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 (t_тр), 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)=Wc_w(t_wк-t_wн), (8.12)

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

c_w – удельная массовая теплоемкость воды;

t_wк, t_wн – температура воды на выходе и входе в аппарат.

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

I₁-I₂= c_w(t_wк-t_wн) W/L= μ c_w(t_wк-t_wн). (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 c_w(t_м1-t_м2), (8.14)

где t_м1, t_м2 – температура воздуха по мокрому термометру на входе и выходе аппарата.

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

q_п=q_я+q_с, =α_к (t_в-t_w) + rβ (d_в-d_w)= β (I_в-I_w), (8.15)

где β – коэффициент влагообмена;

β (d_в-d_w)=W_о – 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 t_w и относительной влажности воздуха φ =100 %:

q_п/ W_о= (I_в-I_w)/ (d_в-d_w) = 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):

– t_w = t_А – температура воды равна температуре воздуха по сухому термометру (линия t_А = const);

– t_w = t_м – температура воды равна температуре воздуха по мокрому термометру (линия t_м = const или I_А = const);

– t_w = t_тр – температура воды равна температуре точки росы (линия d_А = const).

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

Область А-1-2 – характеризуется условием t_А > t_w > t_м.

Область А-2-3 – характеризуется условием t_м > t_w > t_тр.

Область А-3-В – характеризуется условием t_w < t_тр.

П

Рисунок 8.4

Вопросы и задания для самоконтроля по теме 8

№ вопроса	Вопрос	№ ответа	Вариант ответа
	Как изменяется влагосодержание воздуха при его охлаждении в поверхностном теплообменном аппарате до температуры ниже точки росы?		уменьшается
	увеличивается
	не изменяется
	Как изменяется влагосодержание воздуха при его адиабатной обработке водой?		увеличивается
	уменьшается
	не изменяется
	Как изменяется влагосодержание воздуха при его охлаждении водой с температурой ниже точки росы?		уменьшается
	увеличивается
	не изменяется
	Как изменяется температура воздуха при его адиабатной обработке водой?		уменьшается
	увеличивается
	не изменяется
	Как изменяется температура воздуха по «мокрому» термометру при его адиабатной обработке водой?		не изменяется
	увеличивается
	уменьшается
	Как изменяется влагосодержание воздуха при его нагреве в поверхностном теплообменном аппарате?		не изменяется
	увеличивается
	уменьшается