Процессы тепловлажностной обработки воздуха

 

а) Процессы тепловлажностной обработки влажного воздуха изображаются на I-d диаграмме прямыми линиями. Рисунок 8.3.

 

 

Нагрев воздуха. Нагрев воздуха в поверхностных теплообменных аппаратах происходит при d=const (процесс 1–2). Относительная влажность воздуха при нагреве от t1 до t2 снижается от φ1 до φ2 и его ассимилирующая способность увеличивается.

Расход тепла на нагрев 1 кг воздуха:

 

q 1-2 = I2 - I1, кДж/кг (8.9)

Охлаждение воздуха. Охлаждение воздуха до температуры выше температуры точки росы (tтр), происходит также при постоянном влагосодержании (процесс 1-2'). При охлаждении до температуры ниже температуры точки росы процесс идет по линии φ=100%, а влагосодержание воздуха уменьшается (d3 < d1).

Расход холода на 1 кг воздуха:

 

q 1-3 = I1 - I3, кДж/кг (8.10)

 

Смешивание воздуха. Смешивание двух потоков воздуха происходит по линии, соединяющей точки, характеризующие состояние воздуха. Параметры смешанного воздуха определяются тепловлажностным балансом (из условия подобия):

 

L 1 d1 + L 4 d4 = L d5; L 1 I1 + L 4 I4 = L I5, (8.11)

 

где L = L 1 + L 4 – расход смешанного воздуха;

L 4, L 1 – расходы воздуха с параметрами (4) и (1).

б) Тепло- и влагообмен между воздухом и водой

Уравнение теплообмена между воздухом и водой при непосредственном контакте определяется из уравнения теплового баланса, при условии отсутствия теплообмена с окружающей средой:

 

L(I1-I2)=Wcw(twк-twн), (8.12)

 

где W – расход воды, вступающей в контакт с воздухом;

cw – удельная массовая теплоемкость воды;

twк, twн – температура воды на выходе и входе в аппарат.

Разделив обе части уравнения (8.12) на L, получим:

 

I1-I2= cw(twк-twн) W/L= μ cw(twк-twн). (8.13)

 

Отношение W/L=μ называется коэффициентом орошения и показывает, какое количество воды, приходится на 1 кг воздуха.

Интенсивность теплообмена между воздухом и водой зависит от температуры воздуха по мокрому термометру. Зависимость энтальпии воздуха от его температуры по мокрому термометру можно представить в следующем виде:

 

I1-I2= 0,7 cw(tм1-tм2), (8.14)

 

где tм1, tм2 – температура воздуха по мокрому термометру на входе и выходе аппарата.

Передача теплоты при явном теплообмене (qя) может происходить при разности температур путем теплопроводности, конвективного теплообмена и излучением, причем теплопроводностью и излучением можно пренебречь. Скрытый теплообмен (qс) определяется теплотой парообразования (r). Тогда полное количество теплоты:

 

qп=qя+qс, =αк (tв-tw) + rβ (dв-dw)= β (Iв-Iw), (8.15)

 

где β – коэффициент влагообмена;

β (dв-dw)=Wо – количество испаренной влаги.

В результате получаем уравнение, определяющее угловой коэффициент прямой, проходящей через точку (в), характеризующую начальное состояние воздуха и через точку (w), характеризующую состояние воздуха при температуре воды tw и относительной влажности воздуха φ=100 %:

qп/ Wо= (Iв-Iw)/ (dв-dw) = ΔI/Δd = ε. (8.16)

 

Возможные направления процессов взаимодействия воздуха с водой представляются линиями, расположенными в области криволинейного треугольника АБВ, у которого одной стороной является кривая φ=100 %, а двумя другими – касательные к этой кривой проведенные из точки А, характеризующей начальное состояние воздуха. В зависимости от температуры воды процессы взаимодействия воздуха и воды изображаются линиями, расположенными в различных областях, отделенных характерными линиями (см. рисунок 8.4):

tw = tА – температура воды равна температуре воздуха по сухому термометру (линия tА = const);

tw = tм – температура воды равна температуре воздуха по мокрому термометру (линия tм = const или IА = const);

– tw = tтр – температура воды равна температуре точки росы (линия dА = const).

Область А-Б-1 – характеризуется условием tw > tА (в том числе, при увлажнении воздуха паром).

Область А-1-2 – характеризуется условием tА > tw > tм.

Область А-2-3 – характеризуется условием tм > tw > tтр.

Область А-3-В – характеризуется условием tw < tтр.

 

 
 

 


П

 

 

Рисунок 8.4

 

Вопросы и задания для самоконтроля по теме 8