Книги / Каменев П.Н. Вентиляция1

термометра. Небольшая ее часть (1-3%) испаряется и увлажняет

воздух, проходящий через камеру. Реальный процесс, как было ука-

зано выше, несколько отклоняется вверх от линии / = сопз1 (в резуль-

тате внесения энтальпии воды при ее испарении, которая при темпе- ратуре мокрого термометра > 0 не равна нулю), но это отклоне-

ние незначительно.

Процессы адиабатического увлажнения, протекающие по лини-

ям /=СОП51, могут быть рассчитаны по приближенной формуле:
Аг /А^-2,45,	(2.25)

где А/ - изменение температуры воздуха при изменении его влаго-

содержания на Ас1.

Процесс изотермического увлажнения воздуха. Если в воздух

подавать водяной пар, имеющий температуру воздуха по сухому

термометру, то он будет увлажняться без изменения своей темпера-

туры. Процесс изотермического увлажнения воздуха паром в I-с1

диаграмме прослеживается по линиям г =сопз1:. При подаче пара в

воздух с параметрами, которым соответствует точка 1 (см. рис. 2.8),

состояние воздуха изменяется по линии г^сопз! (слева направо).

После увлажнения воздуха его состоянию может соответствовать произвольная точка на этой изотерме, например точка 4 при измене- нии влагосодержания на величину А42- Предельному состоянию воздуха в этом процессе соответствует точка 5 пересечения луча

процесса с кривой (р = 100%.

В вентиляционной практике иногда используют процесс увлаж-

нения воздуха острым паром с температурой более 100°С, т.е. зна-

чительно отличающейся от температуры воздуха. Однако в связи с

тем, что явная часть энтальпии пара, ассимилируемого воздухом,

незначительна, луч процесса идет с небольшим отклонением вверх

от изотермы. Изменение энтальпии воздуха, в основном, определя- ется скрытым теплом водяного пара, температура воздуха в процес-

се увлажнения повышается немного.

В хлопкопрядильных цехах текстильных фабрик применяется

местное доувлажнение воздуха. В воздухе помещения пневматиче-

скими форсунками распыляют воду, мелкие капли которой, нахо-

дясь во взвешенном состоянии в воздухе, полностью испаряются.

Испарение разбрызгиваемой воды происходит за счет теплоты воз-

духа помещения. Явное тепло воздуха идет на испарение и в виде

энтальпии водяного пара возвращается в воздух. По существу, ме-

рное доувлажнение является процессом адиабатического увлажне-

51

Электронная библиотека ЕЕЕр://:1 дV.кЪзЕи.ги

/

ния воздуха, который идет при

/ = A>?51:.

Однако в помещении

понижения

температуры

не

происходит, так как затраты

тепла на доувлажнение в каж-

дый момент времени компен-

сируются

теплоизбытками

в

помещении. Если этот процесс

разбить

на бесконечно малые

отрезки,

в

пределах которых

малому

тепловыделению

-

со

ответствует столь

же

малое

адиабатическое увлажнение,

О

то в

результате получим, как

это

было

предложено

проф.

П.Н. Каменевым, что условный

процесс

местного

доувлажне-

Рис. 2 9 Процессы камерного

ния

в помещении с теплоиз-

бытками

можно изобразить в

увлажнения (процесс АВ) и местного

доувлажнения

воздуха в 1 й диаграмме

1 й

диаграмме

по

линии

-

-

I = A>?51: (рис. 2.9).

ям {

Процессы изотермического увлажнения, протекающие по лини-

-

СОП51:,

можно рассчитывать

по

приближенной

:

формуле

А1/ Ай ~ 2,53,

(2.26)

где Л/ - изменение энтальпии воздуха при изменении его влагосо-

держания на Ай.

Политропический процесс тепло- и влагообмена воздуха.

Изменение состояния воздуха в вентиляционном процессе нередко связано с внесением в воздух или отнятием от него одновременно

тепла и влаги. Таково изменение состояния воздуха в помещениях,

где одновременно выделяются и явное тепло и водяные пары, в

контактных аппаратах, где воздух одновременно охлаждается и осушается, и во многих других случаях. При произвольном соот- ношении количеств тепла и влаги, ассимилируемых воздухом, из- менение его состояния можно изобразить в 1-й диаграмме линия- ми, имеющими различные направления. Если потоку воздуха, со- держащего сухую часть в количестве С, кг/ч, передать (2\ кДж/ч

тепла и \У, кг/ч, влаги, то его энтальпия изменится на А/ кДж/кг,

так, что

52

Электронная библиотека ЕЕЕр://:1 дV.кЕзЕи.ги

е'=сд/,	(2.27)
а его влагосодерждние изменится на Ас1' , кг/кг, так, что
=0 - Ад'.	(2.28)

Отношение правых и левых частей уравнений (2.27) и (2.28)

есть показатель направления луча процесса изменения состояния

воздуха в 1-д диаграмме - угловой коэффициент е.

	'	Ш	'.	(	2.29	)
Отношение	г = 0		= А1 / Ад
	УШ в
	(
уравнении (2.29) связано с		I
определенным	отношением
АНАсв котором А/ и Ад'
соответствуют	приращени-

ям ординаты и абсциссы при изображении этого процесса

в 1-д диаграмме. Отноше-

ние (2.29) определяет угол

наклона луча процесса из-

менения состояния воздуха.

			Если в		-	диаграмме
					1 д
	нанести			два	параллельных
	между			собой отрезка 7-2
	и		3-4,	то,	как	это видно	Рис. 2.10. Показатель 8 двух параллельных
	из		подобия		треугольников
							лучей процессов изменения	тепловлажно
	(	рис. 2.10), для				них будут			-
							-		д диаграмме
							стного состояния воздуха в 1
	одинаковыми отношения

А/].2 / Ад\" 2 — А/3.41Аб/3.4,	(2.30	)

а, следовательно, и показатель направления луча процесса е. Отсюда можно сделать вывод, что одному и тому же углу наклона прямой в

1- д диаграмме соответствуют процессы изменения тепловлажност-

ного состояния воздуха с определенным соотношением ассимилиро-

ванных количеств теплоты и влаги.

Изменение состояния воздуха в помещениях, а также при его

обработке в специальных устройствах сводится к изменению его

энтальпии, влагосодержания и других параметров. Зная начальное

состояние и количество С воздуха, а также полные теплопоступле-

ния () и влагопоступления И7 в воздух, можно, пользуясь угловым

53

Электронная библиотека ЕЕЕр://:1 дV.кЕзЕи.ги

коэффициентом в и 1-д диаграммой, определить конечные парамет-

ры воздуха. В другом случае неизвестными, при прочих известных данных, могут быть количество воздуха, полное количество тепла,

количество влаги и т.д. Политропический процесс с произвольным

угловым коэффициентом г включает все возможные процессы изме-

нения тепловлажностного состояния воздуха.

Изовлажностный процесс нагрева соответствует

8 = +Д/ /0 =+оо.	(2.31)
Изовлажностный процесс охлаждения соответствует
б = -Д1 / 0 = —оо	(2.32)
Процесс адиабатического увлажнения соответствует
Е —0/+Ад —0 .	(2.33)

Для процесса изотермического увлажнения по выражению (2.26)

8 ~ 2,53.

Политропический процесс при произвольном значении 8 при-

ближенно можно рассчитать, пользуясь формулой:

;	/А/ = 0,98	-	2,45	/ .		2.34
А					(		)
				8

В данном выражении е имеет размерность кДж/г.

Процесс смешения воздуха. Наружный воздух, подаваемый в
				-
помещение	, в ряде случаев, предварительно смешивают с рецирку
		ляционным. Возможны и другие
I
		случаи, связанные с перемешива-
		нием масс воздуха разного со-
		стояния. Процесс смешения воз-
		духа в	-
			1 д диаграмме изобража-
				,
		ется прямой, соединяющей точки
		соответствующие состоянию сме-
		шиваемых масс воздуха. Точка
		смеси	всегда располагается	на
				-
		этой прямой и делит ее на отрез
		ки, длины которых обратно про-
		порциональны смешиваемым		ко-
		личествам воздуха. Если смешать
	-	воздух состояния 1 (рис. 2.11) в
Рис 2 11. Изображение в 1 д		количестве С с воздухом состоя-
диаграмме процесса смешения двух
масс воздуха разного состояния		ния 2 в количестве пС, то точка
54

Электронная библиотека ВЕЕр://ЕдV.кВзЕи.ги

смеси 3 разделит отрезок			1-2 или				его проекции Л/1 _2 и Л			1_2 на части
1-3, 3-2 или Л/1-3, Л/3_			2 и Л 1			_	з, Д</3_		2 (см. рисунок),^отношение
длин которых равно:					^
		1-3 _ А/1-3				М1-3			С 1	(2.35)
		3-2 Л/		-			^ -		72(3 71
				3	2	Л<		3 2
или	Таким образом, чтобы найти точку смеси, нужно отрезок 1-2
	его проекции	разделить на п								-
						+ 1 часть и отложить от точки 1 од

ну часть, оставив п частей до точки 2. Такое построение определит

положение точки смеси 3.

Возможен случай, когда точка смеси окажется в области ниже

линии <р =100%. Это значит, что при смешении будет образовывать- ся туман (конденсация в мелкие капли водяных паров, содержащих- ся в воздухе). Если принять, что температура выпадающей влаги близка к температуре мокрого термометра, которой соответствует

(/7' = A>?51)		точка смеси		3'		П	1
(рис. 2.12), то действитель-							2-ф =100%
ные параметры точки смеси							3
3 будут соответствовать				пе	-		'
							а з
ресечению линий 1у -сопз!и
						2	°о%
ср =100%.		Количество		вы-
павшей из 1 кг воздуха вла-
ги будет равно:
	М =(Зу -с1ъ.
Описанное			построение
точки	смеси		достаточно			Рис. 2.12	Изображение в 1- 3 диаграмме
трудоемко		и не всегда обес
						процесса смешения воздуха при распо-
				-
печивает приемлемую точ-						ложении точки смеси ниже линии ср =100%
ность,				-
	поэтому для опреде

ления параметров точки смеси вычисляют, например, ее температуру.

Если смешать воздух состояния 1 в количестве С\ с воздухом

состояния 2 в количестве С2, то можно составить балансовое урав-

нение явных теплосодержаний:

откуда

с(3\1^ СС2^2 ~ с((/1 + (32)^СМ 9

	Iсм	_ С\11 + 02( 2
		С\ + с2
		55

Электронная библиотека 1тЕЕр://ЕдV.кКзЕи.ги

Пересечение изотермы гсм и прямой 1-2 определит положение

точки смеси С.

Построение фактического процесса тепло- и влагообмена

воздуха с водой в 1- Л диаграмме. В целях увлажнения или осушки,

охлаждения или нагрева воздуха его вводят в контакт с водой.

Обычно предполагают, что тонкий слой воздуха на поверхно-

сти воды полностью насыщен водяными парами, а его температура равна температуре поверхности воды. Состояние воздуха в этом

слое можно определить по температуре воды, считая его относи- тельную влажность ф = 100%. При таком предположении процесс тепло- и влагообмена воздуха с водой рассматривают как процесс смешения основного потока воздуха с тонким слоем насыщенного

воздуха, контактирующего с водой. В процессе теплообмена тем-

пература воды несколько изменяется, поэтому для расчета берут

некоторую промежуточную ее температуру. Параметры смеси на

прямой, соединяющей точку, соответствующую состоянию возду-

ха, с точкой, определенной температурой воды на линии ф = 100%,

зависят от площади поверхности контакта, его продолжительности,

а также от параметров воздуха и воды. В расчетах учитывают так

называемый коэффициент орошения ц, равный количеству раз-

брызгиваемой воды, кг, приходящемуся на 1 кг обрабатываемого

воздуха, а также направление луча процесса и конструктивные

особенности камеры. Обычно принимают, что точка смеси, опре-

деляющая параметры воздуха после орошения, устойчиво может

находиться на линии ср = 90-95%, и из этого условия рассчитывают режим орошения.

I

1

ф =100%

Воздух,

обмениваясь

с водой теплом и влагой,

А

0

(А = СОП51

2

претерпевает

различные

изменения.

Характерные

IмА

3

*

/

1/

гг

4

случаи изменения состо-

яния

воздуха

при

кон-

\

5

рА

&

име-

6

такте

его

с

водой,

7

ющей разную, но

неиз-

со

менную во времени тем-

О

С

пературу,

представлены

О

^2

на рис. 2.13 и в табл. 2.1.

Рис 2 13 Изображение в 1

й диаграмме

Начальным

параметрам

-

воздуха

соответствует

характерных процессов тепло- и влагообмена

воздуха с водой, имеющих разную температуру

точка А.

56

Электронная библиотека Ъббр://:1 дV.кЪзби.ги

Таблица 2.1

Соотношения температур	Характеристика процесса
воздуха гА 8 2>4K 1вод	обработки воздуха

>>> 10 (точка 1)

Поо =и (точка 2)

1„Л < 1вос> < 1А (точка 3)

1воо =б,0 (точка 4)

1рА < иод< и,А (точка 5)

и0о =и (точка 6)

Гвоо < 1рА (точка 7)

Фактический процесс

Увлажнение и нагрев воздуха. Испарение

воды осуществляется целиком за счет ее соб-

ственной энтальпии

Воздух увлажняется изотермически, не изме-

няя своей температуры

Происходит увлажнение и некоторое охлаж-

дение воздуха

Происходит адиабатическое увлажнение воз-

духа

Воздух несколько увлажняется и заметно

охлаждается

Происходит охлаждение воздуха при неиз-

менном влагосодержании (сухое охлаждение)

Воздух интенсивно охлаждается и осушается

изменения температуры разбрызгиваемой

воды с температурой ниже температуры точки росы поступающего в

камеру воздуха при параллельном движении потоков воды и воздуха

представлен на рис. 2.14.

Впервый расчетный

интервал

времени

малая

П

1с.

часть

орошаемого

воздуха

войдет в контакт с поверх-

2

ностью капель и

приобре-

3

тет начальную температуру

&

воды

Т! и

(р = 100%. Эта

I И

Тб

Т 14

часть

воздуха смешивается

/

^

остальной его массой, при-

2

&

чем точка их смеси 2 будет

Т 1

находиться

на прямой ли-

а

нии,

соединяющей

точку,

соответствующую

началь-

ному

состоянию воздуха 1

Рис 2 14

Изменение состояния воздуха при

контакте с водой, имеющей начальную тем

и точку

на

линии

р

= 100%

точки

,

-

(

,

пературу

ниже

росы

обрабатываемого

соответствующую

началь-

при параллельном токе воздуха и воды

57

Электронная библиотека Ы:1:р:/ / Ь д л/ .кПз'Ьи.ги

ной температуре воды Х\. В начале второго расчетного интервала в

результате теплообмена с воздухом температура воды повысится до т2, а воздух изменит свои параметры до точки смеси 2. За второй ин- тервал времени часть воздуха приобретет параметры т2 и (р =100%, и вновь образует смесь воздуха, состояние которой определится точкой

3; вода повысит свою температура до т3 и т.д.

В начале процесса обмен явной и скрытой теплотой протекает

интенсивно за счет большого перепада температур. После того как

температура воды превысит температуру точки росы осушаемого

воздуха, интенсивность теплообмена резко уменьшится: прекра-

тится отдача скрытой теплоты конденсации и по мере возрастания

температуры воды начнутся ее испарение, увлажнение воздуха и

передача ему скрытой теплоты парообразования. Воздух будет от-

давать явную теплоту воде, но часть теплоты будет возвращаться ему в виде энтальпии водяного пара. Изменение температуры воды

и энтальпии в результате замедлится, но температура воды будет продолжать повышаться. Энтальпия слоя воздуха на поверхности воды и энтальпия очередной смеси движущегося воздуха будут приближаться друг к другу. В конце концов, вода приобретет тем-

пературу мокрого термометра смеси воздуха, энтальпия которой

будет равна энтальпии воздуха на границе контакта с водой. Начи- ная с этого момента процесс увлажнения воздуха становится адиа-

батическим: воздух будет продолжать понижать свою температуру

(точка 5), не изменяя энтальпии, температура воды будет оставать- ся неизменной и равной температуре мокрого термометра. На

рис. 2.14 точками 4, 5, и 6 показана последняя стадия изменения

состояния воздуха.

Параметры воздуха после его контакта с водой. В расчете те-

пловлажностной обработки обычно нужно знать параметры возду-

ха после его контакта с водой (после оросительной камеры) и тем-

пературу воды, которая обеспечит заданное направление луча про-

цесса. Конечные параметры воздуха определяет точка пересечения

луча процесса (г) изменения состояния воздуха в контактном аппа- рате, характеризуемого начальными параметрами / и 4, с линией

ФсР = 90...95%. Температура воды (промежуточная, условная) опре-

делится точкой пересечения этого луча с линией (р = 100%. Точное значение ср определяется эффективностью оросительной камеры или иного контактного аппарата. Луч процесса проводится от точки на- чальных параметров воздуха до точки пересечения изотермы конеч- ной температуры воды с линией ср = 100%.

58

Электронная библиотека ЛТТр://1:дV.кКзби.ги

Параметры

воздуха

на

выходе

из

контактного

аппарата

могут

бьпъ	также	рассчитаны аналитически по приближенным формулам.
			формулы	для	аналитического				расчета		определяют
Приближенные
совместным		решением следующей системы уравнений								:
				/	Ф	-/	=	&			(2.36)
						-В
								’

/

ф

—

С

+

О

В

ф

.

(

2.37

)

%

В

данной

системе

(

2.36

)

есть

уравнение

луча

процесса,

а

(

2.37

)

-

уравнение	отрезка

линию	постоянной

прямой, аппроксимирующей	соответствующую
относительной влажности в	определенном	-
		диа

пазоне	температур.			Подставляя	значение
уравнение		(2.36),	получаем формулу для

из уравнения (2.37)

определения энтальпии

в в

точке

пересечения

:

ф

_ ~

/

-

(

С	/
1-

Я -
5	/

<

/

)

-

е

(

2.38

)

По найденному значению /	определяем
ф
госодержание в точке пересечения:
ф	О

из

формулы

(

2.37) вла-

(2.39)

Для сечения

определения температуры
луча процесса и линии ф	=

*ф, соответствующей точке

соп$1:, запишем уравнение

пере- отрез-

ков прямых

натах / и г.

,

аппроксимирующих

участки

линии

ф

=

соп

51:

в

коорди-

/	ф

откуда

—

А

+

В(

D

»

(

2.40)

/

Ф

-	А
В

(

2.41)

2.38

Числовые , 2.39, 2.40

значения коэффициентов,		входящих
и 2.41	приведены в табл. 2.2		.

в

формулы

2.37,

Для стояния

расчетов всех процессов изменения тепловлажностного	со
	-
воздуха обычно используют графический метод построения

	процессов		в /- 7	диаграмме.		Однако
	разно		<
		пользоваться			приближенными

в некоторых

формулами.

случаях целесооб

Погрешность вы

- -

числений по ним не выходит

в инженерных расчетах.

за

пределы

3

%,

что

вполне

допустимо

59

Электронная

библиотека

Ьббр:

/

/

Ьдч.

кЧзби.ги

Таблица 2.2

Значения коэффициентов А, В, С, Э

(р,%	А	В	С
При /<рОТ 0 до 10°С		1,97	-9,46	5,11
100	9,42
95	9,25	1,97	-9,67	5,32
90	8,37	1,88	-10,55	5,53
При гф от 10 до 20°С		2,85	-0 63	3 95
100	1 26
	,		,	,
95	0,84	2,27	-0,50	4,02
90	0,84	2,64	0,08	4,02
При /ф от 20 до 30°С
100	-	4,27	7,41	3,39
	28,05
95	-	4,10	6,95	3,47
	27,22
90	-	3,98	6,47	3,52
	26,38

Наряду с приведенными формулами для ручного счета сущест- вуют компьютерные программы, позволяющие проводить расчеты

процессов тепловлажностной обработки воздуха и большей точно-

стью и быстродействием.

60	Электронная библиотека Пббр://'ЬдV.кПзби.ги