Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Системы обеспечения микроклимата на объектах железнодорожного транспорта

Использование диаграммы влажного воздуха при термодинамических расчетах

Технические расчеты процессов с влажным воздухом практически всегда производятся с помощью I-d диаграммы (рис. 1.1) [4, 10, 11].

На ней по оси ординат нанесены значения энтальпии влажного воздуха в кДж/кг сух. возд., а по оси абсцисс — значения вла- госодержаний в г/кг сух. возд.

На диаграмме действительную ось влагосодержаний проводят под углом 135° к оси ординат, поэтому линии изоэнтальпий проходят на диаграмме под таким же углом к оси энтальпий.

Диаграмма составляется для постоянного общего давления влажного воздуха.

На I-d диаграмме, кроме изоэнтальпий, наносятся линии постоянных значений температуры, относительной влажности, влагосодержаний и температуры по мокрому термометру.

Изотермы на диаграмме определяют по уравнению зависимости энтальпии от температуры и влагосодержания.

Как следует из него при t = const связь между энтальпией и влагосодержанием определяется линейной зависимостью.

Следовательно, изотермы изображаются в I-d диаграмме прямыми линиями, проходящими под некоторым углом к ортогональной оси влагосодержаний. С увеличением температуры угол увеличивается.

На каждой изотерме можно нанести точки, соответствующие фиксированной относительной влажности (ф' = 0,1; 0,2; 0,3 и т.д.). Это может быть выполнено с помощью уравнения:

Так как каждой температуре соответствует определенное давление рп н, то задаваясь значением ф', определяют соответствующее ему влагосодержание и на рассматриваемой изотерме в I-d диаграмме фиксируют точку, соответствующую принятому значению ф

Соединяя точки, лежащие на различных изотермах с одинаковыми значениями ф', на I-d диаграмме наносят линии постоянной относительной влажности ф'.

(начало). I-d диаграмма влажного воздуха (а)

Рис. 1.1 (начало). I-d диаграмма влажного воздуха (а)

(продолжение)

Рис. 1.1 (продолжение): б — I-d диаграмма, на которой показаны температуры мокрого термометра, температура точки росы, процессы охлаждения и нагрева

(окончание)

Рис. 1.1 (окончание): в — построение луча процесса

Из соотношения следует, что при р = const каждому

d соответствует определенное парциальное давление пара рп. Это позволяет построить график зависимости pn=f(d) на I-d диаграмме.

Такой график строится под линией, соответствующей значению ф = 100 %.

Если от точки, определяющей состояние воздуха на I-d диаграмме, перемещаться по изоэнтальпии в сторону увеличения относительной влажности, то в пределе ср = 100 % воздух становится насыщенным.

Та температура, которую приобретает воздух в состоянии насыщения, называется температурой по мокрому термометру /м. Связь между температурой воздуха tc, мокрого термометра / и влагосо- держанием насыщенного воздуха хм определяется из формулы:

где х, хм — влагосодержание ненасыщенного и насыщенного воздуха;

сп, св — теплоемкости пара и сухого воздуха;

гм скрытая теплота парообразования.

Согласно данной формуле видно, что при полном насыщении = хм) температуры воздуха по сухому и мокрому термометрам равны (tc = tj.

Линии, соответствующие одинаковым значениям температуры мокрого термометра, наносятся на I-d диаграмму в соответствии с расчетным соотношением:

При состоянии воздуха, которому соответствуют точки, лежащие на линии, соответствующей значению ф = 100 %, показания сухого и мокрого термометров одинаковы. Поэтому, температура мокрого термометра для этого состояния влажного воздуха определяется изотермой, пересекающей линию ф = 100 % в данной точке.

Процесс адиабатного насыщения близок изоэнтальпическому, поэтому изотерма мокрого термометра проходит близко к изоэнтальпии, но более полого.

Расчет процессов с влажным воздухом по I-d диаграмме производится для 1 кг сухого воздуха, т.е. для (1 + d) кг влажного воздуха.

Процессы нагревания влажного воздуха, а также охлаждения, происходящие при d = const, изображаются на I-d диаграмме отрезками прямой, параллельной оси ординат (рис. 1.1, б).

При охлаждении влажного воздуха относительная влажность увеличивается и в пределе становится равной 100 %. Та температура, которую воздух при этом приобретает, называется температурой точки росы. Дальнейшее понижение температуры приводит к выпадению пара из воздуха в виде конденсата. В этом случае соответственно уменьшается и парциальное давление пара в воздухе.

Следует также отметить, что для любого состояния воздуха, которое определяется точками, лежащими на линии d = const, температура точки росы будет одинаковой.

Процесс изменения состояния влажного воздуха изображается на I-d диаграмме прямой линией, проходящей через точки, соответствующие начальному и конечному состоянию влажного воздуха (рис. 1.1, в).

Если параметры начального состояния dx, /1? а конечного d2, i2,

то отношение: называется угловым коэффициентом

луча процесса изменения состояния воздуха в косоугольной системе координат I-d диаграммы. Угловой коэффициент ? имеет размерность кДж/кг.

Угловой коэффициент показывает, какое количество тепла получает или отдает воздух на каждый 1 кг воспринятой или отданной им влаги.

Таким образом, процессы изменения состояния воздуха, протекающие при одинаковых значениях угловых коэффициентов, характеризуются лучами, параллельными друг другу.

Для нанесения на поле диаграммы луча процесса необходимо, чтобы были известны два параметра. Это или параметры начального и конечного состояний воздуха, или же параметры одного из состояний и величина углового коэффициента ?.

Рассмотрим методику вычисления углового коэффициента и нанесение луча процесса на поле I-d диаграммы.

Допустим, что к влажному воздуху в количестве L, кг, с параметрами dx, /, подведен G, кг, водяного пара с энтальпией /п. Требуется найти величину углового коэффициента процесса изменения состояния воздуха.

Балансовые уравнения по теплу и влаге можно записать в виде:

Решение этих уравнений позволяет получить значение углового коэффициента по формуле

Для нанесения луча процесса на I-d диаграмму воспользуемся следующим способом. Представим значение углового коэффициента е в виде отношения отрезков: где а ив представляют

собой, соответственно, приращение энтальпии и влагосодержания относительно точки 1 на диаграмме (рис. 1.2).

Эти приращения можно выбирать произвольно, но так, чтобы сохранилось постоянным их соотношение:

Через точку 1 проводим линии постоянного влагосодержания d{ и энтальпии /j. Выбираем в произвольном масштабе величину отрезка в = Ad и проводим линию постоянного влагосодержания dm= d{+6. С учетом известной величины в найдем соответствующее значение отрезка а: а = ее.

Пример построения луча процесса на I-d диаграмме

Рис. 1.2. Пример построения луча процесса на I-d диаграмме

Ha I-d диаграмме наносим линию постоянной энтальпии im= /j и находим точку пересечения im с dm (точка т). Прямая, проведенная через точки 1 и т, будет являться искомым лучом изменения состояния воздуха с известным угловым коэффициентом е.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы