Угловой коэффициент луча процесса на j-d диаграмме

Возможность быстрого графического определения параметров влажного воздуха является важным, но не основным фактором при использовании J - d диаграммы.

В результате нагревания, охлаждения, осушения или увлажнения влажного воздуха изменяется его тепло-влажностное состояние. Процессы изменения изображаются на J - d диаграмме прямыми линиями, которые соединяют точки, характеризующие начальные и конечные состояния воздуха.

Рис. 1. Схема определения параметров влажного воздуха на J - d диаграмме

Таблица 7

Номер рисунка	Известные параметры воздуха
t 1, °C	j1, %	d 1, г/кг с.в.	J 1, кДж/кг с.в.	Р п1, кПа	t р1, °C	t м1, °C
2.1			-	-	-	-	-
2.2		-	-	-	-		-
2.3		-		-	-	-	-
2.4		-	-	-	2,0	-	-
2.5		-	-		-	-	-
2.6		-	-	-	-	-
2.7	-		-	-	1,6	-	-
2.8	-		-		-	-	-
2.9	-	-			-	-	-
2.10	-	-	-	-	-
2.11	-			-	-	-	-
2.12	-	-	-	-	2,2	-
2.13	-		-	-	-		-
2.14	-		-	-	-	-
2.15	-	-		-	-	-
2.16	-	-	-		1,2	-	-
2.17	-	-	-		-		-

Рис. 2.1.	Рис. 2.2.
Рис. 2.3.	Рис. 2.4.
Рис. 2.5.	Рис. 2.6.
Рис. 2.7.	Рис. 2.8.
Рис. 2.9.	Рис. 2.10.
Рис. 2.11.	Рис. 2.12.
Рис. 2.13.	Рис. 2.14.
Рис. 2.15.	Рис. 2.16.
Рис. 2.17.

Эти линии называются лучами процессов изменения состояния воздуха. Направление луча процесса на J - d диаграмме определяется угловым коэффициентом e. Если параметры начального состояния воздуха J ₁ и d ₁, а конечного – J ₂и d ₂, то угловой коэффициент выражается отношением D J /D d, т.е.:

. (5.1)

Величина углового коэффициента измеряется в кДж/кг влаги.

Если в уравнении (29) числитель и знаменатель умножить на массовый расход обрабатываемого воздуха G, кг/ч, то получим:

, (5.2)

где Q _п - полное количество тепла, переданное при изменении состояния воздуха, кДж/ч;

W - количество влаги, переданное в процессе изменения состояния воздуха, кг/ч.

В зависимости от соотношения D J и D d угловой коэффициент e может изменять свой знак и величину от 0 до ±¥.

На рис. 3 показаны лучи характерных изменений состояния влажного воздуха и соответствующие им значения углового коэффициента.

1. Влажный воздух с начальными параметрами J ₁ и d ₁ нагревается при постоянном влагосодержании до параметров точки 2, т.е. d ₂ = d ₁, J ₂ > J ₁. Угловой коэффициент луча процесса равен:

Рис. 3. Угловой коэффициент на J - d диаграмме

Такой процесс осуществляется, например, в поверхностных воздухонагревателях, когда температура и энтальпия воздуха возрастают, относительная влажность уменьшается, но влагосодержание остается постоянным.

2. Влажный воздух одновременно нагревается и увлажняется и приобретает параметры точки 3. Угловой коэффициент луча процесса e₃ > 0. Такой процесс протекает, когда приточный воздух ассимилирует тепло- и влаговыделения в помещении.

3. Влажный воздух увлажняется при постоянной температуре до параметров точки 4, e₄ > 0. Практически такой процесс осуществляется при увлажнении приточного или внутреннего воздуха насыщенным водяным паром.

4. Влажный воздух увлажняется и нагревается с повышением энтальпии до параметров точки 5. Так как энтальпия и влагосодержание воздуха увеличиваются, то e₅ > 0. Обычно такой процесс происходит при непосредственном контакте воздуха с отепленной водой в камерах орошения и в градирнях.

5. Изменение состояния влажного воздуха происходит при постоянной энтальпии J ₆ = J ₁ = const. Угловой коэффициент такого луча процесса e₆ = 0, т.к. D J = 0.

Процесс изоэнтальпийного увлажнения воздуха циркуляционной водой широко используется в системах кондиционирования. Он осуществляется в камерах орошения или в аппаратах с орошаемой насадкой.

При контакте ненасыщенного влажного воздуха с мелкими каплями или тонкой пленкой воды без отвода или подвода тепла извне, вода в результате испарения увлажняет и охлаждает воздух, приобретая температуру мокрого термометра.

Как следует из уравнения 4.21, в общем случае угловой коэффициент луча процесса при изоэнтальпийном увлажнении не равен нулю, т.к.

,

где с_w = 4,186 - удельная теплоемкость воды, кДж/кг×°С.

Действительный изоэнтальпийный процесс, при котором e = 0 возможен только при t _м = 0.

6. Влажный воздух увлажняется и охлаждается до точки 7. В этом случае угловой коэффициент e₇ < 0, т.к. J ₇ – J ₁ < 0, a d ₇ – d ₁ > 0. Такой процесс протекает в форсуночных камерах орошения при контакте воздуха с охлажденной водой, имеющей температуру выше точки росы обрабатываемого воздуха.

7. Влажный воздух охлаждается при постоянном влагосодержании до параметров точки 8. Так как D d = d ₈ – d ₁ = 0, a J ₈ – J ₁ < 0, то e₈= -¥. Процесс охлаждения воздуха при d = const происходит в поверхностных воздухоохладителях при температуре поверхности теплообмена выше температуры точки росы воздуха, когда нет конденсации влаги.

8. Влажный воздух охлаждается и осушается до параметров точки 9. Выражение углового коэффициента в этом случае имеет вид:

Охлаждение с осушкой происходит в камерах орошения или в поверхностных воздухоохладителях при контакте влажного воздуха с жидкой или твердой поверхностью, имеющей температуру ниже точки росы.

Отметим, что процесс охлаждения с осушкой при непосредственном контакте воздуха и охлажденной воды ограничен касательной, проведенной из точки 1 к кривой насыщения j = 100%.

9. Глубокая осушка и охлаждение воздуха до параметров точки 10 происходит при прямом контакте воздуха с охлажденным абсорбентом, например, раствором хлористого лития в камерах орошения или в аппаратах с орошаемой насадкой. Угловой коэффициент e₁₀ > 0.

10. Влажный воздух осушается, т.е. отдает влагу, при постоянной энтальпии до параметров точки 11. Выражение углового коэффициента имеет вид

.

Такой процесс можно осуществить с помощью растворов абсорбентов или твердых адсорбентов. Заметим, что реальный процесс будет иметь угловой коэффициент e₁₁ = 4,186 t ₁₁, где t ₁₁ - конечная температура воздуха по сухому термометру.

Из рис. 3. видно, что все возможные изменения состояния влажного воздуха располагаются на поле J - d диаграммы в четырех секторах, границами которых являются линии d = const и J = const. В секторе I процессы происходят с увеличением энтальпии и влагосодержания, поэтому значения e > 0. В секторе II происходит осушение воздуха с увеличением энтальпии и значения e < 0. В секторе III процессы идут с уменьшением энтальпии и влагосодержания и e > 0. В секторе IV происходят процессы увлажнения воздуха с понижением энтальпии, поэтому e < 0.