Диаграмма влажного воздуха реферат

Обновлено: 05.07.2024

Учитывая, что влажный воздух является основным объектом вентиляционного процесса, в области вентиляции приходится часто определять те или другие параметры воздуха. Чтобы избежать многочисленных вычислений, их определяют обычно по специальной диаграмме, которая носит название Id диаграммы. Она позволяет быстро определить все параметры воздуха по двум известным. Использование диаграммы позволяет избежать вычислений по формулам и наглядно отобразить вентиляционный процесс. Пример Id диаграммы приведен на следующей странице. Аналогом Id диаграммы на западе является диаграмма Молье или психрометрическая диаграмма.

Оформление диаграммы в принципе может быть несколько различным. Типовая общая схема Id диаграммы показана ниже на рисунке 3.1. Диаграмма представляет из себя рабочее поле в косоугольной системе координат Id, на котором нанесено несколько координатных сеток и по периметру диаграммы – вспомогательные шкалы. Шкала влагосодержаний обычно располагается по нижней кромке диаграммы, при этом линии постоянных влагосодержаний представляют вертикальные прямые. Линии постоянных энтальпий представляют параллельные прямые, обычно идущие под углом 135° к вертикальным линиям влагосодержаний (в принципе, углы между линиями энтальпии и влагосодержания может быть и другим). Косоугольная система координат выбрана для того, чтобы увеличить рабочее поле диаграммы. В такой системе координат линии постоянных температур представляют из себя прямые линии, идущие под небольшим наклоном к горизонтали и слегка расходящиеся веером.

Рабочее поле диаграммы ограничено кривыми линиями равных относительных влажностей 0% и 100%, между которыми нанесены линии других значений равных относительных влажностей с шагом 10%.

Шкала температур обычно располагается по левой кромке рабочего поля диаграммы. Значения энтальпий воздуха нанесены обычно под кривой Ф= 100. Значения парциальных давлений иногда наносят по верхней кромке рабочего поля, иногда по нижней кромке под шкалой влагосодержаний, иногда по правой кромке. В последнем случае на диаграмме добавочно строят вспомогательную кривую парциальных давлений.

Определение параметров влажного воздуха на Id диаграмме.

Точка на диаграмме отражает некое состояние воздуха, а линия – процесс изменения состояния. Определение параметров воздуха, имеющего некое состояние, отображаемое точкой А, показано на рисунке 3.1.

Показатели характеристики степени увлажненности воздуха. Термодинамические параметры влажного воздуха, которыми оперируют в курсе вентиляции. Энтальпия влажного воздуха, методика ее расчета. Построение I—d-диаграммы воздуха, связывающей все параметры.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	06.10.2016
Размер файла	4,4 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования Республики Беларусь

по дисциплине ”Кондиционирование воздуха и холодоснабжение“

По теме :“Свойства влажного воздуха”

Выполнила: Миганович А.Р

НОВОПОЛОЦК 2016 г

Окружающий нас атмосферный воздух является смесью газов. Он практически всегда бывает влажным. Водяные пары в отличие от других составляющих смеси могут находиться в воздухе как в перегретом, так и в насыщенном состоянии. Сухая часть влажного воздуха обычно содержит 78% по объему азота, около 21% кислорода, около 0,03% углекислоты, незначительное количество инертных газов (аргон, неон, гелий, ксенон, криптон), водорода, озона и др.

Универсальная газовая постоянная в системе СИ R = 8,314Х ХЮ3 Дж/(моль-К). В системе МКГСС при измерении давления в кгс/м2 R=848 кгс-м/(моль-°С) „или при измерении давления в мм рт. ст. R = 62,37 мм рт. ст. м3/(моль-°С).

При расчете вентиляции влажный воздух удобно рассматривать как бинарную смесь (смесь двух газов), состоящую из водяных паров (газа с молярной массой Л1П=18 кг/моль) и сухого воздуха (условного однородного газа с молярной массой уИс.в=29 кг/моль).

При обычных условиях в помещении, когда давление водяного пара равно приблизительно 15 мм рт. ст., доля второго члена в формуле (III.9), учитывающего разницу плотности влажного и сухого воздуха, при прочих равных условиях составит всего 0,75% величины рсв. Поэтому в инженерных расчетах в тех случаях, когда качественное различие плотностей сухого и влажного воздуха не имеет значения, обычно считают, что рв~рс в-

При изменении свойств воздуха в вентиляционном процессе количество его сухой части остается неизменным, поэтому принято все показатели тепловлажностного состояния воздуха относить к 1 кг сухой части влажного воздуха.

Влагосодержание воздуха может быть различным, однако его максимальное значение при заданной температуре строго определено полным насыщением воздуха водяными парами. В связи с этим для характеристики степени увлажненности воздуха удобно пользоваться показателем относительной влажности воздуха ф.

Величина ф показывает в процентах или в долях единицы степень насыщенности воздуха водяными парами по отношению к состоянию полного насыщения.

При относительной влажности 100% воздух полностью насыщен водяными парами, и его называют насыщенным влажным воздухом. Водяные пары в этом случае находятся в насыщенном состоянии. При ф

Влажный воздух. Параметры влажного воздуха.

Для человека воздух - это и окружающая среда и пища для лёгких и источник кислорода. Не смотря на то, что воздух не улавливается ни одним из пяти чувств (он прозрачен, без вкуса и запаха, бесшумен и неосязаем), о его существовании известно достаточно давно. Его свойства изучены, значение общепризнанно и он не вызывал бы у нас никаких вопросов и сложностей в быту, если бы не наличие в нём ещё одного уникальнейшего вещества - воды, точнее - водяного пара.

Содержание статьи:

Влажный воздух

Итак, смесь сухого воздуха и водяного пара называется влажным воздухом. Именно влажный воздух окружает нас повсеместно, именно он сушит бельё после стирки, постепенно опустошает ёмкость с водой, а иногда напоминает о себе запотевшими стеклами и конденсатом на поверхности холодного предмета. Он может способствовать накоплению статического электричества на металлических поверхностях, развитию астмы у людей, иссушать растения, ухудшать наше самочувствие в теплую погоду. Попробуем же разобраться с его свойствами, характеристиками и процессами! Перед нами - влажный воздух!

Влажный воздух, как мы уже определились, это смесь сухого воздуха с водяным паром, причем смесь эта не находится в состоянии равновесия, т.е. постоянно меняется, и именно эта неравновесность представляет огромную сложность в изучении. Без неё книги о влажном воздухе превратились бы в пару абзацев.

Как и у любого вещества, у влажного воздуха есть основные параметры, определяющие его состояние, и достаточно трех независимых из них, чтобы полностью определить его состояние. Однако, из-за сложности ввиду неравновесности, а также для удобства описания процессов обычно выделяют 6 основных параметров влажного воздуха. Перечислим их:

Давление (абсолютное), P, атм;
Температура, t, К или С;
Относительная влажность, φ, %;
Энтальпия, i, кДж/кг*С;
Влагосодержание, d, г/кг;
Парциальное давление водяного пара, p_п, Па.

I-d диаграмма влажного воздуха

Наиболее полное представление о возможных состояниях влажного воздуха с использованием всех шести вышеперечисленных параметров даёт I-d диаграмма влажного воздуха (Диаграмма Рамзина):

Она выполняется для какого-либо определенного давления и на ней изображены изолинии по оставшимся пяти параметрам. Очевидно, что наиболее распространена диаграмма, построенная для давления в одну атмосферу (см. рис. выше). В случае, если необходимо исследовать влажный воздух при различных давлениях, существует соответствующая диаграмма с линиями изобар.

Но мы обратимся к диаграмме Рамзина. Ещё раз особо отметим, что диаграмма построена строго для определенного давления, а потому один из трех независимых параметров уже задан. Это следует помнить всегда!

Итак, давление задано, по оси ординат отсчитывается температура (t), по оси абсцисс - влагосодержание (d), вправо вниз наклонены линии постоянной энтальпии (i), справа по вертикали - ось парциальных давлений (p_п), а единственные изогнутые линии - это показатели относительной влажности (φ). Сложность в определении, пожалуй, вызывает только парциальное давление. Для этого от заданной точки опускается вертикаль вниз до пересечения с наклонной прямой под жирной пограничной линией (φ=100%) и далее горизонталь вправо подскажет искомое значение. Кстати, точка пересечения вертикали с пограничной кривой - это точка росы - ещё одно важнейшее понятие, его также следует запомнить. Ещё одно часто встречающийся термин - температура влажного термометра, она же температура насыщенного воздуха. За линию с заданной постоянной температурой влажного термометра с высокой точностью можно принять изоэнтальпу, проходящую через точку росы, обладающую заданной температурой.

Cиним - точка с температурой 19С и парциальным давлением 1000Па,
Красным - точка росы, соответствующая синей точке,
Зеленым (жирной линией) - изотерма мокрого термометра 15С.

Параметры влажного воздуха

Но мы, наверное, уже далеко забрались, так и не объяснив, что такое влагосодержание, энтальпия и уж тем более парциальное давление водяного пара. Начнём с простого. Касательно температуры и давления вопросов, я думаю, не возникает.

Влагосодержание

Воздух, не содержащий водяного пара, называется сухим. Если сухому воздуху показать каплю воды, он мгновенно её испарит и станет влажным. Итак, влагосодержание - это отношение массы воды к массе сухого воздуха, в котором эта вода испарилась. Однако, продолжим: вторую каплю он также испарит, но немного медленнее. Третья капля испарится ещё медленнее. Наконец, на N-ной капле воздух "устанет" вбирать в себя воду. Он насытится ею, "напьется водой". Это будет насыщенный влажный воздух (та самая жирная линия на диаграмме).

Парциальное давление водяного пара

Встаёт вопрос, почему всё так происходит? Видимо, что-то толкает воздух впитывать в себя влагу до определенного момента. Что это за движущая сила? Для примера вспомним горячую плиту на кухне. Воздух вокруг неё нагревается, и для нас очевидно, что движущей силой является разность температур между плитой и воздухом. Воздух будет греться до тех пор, пока плита не остынет, т.е. не станет той же температуры, что и воздух - процесс прекратится.

Вернёмся к влажному воздуху. Он в своём составе имеет водяной пар. Парциальным давлением водяного пара влажного воздуха называется то давление, которое обретет водяной пар в замкнутом объёме, если из этого объема убрать весь сухой воздух. Очевидно, что в воздухе водяного пара совсем мало (об этом нам говорит влагосодержание, которое измеряется величинами порядка 0.005. 0.03 кг/кг), а, значит, при исчезновении сухого воздуха из некого объёма, оставшийся пар будет вполне вольготно себя чувствовать в предоставленном объеме, следовательно, иметь низкое давление. Это означает, что и парциальное давление водяного пара достаточно низко. Действительно, оно измеряется тысячами Паскалей, а ведь атмосферное давление воздуха равно примерно ста тысячам Паскалей. Снова вернемся к поглощаемым каплям.

Движущей силой процесса испарения служит именно разность парциальных давлений. У капли воды оно равно некоторой величине, а у сухого воздуха - нулю. Процесс испарения максимально активен. Далее, парциальное давление водяного пара растет, процесс замедляется и заканчивается в условиях их равенства. Водяным паром во влажном воздухе достигнуто давление насыщения. Оно же называется давлением насыщенного водяного пара. Сама же кривая насыщения - это известная нам жирная линия.

Относительная влажность

Следующий вопрос: как определить, насколько имеющийся влажный воздух насыщен водяным паром? Другими словами, каково отношение текущего давления водяного пара к давлению насыщения? На этот вопрос в точности отвечает относительная влажность, разве что для удобства измеряется она в процентах, а потому упомянутое отношение умножается на 100%. Итак, относительная влажность - это отношение текущего давления водяного пара к максимально возможному для данной температуры.

Энтальпия

Далее, любое вещество обладает некоторой энергией. Очевидно, его энергия тем больше, чем выше температура. Для сухого воздуха это единственный параметр, определяющий энтальпию. Однако для влажного воздуха следует учесть, что при той же температуре он включает в себя и энергию испаренной влаги - энтальпия влажного воздуха зависит и от температуры и от влагосодержания. Причем при той же температуре в зависимости от влагосодержания разброс энтальпий может быть огромен - и 100 и 200 и 300% - чем выше температура, тем выше. Это невооруженным глазом видно из I-d-диаграммы: чем выше температура, тем выше рассматриваемая изотерма и тем больше наклонных изоэнтальп её пересекает. Итак, энтальпия влажного воздуха - это сумма энтальпий сухого воздуха и водяного пара, причем первая пропорциональна температуре (коэффициент пропорциональности - теплоемкость сухого воздуха), а вторая пропорциональна влагосодержанию.

Процессы изменения параметров влажного воздуха

Оборудование, так или иначе связанное в своей работе с влажным воздухом, меняет его параметры - увеличивает температуру, добавляет в него влагу или осушает и т.д. Для проектирования и расчета режимов работы этого оборудования необходимо знать основные характеристики и методы реализации процессов изменения параметров влажного воздуха.

Выделяют следующие процессы, которые будут рассмотрены в соответствующих статьях:

Диаграмма построена I—х для постоянного барометрического давления В = 745 мм. рт. ст. в косоугольной системе координат (135° между осями). Влагосодержание х отложено на наклонной оси абсцисс, которая затем для удобства пользования диаграммой спроектирована на вспомогательную ось, перпендикулярную оси ординат. Энтальпия 1 отложена на оси ординат (рис. 12.1). Построение линий ф осуществляется… Читать ещё >

I—х-диаграмма влажного воздуха ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Диаграмма построена I—х для постоянного барометрического давления В = 745 мм. рт. ст. в косоугольной системе координат (135° между осями). Влагосодержание х отложено на наклонной оси абсцисс, которая затем для удобства пользования диаграммой спроектирована на вспомогательную ось, перпендикулярную оси ординат. Энтальпия 1 отложена на оси ординат (рис. 12.1).

Рис. 12.1. Построение/—х-диаграммы влажного воздуха

Для построения изотерм на I—х-диаграмме воспользуемся уравнением (12.9). Задаваясь при данной температуре /у двумя произвольными значениями лу и х₂, вычисляют значения Д и 1₂ и точки с координатами (/_ь X]), (1₂, х₂) наносят на диаграмму. Затем соединяют эти точки прямой линией, которая и является изотермой ty = const. Наклон изотерм с возрастанием t несколько увеличивается, так как при этом возрастают С" и i" согласно уравнению (12.10).

Построение линий ф осуществляется с помощью уравнения (12.8). Задаваясь при данной ф! = const несколькими значениями температур ty, t₂, t₃, …, для каждой находят соответствующее значение р_н, а затем рассчитывают х. Точки: (ty, Xj), (t₂, х₂), (t₃, х₃) и т. д. наносят на I—х-диаграмму и соединяют кривой ф₃ = const.

Линии ф = const образуют пучок расходящихся кривых, выходящих из одной точки с координатами t = -273°С и х = 0 ("https://referat.bookap.info", 11).

Линия ф = 100% соответствует состоянию насыщения воздуха водяным паром при данной температуре t. Эта линия ограничивает снизу расположенную над ней рабочую площадь диаграммы, отвечающую ненасыщенному влажному воздуху, используемому в качестве сушильного агента (рис. 12.2).

Площадь диаграммы, расположенная ниже линии ф = 100% относится к пересыщенному водяным паром воздуху, который не может использоваться в качестве сушильного агента.

Рис. 12.2.1—х-диаграмма влажного воздуха [12].

Линия постоянного парциального давления р_п строится по уравнению, полученному из формулы (12.6):

Задаваясь произвольными значениями х, рассчитывают р_п и получают прямую р_п = const, идущую из начала координат (см. рис. 12.2).

Для экспериментального определения относительной влажности воздуха ф используются психрометры, работа которых основана на измерении температуры мокрого и сухого термометров.

Всегда в вентиляции мы работаем с влажным воздухом, т.е. с воздухом (смесь азота, кислорода и т.д.), содержащим в себе воду (в газообразном состоянии). И все процессы, происходящие с ним, воздухом, мы можем проанализировать с помощью ID (HD) диаграммы.

Что на ней искать? Основные, чаще всего используемые в вентиляции, параметры такие:

1. Температура (t, град.С) - СИНИЕ кривые и значения.

2. Относительная влажность (%) - ЗЕЛЕНЫЕ кривые. Показывает насколько воздух насыщен влагой и, соответственно, сколько ещё может вобрать.

3. Энтальпия ( I (H), кДж/кг) - КРАСНЫЕ кривые. Мера энергии влажного воздуха.

4. Влагосодержание (d, г/кг сух.возд.) - ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ шкала. Показывает сколько грамм воды приходится на 1 кг сухого воздуха.

Как пользоваться диаграммой рассмотрим на примере. Предположим, что есть помещение, в котором круглогодично необходимо поддерживать температуру 20 град.С и влажность 50. 55%.

Рассмотрим режим "ЗИМА". Температура на улице -20° и относительная влажность наружного воздуха 70% (точка Н). Требуемые параметры обозначим точкой К.

ПРОЦЕСС НАГРЕВА на диаграмме - вертикальный отрезок от начальной температуры до конечной.

Поэтому в нашем случае, если воздух просто нагреть (фиолетовая прямая) до 20°, относительная влажность у него окажется в районе 5%.

Понятно, что воздух надо увлажнять (и тут пойдём от конечной точки).

ПРОЦЕСС УВЛАЖНЕНИЯ с помощью сотового или форсуночного увлажнителя на диаграмме - прямая, параллельная линиям энтальпии.

Проведём её из конечной точки оранжевым. А теперь из начальной точки таким же оранжевым проведём линию нагрева. Пересекаются они в точке с температурой 37°С и отн.влажностью около 2% (точка О). Получается, что, для того, чтобы на выходе получилось 20° и 50%, надо сначала воздух нагреть до 37° и только потом увлажнять, например, сотовым увлажнителем.

По факту чаще, для экономии ресурсов в таких ситуациях, используют рециркуляцию внутреннего воздуха.

Ок, построим с рециркуляцией, допустим, 20%. Т.е. 20% воздуха забирается из помещения (точка К), а 80% - с улицы (точка Н).

ПРОЦЕСС СМЕШЕНИЯ на диаграмме: соединяем эти точки отрезком. И делим в соотношении 20/80 - 20 от точки Н, 80 от точки К (удобнее и точнее пользоваться для этого линейкой). Точка СМ и есть смесь. Если она, так же как и в нашем примере, лежит ниже линии 100% влажности, значит выпадает конденсат. Параметры смеси будут такие: температура около -11.5° (чтоб определить, надо провести луч параллельно линиям энтальпии до 100% влажности), влажность 100%.

Далее построения такие, как уже делали: от конечной точки К прямая, параллельная линиям энтальпии (моделируем процесс увлажнения), от точки смеси СМ прямая вертикально вверх (моделируем процесс нагрева). Пересеклись эти две прямые в точке К1 с температурой 34°С и отн.влажностью около 6%. Значит, процесс в центральном кондиционере (приточной установке) будет такой: смешать наружный воздух и рециркуляционный, нагреть до 34°, увлажнить.

Эффект от рециркуляции очевиден: греть придётся не от -20° до +37°, а от -11.5° до +34°.

На этом с режимом "ЗИМА" все, перейдём к режиму "ЛЕТО".

Наружный воздух летом с параметрами 28°С и отн.влажностью 60%.

Функцию рециркуляции с зимнего режима сохраняем и строим так же, как и раньше. Параметры смеси получаются такие (точка СМ): температура около 26°С и отн.влажность 60%.

ПРОЦЕСС ОХЛАЖДЕНИЯ на диаграмме - прямая вниз и немного влево (это связано с выпадением конденсата).

Видим, что при охлаждении до 20° относительная влажность составляет 85% (точка К1). А это значит, что требуется глубокое охлаждение и осушение. Как посчитать насколько глубокое?

Пойдём от конечной точки (К). Понятно, что до нее придётся догревать, а значит от неё можно провести вертикальную прямую вниз до линии отн.влажности 100%. Получилось примерно 9.5°С.

Значит, только охлаждая до этой температуры, мы получим такое ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ, что при температуре 20°С отн.влажность составит 50%. А процесс охлаждения будет выглядеть примерно так - вертикально вниз до точки росы (100% влажность) и далее по кривой 100%-й влажности. На сколько мы при этом ОСУШИЛИ воздух можно посчитать из разности влагосодержаний точек СМ и К.

Итак, летом для поддержания заданных параметров в приточной установке воздух надо будет сначала охладить, а потом догреть до требуемой температуры. И принципиальный состав такой установки будет выглядеть так, как показано на рисунке.

Читайте также: