Дефинирайте параметри влажен въздух, както и за решаване на редица практически въпроси, свързани със сушенето на различни материали, много удобно по графичен начин с документ за самоличностдиаграми, предложени за първи път от съветския учен Л. К. Рамзин през 1918 г.

Създаден за барометрично налягане от 98 kPa. На практика диаграмата може да се използва във всички случаи на изчисляване на сушилни, тъй като при нормални колебания в атмосферното налягане стойностите азИ дпромени малко.

Графика в координати i-dе графична интерпретация на уравнението на енталпията за влажен въздух. Той отразява връзката на основните параметри на влажния въздух. Всяка точка от диаграмата подчертава някакво състояние с добре дефинирани параметри. За да намерите някоя от характеристиките на влажния въздух, достатъчно е да знаете само два параметъра на неговото състояние.

I-d диаграмата на влажния въздух е построена в наклонена координатна система. На оста y нагоре и надолу от нулевата точка (i \u003d 0, d \u003d 0), стойностите на енталпията са начертани и линиите i \u003d const са начертани успоредно на абсцисната ос, т.е. под ъгъл от 135 0 спрямо вертикалата. В този случай изотермата 0 o C в ненаситената област е разположена почти хоризонтално. Що се отнася до скалата за отчитане на съдържанието на влага d, за удобство тя е сведена до хоризонтална права линия, минаваща през началото.

Кривата на парциалното налягане на водните пари също е нанесена на i-d диаграмата. За тази цел се използва следното уравнение:

R p \u003d B * d / (0,622 + d),

За променливи стойности на d получаваме, че например за d=0 P p =0, за d=d 1 P p = P p1 , за d=d 2 P p = P p2 и т.н. При определен мащаб за парциални налягания в долната част на диаграмата в правоъгълна система от координатни оси в посочените точки се нанася крива P p =f(d). След това кривите линии на постоянна относителна влажност (φ = const) се нанасят върху i-d диаграмата. Долната крива φ = 100% характеризира състоянието на въздуха, наситен с водна пара ( крива на насищане).

Също така, прави линии на изотерми (t = const) са изградени върху i-d диаграмата на влажен въздух, характеризираща процесите на изпаряване на влагата, като се вземе предвид допълнителното количество топлина, въведено от вода с температура 0 ° C.

В процеса на изпаряване на влагата енталпията на въздуха остава постоянна, тъй като топлината, взета от въздуха за сушене на материалите, се връща обратно към него заедно с изпарената влага, тоест в уравнението:

i = i in + d*i p

Намалението през първия срок ще бъде компенсирано от увеличение през втория срок. На i-d диаграмата този процес върви по линията (i = const) и има условното име на процеса адиабатно изпарение. Границата на въздушно охлаждане е адиабатната температура на мокрия термометър, която се намира на диаграмата като температура на точката в пресечната точка на линиите (i = const) с кривата на насищане (φ = 100%).

Или с други думи, ако от точка А (с координати i = 72 kJ / kg, d = 12,5 g / kg сух въздух, t = 40 ° C, V = 0,905 m 3 / kg сух въздух φ = 27%), излъчвайки определено състояние на влажен въздух, начертайте вертикален лъч d = const, тогава това ще бъде процес на охлаждане на въздуха без промяна на съдържанието на влага; стойността на относителната влажност φ в този случай постепенно се увеличава. Когато този лъч продължи, докато се пресече с кривата φ \u003d 100% (точка "B" с координати i = 49 kJ / kg, d = 12,5 g / kg сух въздух, t = 17,5 ° C, V = 0,84 m 3 / kg сух въздух j = 100%), получаваме най-ниската температура t p (нарича се температура на точката на оросяване), при което въздух с дадено съдържание на влага d все още може да задържа парите в некондензирана форма; по-нататъшното понижаване на температурата води до загуба на влага или в суспензия (мъгла), или под формата на роса върху повърхностите на оградите (стени на автомобили, продукти), или скреж и сняг (тръби на изпарителя на хладилната машина).

Ако въздухът в състояние А се овлажнява без подаване или отстраняване на топлина (например от открита водна повърхност), тогава процесът, характеризиращ се с AC линия, ще се случи без промяна на енталпията (i = const). Температурата t m в пресечната точка на тази линия с кривата на насищане (точка "C" с координати i = 72 kJ / kg, d = 19 g / kg сух въздух, t = 24 ° C, V = 0,87 m 3 / kg сух въздух φ = 100%) и е температура на мокър термометър.

Използвайки i-d, е удобно да се анализират процесите, които се случват при смесване на влажни въздушни потоци.

Също i-d диаграмавлажен въздух се използват широко за изчисляване на параметрите на климатизацията, която се разбира като набор от средства и методи за въздействие върху температурата и влажността на въздуха.

За практически цели е най-важно да се изчисли времето за охлаждане на товара, като се използва наличното оборудване на борда на кораба. Тъй като възможностите на корабната инсталация за втечняване на газове до голяма степен определят времето, през което корабът ще остане в пристанището, познаването на тези възможности ще позволи предварително планиране на времето за престой, избягвайки ненужния престой, а оттам и искове към кораба.

Диаграма на Молиер. който е даден по-долу (фиг. 62), се изчислява само за пропан, но методът на неговото използване за всички газове е един и същ (фиг. 63).

Диаграмата на Mollier използва логаритмична скала за абсолютно налягане (Р log) - по вертикалната ос, по хоризонталната ос ч - естествена скала на специфичната енталпия (виж Фиг. 62, 63). Налягането е в MPa, 0,1 MPa = 1 бар, така че ще използваме барове в бъдеще. Специфичната енталпия се измерва в kJ/kg. В бъдеще, когато решаваме практически проблеми, ние постоянно ще използваме диаграмата на Mollier (но само нейното схематично представяне, за да разберем физиката на топлинните процеси, протичащи с товара).

На диаграмата лесно може да се забележи някаква "мрежа", образувана от кривите. Границите на тази "мрежа" очертават граничните криви за изменение на агрегатните състояния на втечнения газ, които отразяват преминаването на ТЕЧНОСТТА в наситена пара. Всичко отляво на "мрежата" се отнася за преохладена течност, а всичко отдясно на "мрежата" се отнася за прегрята пара (виж Фиг. 63).

Пространството между тези криви представлява различни състояния на смес от наситени пропанови пари и течност, отразяващи процеса на фазов преход. На редица примери ще разгледаме практическото използване * на диаграмата на Mollier.

Пример 1: Начертайте линия, съответстваща на налягане от 2 bar (0,2 MPa) през частта от диаграмата, отразяваща фазовата промяна (фиг. 64).

За да направим това, определяме енталпията за 1 kg кипящ пропан при абсолютно налягане от 2 бара.

Както беше отбелязано по-горе, кипящият течен пропан се характеризира с лявата крива на диаграмата. В нашия случай това ще бъде смисълът а,Плъзгане от точка Авертикална линия към скала А, ние определяме стойността на енталпията, която ще бъде 460 kJ / kg. Това означава, че всеки килограм пропан в това състояние (при точка на кипене при налягане 2 бара) има енергия от 460 kJ. Следователно 10 kg пропан ще имат енталпия от 4600 kJ.

След това определяме стойността на енталпията за суха наситена пропанова пара при същото налягане (2 бара). За да направите това, начертайте вертикална линия от точката INдо пресечната точка с енталпийната скала. В резултат откриваме, че максималната стойност на енталпията за 1 kg пропан във фазата на наситени пари ще бъде 870 kJ. Вътре в графиката

* За изчисления се използват данни от термодинамичните таблици на пропана (вижте Приложенията).

Ориз. 64. Например 1 Фиг. 65. Пример 2

При
ефективна енталпия, kJ/kg (kcal/kg)

Ориз. 63. Основни криви на диаграмата на Молие

(Фиг. 65) линиите, насочени надолу от точката на критичното състояние на газа, представляват броя на частите на газа и течността в преходната фаза. С други думи, 0,1 означава, че сместа съдържа 1 част газови пари и 9 части течност. В точката на пресичане на налягането на наситените пари и тези криви определяме състава на сместа (нейната сухота или влажност). Температурата на прехода е постоянна по време на процеса на кондензация или изпаряване. Ако пропанът е в затворена система (товарен резервоар), присъстват както течната, така и газообразната фаза на товара. Температурата на течността може да се определи от налягането на парите, а налягането на парите от температурата на течността. Налягането и температурата са свързани, ако течността и парата са в равновесие в затворена система. Имайте предвид, че температурните криви, разположени от лявата страна на диаграмата, се спускат почти вертикално, пресичат фазата на изпаряване в хоризонтална посока и от дясната страна на диаграмата отново се спускат почти вертикално.

Пример 2: Да приемем, че има 1 kg пропан в етапа на фазова промяна (част от пропана е течност, а част е пара). Налягането на наситените пари е 7,5 бара, а енталпията на сместа (пара-течност) е 635 kJ/kg.

Необходимо е да се определи коя част от пропана е в течна фаза и коя е в газообразна фаза. Нека поставим на диаграмата първо всички известни величини: налягане на парите (7,5 bar) и енталпия (635 kJ/kg). След това определяме пресечната точка на налягането и енталпията - тя лежи на кривата, която е означена с 0,2. А това от своя страна означава, че имаме пропан в етап на кипене и 2 (20%) части от пропан са в газообразно състояние, а 8 (80%) са в течно състояние.

Също така е възможно да се определи манометричното налягане на течност в резервоар, чиято температура е 60° F, или 15,5° C (ще използваме термодинамичната таблица за пропан от Приложението, за да преобразуваме температурата).

Трябва да се помни, че това налягане е по-малко от налягането на наситените пари (абсолютно налягане) със стойността на атмосферното налягане, равно на 1,013 mbar. В бъдеще, за да опростим изчисленията, ще използваме стойността на атмосферното налягане, равна на 1 бар. В нашия случай налягането на наситените пари или абсолютното налягане е 7,5 бара, така че манометричното налягане в резервоара ще бъде 6,5 бара.

Ориз. 66. Пример 3

Вече беше споменато по-рано, че течността и парите в равновесно състояние са в затворена система при една и съща температура. Това е вярно, но на практика се вижда, че изпаренията, разположени в горната част на резервоара (в купола) имат температура много по-висока от температурата на течността. Това се дължи на нагряването на резервоара. Това нагряване обаче не влияе на налягането в резервоара, което съответства на температурата на течността (по-точно температурата на повърхността на течността). Парите непосредствено над повърхността на течността имат същата температура като самата течност на повърхността, където се извършва фазовата промяна на веществото.

Както се вижда от фиг. 62-65, в диаграмата на Mollier кривите на плътност са насочени от долния ляв ъгъл на "мрежовата" диаграма към горния десен ъгъл. Стойността на плътността на диаграмата може да бъде дадена в Ib/ft 3 . За преобразуване в SI се използва коефициент на преобразуване 16,02 (1,0 Ib / ft 3 \u003d 16,02 kg / m 3).

Пример 3: В този пример ще използваме криви на плътност. Необходимо е да се определи плътността на прегрята пропанова пара при абсолютно налягане от 0,95 бара и температура от 49 ° C (120 ° F).
Ние също така определяме специфичната енталпия на тези пари.

Решението на примера може да се види от Фигура 66.

В нашите примери се използват термодинамичните характеристики на един газ, пропан.

При такива изчисления за всеки газ ще се променят само абсолютните стойности на термодинамичните параметри, но принципът остава същият за всички газове. По-нататък за опростяване, по-голяма точност на изчисленията и намаляване на времето ще използваме таблици на термодинамичните свойства на газовете.

Почти цялата информация, включена в диаграмата на Mollier, е представена в таблична форма.

СЪС
с помощта на таблици можете да намерите стойностите на параметрите на товара, но е трудно. Ориз. 67. Например 4 представете си как протича процесът. . охлаждане, ако не използвате поне схематично показване на диаграмата стр- ч.

Пример 4: Има пропан в товарен резервоар при температура от -20 "C. Необходимо е да се определи възможно най-точно налягането на газа в резервоара при дадена температура. След това е необходимо да се определят плътността и енталпията на парата и течността, както и разликата" енталпия между течността и парата. Парите над повърхността на течността са наситени при същата температура като самата течност. Атмосферното налягане е 980 mlbar. Необходимо е да се изгради опростена диаграма на Mollier и да се покажат всички параметри върху нея.

Използвайки таблицата (вижте Приложение 1), определяме налягането на наситените пари на пропан. Абсолютно наляганепропановата пара при -20 ° C е 2,44526 бара. Налягането в резервоара ще бъде:

налягане в резервоара (габарит или габарит)

1,46526 бара

атмосферно налягане= 0,980 бара =

Абсолютно _ налягане

2,44526 бара

В колоната, съответстваща на плътността на течността, откриваме, че плътността на течния пропан при -20 ° C ще бъде 554,48 kg / m 3. След това намираме в съответната колона плътността на наситените пари, която е равна на 5,60 kg / m 3. Енталпията на течността ще бъде 476,2 kJ/kg, а тази на парата - 876,8 kJ/kg. Съответно разликата в енталпията ще бъде (876,8 - 476,2) = 400,6 kJ / kg.

Малко по-късно ще разгледаме използването на диаграмата на Mollier в практически изчисления за определяне на работата на инсталациите за повторно втечняване.

I-d диаграмата на влажния въздух е разработена от руския учен професор Л.К. Рамзин през 1918 г. На Запад аналогът на I-d-диаграмата е диаграмата на Молиер или психрометричната диаграма. I-d-диаграмата се използва при изчисленията на климатични, вентилационни и отоплителни системи и ви позволява бързо да определите всички параметри на обмена на въздух в помещението.

I-d-диаграмата на влажния въздух графично свързва всички параметри, които определят топлинното и влажното състояние на въздуха: енталпия, съдържание на влага, температура, относителна влажност, парциално налягане на водните пари. Използването на диаграма ви позволява визуално да показвате процеса на вентилация, като избягвате сложни изчисления с помощта на формули.

Основни свойства на влажния въздух

Въздухът около нас е смес от сух въздух и водна пара. Тази смес се нарича влажен въздух. Влажният въздух се оценява според следните основни параметри:

• Температура на въздуха според сухия термометър tc, °C - характеризира степента на неговото нагряване;
• Температура на въздуха по мокър термометър tm, °C - температурата, до която въздухът трябва да се охлади, за да стане наситен, като се запази първоначалната енталпия на въздуха;
• Температура на точката на оросяване на въздуха tp, °C - температурата, до която ненаситеният въздух трябва да се охлади, така че да стане наситен, като същевременно се поддържа постоянно съдържание на влага;
• Съдържание на влага във въздуха d, g / kg - това е количеството водна пара в g (или kg) на 1 kg суха част от влажен въздух;
• Относителна влажност j, % - характеризира степента на насищане на въздуха с водни пари. Това е отношението на масата на водните пари, съдържащи се във въздуха, към тяхната максимална възможна маса във въздуха при същите условия, тоест температура и налягане, и изразено като процент;
• Наситено състояние на влажен въздух - състояние, при което въздухът е наситен с водна пара до границата, за него j \u003d 100%;
• Абсолютна влажност на въздуха e, kg / m 3 - това е количеството водна пара в g, съдържащо се в 1 m 3 влажен въздух. Числено абсолютна влажноствъздухът е равен на плътността на влажния въздух;
• Специфична енталпия на влажен въздух I, kJ/kg - количеството топлина, необходимо за загряване от 0 ° C до дадена температура на такова количество влажен въздух, чиято суха част има маса 1 kg. Енталпията на влажния въздух е сумата от енталпията на сухата му част и енталпията на водната пара;
• Специфична топлина на влажен въздух c, kJ / (kg.K) - топлината, която трябва да се изразходва за един килограм влажен въздух, за да се повиши температурата му с един градус Келвин;
• Парциално налягане на водната пара Pp, Pa - налягане, под което се намира водната пара във влажен въздух;
• Общото барометрично налягане Pb, Pa е равно на сумата от парциалните налягания на водната пара и сухия въздух (според закона на Далтон).

Описание на I-d диаграмата

По ординатната ос на диаграмата са показани стойностите на енталпията I, kJ/kg на сухата част на въздуха; по абсцисната ос, насочена под ъгъл от 135° към оста I, са показани стойностите на съдържанието на влага d, g/kg на сухата част на въздуха. Полето на диаграмата е разделено на линии с постоянни стойности на енталпията I = const и съдържанието на влага d = const. Той също така има линии на постоянни температурни стойности t = const, които не са успоредни една на друга: колкото по-висока е температурата на влажния въздух, толкова повече неговите изотерми се отклоняват нагоре. В допълнение към линиите на постоянни стойности на I, d, t, линиите на постоянните стойности на относителната влажност на въздуха φ = const са нанесени на полето на диаграмата. В долната част на I-d-диаграмата има крива с независима у-ос. Той свързва съдържанието на влага d, g/kg, с налягането на водните пари Rp, kPa. Оста y на тази графика е скалата на парциалното налягане на водните пари Pp. Цялото поле на диаграмата е разделено от линията j = 100% на две части. Над тази линия има зона с ненаситен влажен въздух. Линията j = 100% съответства на състоянието на въздуха, наситен с водна пара. По-долу има зона с пренаситен въздух (зона с мъгла). Всяка точка на I-d-диаграмата съответства на определено състояние на топлина и влага Линията на I-d-диаграмата съответства на процеса на топлинна и влагообработка на въздуха. Обща форма I-d-диаграми на влажен въздух са представени по-долу в приложеното PDF файлподходящ за печат във формати А3 и А4.

Изграждане на процеси за обработка на въздуха в климатични и вентилационни системи по I-d-диаграма.

Процеси на нагряване, охлаждане и смесване на въздуха

На I-d-диаграмата на влажен въздух процесите на нагряване и охлаждане на въздуха са изобразени с лъчи по линията d-const (фиг. 2).

Ориз. 2. Процесите на сухо нагряване и охлаждане на въздуха на I-d-диаграмата:

• V_1, V_2, - сухо отопление;
• В_1, В_3 – сухо охлаждане;
• В_1, В_4, В_5 – охлаждане с обезвлажняване.

Процесите на сухо отопление и охлаждане на сух въздух се осъществяват на практика с помощта на топлообменници (въздухонагреватели, въздухонагреватели, въздухоохладители).

Ако влажният въздух в топлообменника се охлади под точката на оросяване, тогава процесът на охлаждане се придружава от кондензация от въздуха на повърхността на топлообменника, а охлаждането на въздуха се придружава от изсушаването му.

Като се има предвид какъв е основният обект на вентилационния процес, в областта на вентилацията често е необходимо да се определят определени параметри на въздуха. За да се избегнат многобройни изчисления, те обикновено се определят от специална диаграма, която се нарича Id на диаграмата. Тя ви позволява бързо да определите всички параметри на въздуха от два известни. Използването на диаграма ви позволява да избегнете изчисленията по формули и визуално да показвате процеса на вентилация. Примерен идентификатор на диаграма е показан на следващата страница. Аналогът на Id диаграмата на запад е Диаграма на Молиерили психрометрична диаграма.

Дизайнът на диаграмата по принцип може да бъде малко по-различен. Типична обща схема на Id диаграмата е показана по-долу на Фигура 3.1. Диаграмата е работно поле в наклонената координатна система Id, върху която са нанесени няколко координатни мрежи и спомагателни мащаби по периметъра на диаграмата. Скалата за съдържание на влага обикновено се намира в долния край на диаграмата, като линиите за постоянно съдържание на влага са вертикални прави линии. Линиите на константите са успоредни прави линии, обикновено преминаващи под ъгъл от 135° спрямо вертикалните линии на съдържание на влага (по принцип ъглите между линиите на енталпията и съдържанието на влага могат да бъдат различни). Наклонената координатна система е избрана, за да се увеличи работната площ на диаграмата. В такава координатна система линиите на постоянни температури са прави линии, които се движат под лек наклон към хоризонталата и леко разпръснати.

Работното поле на диаграмата е ограничено от извити линии с еднаква относителна влажност от 0% и 100%, между които линиите с други стойности на еднаква относителна влажност са нанесени със стъпка от 10%.

Температурната скала обикновено се намира в левия край на работното поле на графиката. Стойностите на въздушните енталпии обикновено се нанасят под кривата F = 100. Стойностите на парциалните налягания понякога се прилагат по горния ръб на работното поле, понякога по долния ръб под скалата за съдържание на влага, понякога по десния ръб. В последния случай на диаграмата допълнително се изгражда спомагателна крива на парциалните налягания.

Определяне на параметрите на влажен въздух по Id диаграмата.

Точката на диаграмата отразява определено състояние на въздуха, а линията - процеса на промяна на състоянието. Дефиницията на параметрите на въздуха, който има определено състояние, изобразен от точка А, е показана на фигура 3.1.