Diagrama drėgnas oras grafiškai atvaizduoja drėgno oro parametrų ryšį ir yra pagrindinis nustatant oro būklės parametrus bei skaičiuojant terminio ir drėgmės apdorojimo procesus.
I-d diagramoje (2 pav.) abscisė rodo drėgmės kiekį d g/kg sauso oro, o ordinatės – drėgno oro entalpiją I. Diagramoje pavaizduotos vertikalios tiesios pastovaus drėgnumo linijos (d = const). Taškas O laikomas atskaitos tašku, kuriame t = 0 ° C, d = 0 g / kg, taigi, I = 0 kJ / kg. Kuriant diagramą, buvo naudojama įstrižinė koordinačių sistema, siekiant padidinti neprisotinto oro plotą. Kampas tarp ašių krypčių yra 135 ° arba 150 °. Kad būtų lengviau naudoti, įprasta drėgmės kiekio ašis nubrėžta 90º kampu entalpijos ašies atžvilgiu. Diagrama pavaizduota pastoviam barometriniam slėgiui. Naudokite I-d diagramas, sukurtas Atmosferos slėgis p b = 99,3 kPa (745 mm Hg), o atmosferos slėgis p b = 101,3 kPa (760 mm Hg).
Diagramoje pavaizduotos izotermos (t c = const) ir santykinės drėgmės kreivės (φ = const). (16) lygtis rodo, kad I-d diagramos izotermos yra tiesės. Visas diagramos laukas yra padalintas į dvi dalis tiese φ = 100%. Virš šios linijos yra nesočiojo oro sritis. Linijoje φ = 100% yra prisotinto oro parametrai. Po šia linija yra prisotinto oro, kuriame yra skendinčios lašelinės drėgmės (rūko), būsenos parametrai.
Darbo patogumui diagramos apačioje brėžiama priklausomybė, vandens garų dalinio slėgio p p linija ant drėgmės kiekio d. Slėgio skalė yra dešinėje diagramos pusėje. Kiekvienas I-d diagramos taškas atitinka tam tikrą drėgno oro būseną.
Drėgno oro parametrų nustatymas pagal I-d diagramą. Parametrų nustatymo metodas parodytas fig. 2. Taško A padėtis nustatoma pagal du parametrus, pavyzdžiui, temperatūrą t A ir santykinę oro drėgmę φ A. Grafiškai nustatome: sausos lemputės temperatūrą tc, drėgmės kiekį d A, entalpiją I A. Rasos taško temperatūrą tp apibrėžiamas kaip tiesės d A = const ir tiesės φ = 100% susikirtimo taško temperatūra (taškas P). Visiško drėgmės prisotinimo oro parametrai nustatomi izotermos t A sankirtoje su tiese φ = 100% (taškas H).
Oro drėkinimo procesas be šilumos tiekimo ir pašalinimo vyks esant pastoviai entalpijai I A = const ( procesas A-M). Tiesės I A = const sankirtoje su tiese φ = 100% (taškas M) randame drėgno termometro temperatūrą t m (pastovios entalpijos linija praktiškai sutampa su izoterma
t m = const). Nesočiame drėgname ore drėgnos lemputės temperatūra yra mažesnė už sausos lemputės temperatūrą.
Dalinį vandens garų slėgį p P randame nubrėžę tiesę d A = const nuo taško A iki sankirtos su dalinio slėgio linija.
Temperatūros skirtumas t c - t m = Δt ps vadinamas psichrometriniu, o temperatūrų skirtumas t c - t p vadinamas higrometriniu.
Drėgno oro I-d diagramą sukūrė rusų mokslininkas profesorius L.K. Ramzin 1918. Vakaruose I-d diagramos analogas yra Mollier diagrama arba psichrometrinė diagrama. I-d diagrama naudojama oro kondicionavimo, vėdinimo ir šildymo sistemų skaičiavimuose ir leidžia greitai nustatyti visus oro mainų patalpoje parametrus.
Drėgno oro I-d diagramoje grafiškai sujungiami visi parametrai, lemiantys oro šiluminę ir drėgmės būklę: entalpija, drėgmės kiekis, temperatūra, santykinė drėgmė, dalinis vandens garų slėgis. Naudojant diagramą galima vizualizuoti vėdinimo procesą, išvengiant sudėtingų skaičiavimų naudojant formules.
Pagrindinės drėgno oro savybės
Aplink mus atmosferos oras yra sauso oro ir vandens garų mišinys. Šis mišinys vadinamas drėgnu oru. Drėgnas oras vertinamas pagal šiuos pagrindinius parametrus:
- Sausos lemputės temperatūra tc, ° C - apibūdina jos įkaitimo laipsnį;
- Drėgnos lemputės temperatūra tm, ° C - temperatūra, iki kurios oras turi būti atvėsintas, kad jis prisisotintų išlaikant pradinę oro entalpiją;
- Rasos taško temperatūra tp, ° C - temperatūra, iki kurios turi būti atvėsintas nesotusis oras, kad jis būtų prisotintas, išlaikant pastovų drėgmės kiekį;
- Oro drėgmės kiekis d, g / kg – vandens garų kiekis g (arba kg) 1 kg sausos drėgno oro dalies;
- Santykinė oro drėgmė j,% – apibūdina oro prisotinimo vandens garais laipsnį. Tai yra ore esančių vandens garų masės ir didžiausios galimos jų masės ore tomis pačiomis sąlygomis, ty temperatūros ir slėgio, santykis, išreikštas procentais;
- Prisotintas drėgno oro būsena – būsena, kai oras yra prisotintas vandens garų iki ribos, jam j = 100%;
- Absoliuti oro drėgmė e, kg / m 3 yra vandens garų kiekis g, esantis 1 m 3 drėgno oro. Skaitmeniškai absoliuti oro drėgmė lygi drėgno oro tankiui;
- Savitoji drėgno oro entalpija I, kJ / kg - šilumos kiekis, reikalingas tokiam drėgno oro kiekiui pašildyti nuo 0 ° C iki nurodytos temperatūros, kurio sausos dalies masė yra 1 kg. Drėgno oro entalpija susideda iš jo sausos dalies entalpijos ir vandens garų entalpijos;
- Drėgno oro savitoji šiluminė talpa c, kJ / (kg.K) – šiluma, kurią reikia išleisti vienam kilogramui drėgno oro, kad jo temperatūra pakiltų vienu Kelvino laipsniu;
- Dalinis vandens garų slėgis Рп, Pa - slėgis, kuriuo vandens garai yra drėgname ore;
- Bendras barometrinis slėgis Pb, Pa lygus vandens garų ir sauso oro dalinių slėgių sumai (pagal Daltono dėsnį).
I-d diagramos aprašymas
Diagramos ordinatės rodo entalpijos I vertes, kJ / kg sauso oro, o abscisė, nukreipta 135 ° kampu I ašies atžvilgiu, rodo drėgmės dydžius d, g / kg. sauso oro. Diagramos laukas padalintas iš entalpijos I = const ir drėgmės d = const pastovių verčių linijų. Jame taip pat yra pastovios temperatūros verčių t = const linijos, kurios nėra lygiagrečios viena kitai: kuo aukštesnė drėgno oro temperatūra, tuo labiau jo izotermos nukrypsta į viršų. Be I, d, t pastovių verčių linijų, diagramos lauke brėžiamos ir santykinės oro drėgmės pastovių verčių linijos φ = const. I-d diagramos apačioje yra kreivė su nepriklausoma ordinačių ašimi. Jis suriša drėgmės kiekį d, g / kg, esant vandens garų slėgiui Pp, kPa. Šio grafiko ordinačių ašis yra vandens garų dalinio slėgio skalė Pp. Visas diagramos laukas padalytas linija j = 100% į dvi dalis. Virš šios linijos yra nesočiojo drėgno oro zona. Linija j = 100% atitinka vandens garais prisotinto oro būseną. Žemiau yra persotinto oro būsenos sritis (rūko sritis). Kiekvienas I-d diagramos taškas atitinka tam tikrą šilumos ir drėgmės būseną. I-d diagramos linija atitinka oro apdorojimo šiluma ir drėgme procesą. Bendra forma Drėgno oro I-d diagramos pateiktos žemiau pridedamame PDF faile, tinkančiame spausdinti A3 ir A4 formatais.
Oro apdorojimo procesų konstravimas oro kondicionavimo ir vėdinimo sistemose pagal I-d diagramą.
Šildymo, vėsinimo ir oro maišymo procesai
Drėgno oro I-d diagramoje oro šildymo ir vėsinimo procesai pavaizduoti spinduliais išilgai d-const linijos (2 pav.).
Ryžiai. 2. Sauso oro šildymo ir aušinimo procesai I-d diagramoje:
- B_1, B_2, - sausas šildymas;
- B_1, B_3 - sausas aušinimas;
- В_1, В_4, В_5 - vėsinimas su oro sausinimu.
Praktiškai sauso oro šildymo ir sauso aušinimo procesai atliekami naudojant šilumokaičius (oro šildytuvus, oro šildytuvus, oro aušintuvus).
Jei drėgnas oras šilumokaityje atšaldomas žemiau rasos taško, tai aušinimo procesą lydi kondensato praradimas iš šilumokaičio paviršiuje esančio oro, o oro aušinimas lydi jo džiūvimą.
Atsižvelgiant į tai, kad tai yra pagrindinis vėdinimo proceso objektas, vėdinimo srityje dažnai tenka nustatyti tam tikrus oro parametrus. Kad būtų išvengta daugybės skaičiavimų, jie paprastai nustatomi specialia diagrama, kuri vadinama Id diagrama. Tai leidžia greitai nustatyti visus oro parametrus iš dviejų žinomų. Diagramos naudojimas leidžia išvengti skaičiavimų pagal formules ir aiškiai parodyti vėdinimo procesą. Id diagramos pavyzdys parodytas kitame puslapyje. Id diagramos analogas vakaruose yra Mollier diagrama arba psichrometrinė diagrama.
Diagramos dizainas iš esmės gali būti šiek tiek kitoks. Tipiška bendra ID diagramos schema parodyta toliau 3.1 pav. Diagrama yra darbinis laukas įstrižinėje koordinačių sistemoje Id, ant kurio nubraižyti keli koordinačių tinkleliai ir išilgai diagramos perimetro - pagalbinės skalės. Drėgmės kiekio skalė paprastai yra apatiniame diagramos krašte, o pastovaus drėgmės kiekio linijos yra vertikalios tiesios linijos. Konstantų linijos žymi lygiagrečias tiesias linijas, paprastai einančias 135 ° kampu vertikalių drėgmės linijų atžvilgiu (iš esmės kampai tarp entalpijos ir drėgmės kiekio linijų gali skirtis). Įstrižinė koordinačių sistema buvo pasirinkta siekiant padidinti diagramos darbo sritį. Tokioje koordinačių sistemoje pastovių temperatūrų linijos yra tiesios linijos, einančios šiek tiek pasvirusios į horizontalę ir šiek tiek išsiskleidžiančios.
Diagramos darbinį plotą riboja vienodo santykinio drėgnumo 0% ir 100% kreivės, tarp kurių 10% žingsniu brėžiamos kitų vienodo santykinio drėgnumo verčių linijos.
Temperatūros skalė paprastai yra kairiajame diagramos darbo srities krašte. Oro entalpijų reikšmės paprastai brėžiamos po kreive Ф = 100. Dalinių slėgių vertės kartais taikomos išilgai viršutinio darbinio lauko krašto, kartais palei apatinį kraštą po drėgmės skale, kartais išilgai dešinysis kraštas. Pastaruoju atveju diagramoje papildomai sudaroma pagalbinė dalinių slėgių kreivė.
Drėgno oro parametrų nustatymas Id diagramoje.
Diagramos taškas atspindi tam tikrą oro būseną, o linija – būsenos keitimo procesą. Oro, turinčio tam tikrą būseną, nurodytą tašku A, parametrų nustatymas parodytas 3.1 pav.Drėgno oro HD diagrama (14.1 pav.), pasiūlyta 1918 m.
14.1 pav. hd drėgno oro diagrama
LK Ramzin, plačiai naudojamas sprendžiant praktines problemas tose srityse, kur drėgnas oras tarnauja kaip darbinis skystis. Ordinatė yra entalpija h, kJ / kg drėgno oro, o abscisė yra drėgmės kiekis d, g / kg d.w. Patogumui (schemos ploto sumažinimas) abscisių ašis nukreipta 135 ° kampu į ordinačių ašį. Šioje diagramoje vietoj pasvirusiosios abscisės nubrėžta horizontali linija, ant kurios brėžiamos tikrosios d reikšmės. HD diagramoje tiesės h = const yra cikloninės, o linijos d = const yra vertikalios tiesios. linijos.
Iš lygties
iš to seka, kad hd koordinatėse izotermos vaizduojamos tiesiomis linijomis. Be to, diagramoje pavaizduotos kreivės φ = const.
Kreivė φ = 100 % padalija lauką į dvi sritis ir yra tam tikra ribinė kreivė: φ< 100% характеризует область ненасы-щенного влажного воздуха (в воздухе содержится перегретый пар); φ > 100% - plotas, kuriame drėgmė yra ore, iš dalies lašelių pavidalo;
φ - 100% apibūdina prisotintą drėgną orą.
Drėgno oro parametrų kilmei pasirenkamas taškas 0, kuriam T = 273,15 K, d = 0, h = 0.
Bet kuris HD diagramos taškas apibrėžia fizinę oro būseną. Tam reikia nurodyti du parametrus (pavyzdžiui, φ ir t arba h u d). Drėgno oro būklės pokytis diagramoje parodytas proceso linija. Pažvelkime į keletą pavyzdžių.
1) Oro šildymo procesas vyksta esant pastoviam drėgmės kiekiui, nes ore yra garų tokiu atveju nesikeičia. HD diagramoje šis procesas pavaizduotas 1-2 eilutėmis (14.2 pav.). Šiame procese didėja oro temperatūra ir entalpija, o jo santykinė drėgmė.
Ryžiai. 14.2 Būdingų oro būklės kitimo procesų vaizdas HD diagramoje
2) Oro aušinimo procesas ruože virš φ-100% kreivės taip pat vyksta esant pastoviam drėgmės kiekiui (1-5 procesas). Jei tęsime aušinimo procesą iki taško 5 ", kuris nėra φ-100% kreivėje, tada tokioje būsenoje drėgnas oras bus prisotintas. 5 taško temperatūra yra rasos taško temperatūra. Tolesnis aušinimas oras (žemiau 5 taško) sukelia vandens poros dalies kondensaciją.
3) Adiabatinio oro sausinimo procese, drėgmės kondensacija
atsiranda dėl drėgno oro šilumos be išorinių šilumos mainų. Šis procesas vyksta esant pastoviai entalpijai (1-7 procesas), o oro drėgnumas mažėja, o jo temperatūra pakyla.
4) Adiabatinio oro drėkinimo procesas kartu su oro drėgmės padidėjimu ir jo temperatūros sumažėjimu diagramoje parodytas 1-4 eilutėmis.
Nustatytiems mikroklimato parametrams žemės ūkio gamybinėse patalpose užtikrinti plačiai taikomi adiabatinio oro drėkinimo ir sausinimo procesai.
5) Oro sausinimo procesas esant pastoviai temperatūrai pavaizduotas 1-6 eilutėje, o oro drėkinimo pastovioje temperatūroje procesas - 1-3 eilutėje.
Drėgnas oras yra sauso oro ir vandens garų mišinys. Drėgno oro savybės apibūdinamos šiais pagrindiniais parametrais: sausos lemputės temperatūra t, barometrinis slėgis P b, dalinis vandens garų slėgis P p, santykinė drėgmė φ, drėgmės kiekis d, savitoji entalpija i, rasos taško temperatūra tp, drėgna lemputė. temperatūra tm, tankis ρ.
Diagrama i-d yra grafinis ryšys tarp pagrindinių oro parametrų t, φ, d, i esant tam tikram barometriniam oro slėgiui P b ir naudojama drėgno oro apdorojimo skaičiavimo rezultatams vizualizuoti.
Pirmą kartą i-d diagramą 1918 m. sudarė sovietų šilumos inžinierius L. K. Ramzinas.
Diagrama sudaryta įstrižoje koordinačių sistemoje, kuri leidžia išplėsti neprisotinto drėgno oro plotą ir padaryti diagramą patogią grafiniam braižymui. Diagramos ordinatės rodo specifinės entalpijos i reikšmes, abscisė, nukreipta 135 ° kampu į ašį, rodo drėgmės d reikšmes. Diagramos laukas padalintas iš konkrečių entalpijos i = const ir drėgmės d = const pastovių verčių linijų. Diagramoje taip pat parodytos pastovios temperatūros verčių t = const linijos, kurios nėra lygiagrečios viena kitai, ir kuo aukštesnė drėgno oro temperatūra, tuo labiau izotermos nukrypsta į viršų. Diagramos lauke taip pat pavaizduotos santykinės drėgmės pastovių verčių φ = const linijos.
Santykinė drėgmė yra tam tikros būsenos drėgname ore esančių vandens garų dalinio slėgio ir tos pačios temperatūros sočiųjų vandens garų dalinio slėgio santykis.
Drėgmės kiekis yra vandens garų masė drėgname ore 1 kg jo sausos dalies masės.
Specifinė entalpija yra šilumos kiekis, esantis drėgname ore esant tam tikrai temperatūrai ir slėgiui, skaičiuojant 1 kg sauso oro.
i-d kreivės diagrama φ = 100% yra padalinta į dvi sritis. Visas diagramos plotas, esantis virš šios kreivės, apibūdina neprisotinto drėgno oro parametrus, o žemiau - rūko plotą.
Rūkas yra dviejų fazių sistema, susidedanti iš prisotinto drėgno oro ir suspenduotos drėgmės mažų vandens lašelių arba ledo dalelių pavidalu.
Apskaičiuoti drėgno oro parametrus ir planuojant i-d diagramose naudojamos keturios pagrindinės lygtys:
1) Sočiųjų vandens garų slėgis virš Plokščias paviršius vanduo (t> 0) arba ledas (t ≤ 0), kPa:
kur α in, β in yra vandens konstantos, α in = 17,504, β in = 241,2 ° С
α l, β l - ledo konstantos, α l = 22,489, β l = 272,88 ° С
2) Santykinė oro drėgmė φ, %:
kur P b – barometrinis slėgis, kPa
4) Savitoji drėgno oro entalpija i, kJ / kg d.w .:
Rasos taško temperatūra- tai temperatūra, iki kurios reikia atvėsinti nesotųjį orą, kad jis taptų prisotintas išlaikant pastovų drėgmės kiekį.
Rasos taško temperatūrai nustatyti įjungta i-d diagrama per tašką, apibūdinantį oro būklę, reikia nubrėžti liniją d = const, kol ji susikirs su kreive φ = 100%. Rasos taško temperatūra yra ribinė temperatūra, iki kurios drėgnas oras gali būti atvėsintas esant pastoviam drėgmės kiekiui be kondensacijos.
Šlapios lemputės temperatūra yra temperatūra, kurią įgauna nesotus drėgnas oras su pradiniais parametrais i 1 ir d 1 dėl adiabatinio šilumos ir masės mainų su skystu arba kietu vandeniu, kurio temperatūra yra pastovi t in = tm po to, kai jis pasiekia prisotintą būseną, tenkina lygybę:
kur c - specifinė šiluma vanduo, kJ / (kg ° C)
Skirtumas i n - i 1 dažniausiai yra nedidelis, todėl adiabatinio prisotinimo procesas dažnai vadinamas izentalpiniu, nors iš tikrųjų i n = i 1 tik esant t m = 0.
Norėdami rasti drėgno termometro temperatūrą i-d diagramoje per tašką, apibūdinantį oro būklę, reikia nubrėžti pastovios entalpijos liniją i = const, kol ji susikirs su kreive φ = 100%.
Drėgno oro tankis nustatomas pagal formulę, kg / m 3:
kur T yra temperatūra Kelvino laipsniais
Šilumos kiekį, reikalingą orui pašildyti, galima apskaičiuoti pagal formulę, kW:
Šilumos kiekis, pašalintas iš oro aušinant, kW:
kur i 1, i 2 yra specifinė entalpija pradinėje ir pabaigos taškai atitinkamai kJ / kg d.m.
G s – sauso oro suvartojimas, kg/s
kur d 1, d 2 - drėgmės kiekis atitinkamai pradžios ir pabaigos taškuose, g / kg d.m.
Maišant du oro srautus, drėgmės kiekis ir specifinė mišinio entalpija nustatomi pagal formules:
Diagramoje mišinio taškas yra tiesėje 1-2 ir padalinamas į segmentus, atvirkščiai proporcingas sumaišytam oro kiekiui:
|
Galimas atvejis, kai mišinio taškas 3 * bus žemiau linijos φ = 100%. Šiuo atveju maišymo procesą lydi dalies mišinyje esančių vandens garų kondensacija, o mišinio taškas 3 bus tiesių i 3 * = const ir φ = 100% sankirtoje.
Pateiktoje svetainėje, puslapyje „Skaičiavimai“, galite apskaičiuoti iki 8 drėgno oro būsenų su procesų spindulių konstravimu i-d diagramoje.
Norint nustatyti pradinę būseną, reikia nurodyti du iš keturių parametrų (t, φ, d, i) ir sauso oro srautą L c *. Srauto greitis nustatomas darant prielaidą, kad oro tankis yra 1,2 kg / m 3. Iš čia nustatomas sauso oro masės srautas, kuris naudojamas tolesniuose skaičiavimuose. Išvesties lentelėje rodomos tikrosios tūrinio oro srauto vertės, atitinkančios tikrąjį oro tankį.
Naują būseną galima apskaičiuoti apibrėžus procesą ir nustatant galutinius parametrus.
Diagramoje parodyti šie procesai: šildymas, vėsinimas, adiabatinis aušinimas, drėkinimas garais, maišymas ir bendras procesas apibrėžiamas bet kuriais dviem parametrais.
| Procesas | Paskyrimas | apibūdinimas |
| Šiluma | O | Įvedama tikslinė pabaigos temperatūra arba tikslinė šilumos galia. |
| Aušinimas | C | Įvedama tikslinė galutinė temperatūra arba tikslinis aušinimo pajėgumas. Šis skaičiavimas pagrįstas prielaida, kad aušintuvo paviršiaus temperatūra nesikeičia, o pradiniai oro parametrai yra tokie, kad aušintuvo paviršiaus temperatūra yra φ = 100%. Tarsi pradinės būsenos oras maišytųsi su visiškai prisotintu oru aušintuvo paviršiuje. |
| Adiabatinis aušinimas | A | Įvedamas tikslinis galutinis santykinis drėgnumas, drėgmės kiekis arba temperatūra. |
| Garų drėkinimas | P | Įvedamas tikslinis galutinis santykinis drėgnumas arba drėgmės kiekis. |
| Bendras procesas | X | Pateikiamos dviejų parametrų reikšmės iš keturių (t, φ, d, i), kurios yra galutinės tam tikram procesui. |
| Maišymas | S | Šis procesas apibrėžiamas nenustačius parametrų. Naudojami du ankstesni oro srauto dydžiai. Jei maišymo metu pasiekiamas didžiausias leistinas drėgmės kiekis, susidaro adiabatinė vandens garų kondensacija. Dėl to apskaičiuojamas kondensuotos drėgmės kiekis. |
LITERATŪRA:
1. Burtsevas S.I., Tsvetkovas Yu.N. Šlapias oras. Sudėtis ir savybės: Vadovėlis. pašalpa. - SPb .: SPbGAKhPT, 1998 .-- 146 p.
2. Žinynas ABOK 1-2004. Šlapias oras. - M .: AVOK-PRESS, 2004 .-- 46 p.
3. ASHRAE vadovas. Pagrindai. – Atlanta, 2001 m.