Основные процессы изменения состояния влажного воздуха

Если на диаграмме Id известна точка, характеризующая состояние воздуха, то легко определить все параметры его состояния (рис. 2.22). Когда состояние влажного воздуха характеризуется точкой А, лежащей выше кривой ф = 100%, водяной пар в воздухе будет находиться в перегретом состоянии. Если заданная точка А' находится на кривой насыщения, то водяной пар в воздухе будет в состоянии насыщения. И наконец, если заданная точка А" лежит ниже кривой насыщения, то температура влажного воздуха будет ниже температуры насыщения и в нем будет влажный пар, т. е. смесь сухого насыщенного пара и капелек воды.

По диаграмме Id может быть найдена температура точки росы. Для этого необходимо из точки, характеризующей заданное состояние влажного воздуха, провести прямую, параллельную оси ординат до пересечения с кривой ф = 100%. Изотерма, пересекающая в указанной точке кривую насыщения, будет характеризовать температуру точки росы /_р.

На диаграмме Id можно построить различные процессы изменения состояния влажного воздуха.

Смешение воздуха различных состояний. Рассмотрим процесс смешения воздуха, состояние которого характеризуется параметрами в точках 1 и 2 на рис. 2.23. Воздух с параметрами t_x и ф} имеет массу М_х (кг), а воздух с параметрами и ф — массу М₂. Требуется определить его состояние после смешения.

Рис. 2.22. Определение параметров состояния.

Рис. 2.23. Процесс смешения воздуха различных состояний:

а — без образования тумана; б — с образованием тумана Уравнение теплового баланса при смешении воздуха уравнение баланса влаги

Из приведенных уравнений можно найти энтальпию и влагосодержание смеси:

Преобразуя уравнения, получим.

Отсюда следует, что процесс смешения изобразится прямой линией, проходящей через три точки 1, 2 и с. Точка с может быть найдена либо по вычисленным значениям /_см и d_cw либо графически, если расстояние между точками 1 и 2 разделить обратно пропорционально массам смешиваемого воздуха:

Охлаждение влажного воздуха. Возможны два случая:

• 1) когда температура охлаждающей поверхности выше температуры точки росы ?_р или равна ей;
• 2) когда температура охлаждающей поверхности ниже ?_р.

В первом случае охлаждение влажного воздуха от i₀ до t_? не сопровождается конденсацией влаги на поверхности охлаждения. Процесс охлаждения на диаграмме Id протекает по линии d = const. В предельном случае он заканчивается на линии ф = 100% (рис. 2.24, а). Относительная влажность в данном процессе возрастает от до ф₂. Рассмотренный процесс называется сухим охлаждением воздуха.

Во втором случае (рис. 2.24, б) процесс охлаждения воздуха сопровождается его осушением. На охлаждающей поверхности, имеющей температуру ниже температуры точки росы (i_on < i_p), образуется слой конденсата, и воздух, соприкасающийся с ним, будет находиться в насыщенном состоянии.

Вблизи поверхности охлаждения состояние насыщенного воздуха на /?/-диаграмме определяется точкой 2, в которой температура его равна средней температуре охлаждающей поверхности (t₂ = t_ou), а относительная влажность ф = 100%. По мере удаления от поверхности охлаждения температура воздуха возрастает. Таким образом, процесс охлаждения воздуха в поверхностном охладителе можно представить как процесс смешения воздуха, поступающего в охладитель (точка 1), и насыщенного воздуха у поверхности охлаждения (точка 2). На /?/-диаграмме данный процесс условно изображается прямой линией 1—2. Состояние воздуха на выходе из охладителя должно определяться точкой с, лежащей на прямой (см. рис. 2.24, б). Положение точки с* при прочих равных условиях зависит от величины поверхности охлаждения.

Рис. 2.24. Сухое (а) и «мокрое» (б) охлаждение Рассмотренный процесс называется «мокрым» охлаждением. При таком охлаждении воздуха его влагосодержание уменьшается на величину.

Одновременно с понижением температуры воздуха понижается его относительная влажность. Если задано состояние воздуха на входе в охладитель (точка 1), то область «мокрого» охлаждения на диаграмме Id ограничивается линией 1—р (d = const), характеризующей предельный процесс при сухом охлаждении, и линией 1—К_у касательной к линии насыщения ср = 100% в точке К (см. рис. 2.24, б).

Подогрев влажного воздуха. При прохождении через поверхностный подогреватель влажный воздух подогревается без изменения влагосодержапия (d = const). Относительная влажность его в данном случае понижается.

Рис. 2.25. Подогрев влажного воздуха.

На диаграмме 1(1 (рис. 2.25) изменение состояния воздуха при подогреве изображается вертикальной прямой. Точка 1 соответствует начальному, а точка 2 — конечному состоянию воздуха. Положение точки 2 на диаграмме можно определить по температуре воздуха на выходе из подогревателя.