляции и кондиционированию воздуха часто используют самопишущие приборы – гигрографы (рис. 6), которые регистрируют относительную влажность воздуха в течение длительного времени.

Промышленностью выпускаются гигрографы двух типов: М-21 и М-31. Приборы обеспечивают непрерывное измерение и запись относительной влажности воздуха в пределах 30-100 % при температуре 35…+45 °С. Запись показаний прибора производится на диаграммной ленте.

Гигрометр точки росы

Метод основан на равномерном охлаждении влажного воздуха при неизменном общем давлении: парциальные давления сухого воздуха и водяного пара неизменны в течение процесса охлаждения вплоть до состояния насыщения. Это состояние определено температурой насыщения – температурой точки росы tP.

Зная температуру точки росы и используя таблицы для водяного пара, находят парциальное давление водяного пара и остальные гигрометрические величины.

В процессе охлаждения металлического зеркала, которое находится в контакте с потоком влажного воздуха, при определенной температуре зеркала на его поверхности образуется конденсат в виде мелких капелек воды или инея.

Осредненное значение температур зеркала, при котором происходит образование или исчезновение конденсата, принимается за измеренную tP.

Для охлаждения зеркала используются соответствующие охлаждающие рабочие тела или термоэлектрическое охлаждение по принципу эффекта Пельтье. Для измерения температуры используются термопары, термометры сопротивления или термисторы.

Точность измерения зависит от скорости охлаждения и состояния поверхности зеркала.

Недостаток: необходимо периодически очищать поверхность зеркала и конструкции (наличие приспособлений для охлаждения, обогревания).

Основное достоинство гигрометра: хорошие метрологические характеристики при низких температурах.

Гигрометр точки росы с хлоридом лития

В них используется особенность солей: при одинаковой температуре парциальное давление водяного пара над поверхностью раствора ниже давления насыщения водяного пара над поверхностью чистой воды.

В случае контакта ненасыщенного влажного воздуха с поверхностью насыщенного раствора соли, произойдет абсорбция водяного пара из влажного воздуха. Однако нагревом малого количества раствора по отношению к большему количеству воздуха можно добиться состояния равновесия.

При определенной температуре насыщенный раствор соли находится в равновесии с водяным паром влажного воздуха и можно определить влажность воздуха.

Чаще всего используется водяной раствор хлористого лития LiCI ·Н2О (моногидрат).

Созданный по этому принципу датчик гигрометра состоит из тонкой ткани, обмотанной вокруг чувствительного элемента термометра сопротивления и пропитанной раствором хлористого лития. Вокруг гигроскопической ткани с определенным интервалом намотаны два металлических электрода.

Шкала градуирована в соответствии с гигроскопическими свойствами LiCI в приборе. На пластину из пластмассы укреплены золотые или позолоченные проводники тока. На поверхность проводников и свободную поверхность нанесен слой LiCI. Когда воздух абсолютно сух, то соль является непроводником и электрический ток не проходит. При повышении влажности воздуха соль насыщается влагой и начинает проводить ток. Чем больше влаги абсорбируется солью, тем выше проводимость и тем больше ток, проходящий между электродами. Элемент может быть включен в систему моста, поэтому прибор используют для автоматического регулирования влажности воздуха.

Д

Рис. 7. Гигрометр

ля определения влажности воздуха методом точки росы применяют гигрометры(рис. 7).

Основными элементами прибора являются два термометра, шарики которых заключены в тонкостенные металлические резервуары. Наружные поверхности резервуаров отполированы до зеркального блеска для защиты термометров от теплового облучения.

Свободное пространство левого резервуара заполнено эфиром; в верхнюю крышку его впаяны две трубки, одна из которых не достигает дна. В эту трубку резиновой грушей нагнетается воздух. Пузырьки воздуха, подымающиеся в жидком эфире, вызывают интенсивное испарение эфира и, следовательно, охлаждение его.

Воздух, прошедший через слой эфира, выходит наружу через вторую трубку. Когда температура наружной поверхности резервуара понизится до значения точки росы воздуха, омывающего эту поверхность, на ней образуются капли конденсата, выпавшего из воздуха. Показание левого термометра в момент начала затуманивания зеркальной поверхности и есть точка росы воздуха tр.

По таблице водяного пара находят величину упругости насыщенного пара для tр и tн (показания термометров) и определяют

j = .

Метод точки росы менее точен, чем психрометрический. Термометр показывает температуру испаряющегося эфира, которая ниже температуры поверхности левого резервуара. Кроме того, определение момента начала выпадения конденсата зависит от наблюдателя.

Весовой метод (массовый, абсолютный)

Самым точным и строгим методом определения влажностного состояния воздуха является весовой (абсолютный) метод. Исследуемый воздух просасывается вентилятором В (рис. 8) через несколько последовательно соединенных U-образных трубок, заполненных веществом, способным поглощать водяной пар (хлористый кальций, фосфорный ангидрид и др.). Трубки с наполнителем предварительно тщательно взвешивают на аналитических весах.

Рис. 8. Измерение влажности воздуха весовым методом

После того как через трубки пройдет определенное количество воздуха V, их снова взвешивают. Разность между первым и вторым взвешиванием представляет собой количество водяного пара, содержащегося в пропущенном через V-образные трубки объеме воздуха, который измеряется газовым счетчиком C. Если измеренный объем воздуха равен V, м3, а разность показаний весов g, кг, то объемная влажность воздуха (кг/ м3):

gп = .