I-D диаграмма влажного воздуха

Вопросы:
1. Область применения. Основные понятия.
2. Использование I-d диаграммы для решения задач (нагрев, охлаждение, смешивание, конденсирование.)

Воздух всегда содержит некоторое количество влаги. Смесь сухого воздуха и водяного пара представляет собой влажный воздух. Влажный воздух характеризуется следующими основными параметрами: абсолютной влажностью;
относительной влажностью; влагосодержанием;
энтальпией.
Воздух с максимальным содержанием водяного пара при данной температуре называется насыщенным.
Количество водяного пара при этом определяется температурой воздуха.

Использование I-d диаграммы очень удобно при любых процессах. Специалисты с легкостью решают проблемы связанные с расчетом состояния влажного воздуха и его обработке с помощью этой диаграммы. Нам предстоит ее изучить и научиться с ней работать.

Под абсолютной влажностью воздуха понимают количество водяных паров, содержащихся в 1м3 влажного воздуха (г/м3, кг/м3). Плотность пара в воздухе иногда называют абсолютной влажностью воздуха.
Относительная влажность или степень насыщения воздуха ϕ представляет собой отношение массы водяного пара Мп, находящегося в 1м3 влажного воздуха, к максимальной массе пара Мп, которая может содержаться в 1м3 влажного насыщенного воздуха при данной температуре и давлении, т.е ? = рп /рн . Если рп = рн ? = 1, то воздух содержит максимально возможное при данной температуре количество пара. Такой воздух насыщен водяным паром.

относительную влажность воздуха ?,%.

Влагосодержание - значение показывает грамм пара содержится в килограмме воздуха, а значение влагосодержания пишется внизу диаграммы (это 5.0, 10.0 и т.д.)

Влагосодержание

Температура характеризует степень нагретости тел

Энтальпией (теплосодержанием) воздуха называют общее количество теплоты, содержащейся в воздухе, отнесенное к 1кг сухой его части. Обозначается латинской буквой I и имеет единицу измерения кДж/кг сухого воздуха.

Для определения состояния воздуха необходимо знать всего лишь любые 2 показателя: например, температуру и влажность, влажность и энтальпию, температуру и влагосодержание и т. д.
Возьмем, например, воздух с температурой 20°С и энтальпией 40 кДЖ/кг. Для определения остальных показателей необходимо найти точку пересекания линии соответствующей 20 °С и 40 кДж/кг. Далее для определения влагосодержания из точки А опускаем перпендикуляр. Перпендикуляр попал в точку влагосодержание воздуха 8 г/кг, относительная влажность ?=55%
Дано: ?=20%, d=10 получаем I=68 кДЖ/кг, температура 40 °С

I
I

Например, процесс сушки изображается на этой диаграмме так. Атмосферный воздух с относительной влажностью ?1 и температурой t1 (точка А) поступает в калорифер, где он подогревается до температуры t2 (точка В), вследствие чего его относительная влажность падает до ?2; процесс в калорифере протекает при d=соnst (А—В). Разность ординат iА —iв показывает расход теплоты в калорифере на подогрев 1 кг воздуха. Затем воздух направляется в сушильную камеру, где за счет отдаваемой им теплоты происходит высушивание материала – испарение из него влаги (В—С). Процесс сушки протекает при і =соnst, так как часть теплоты, отнимаемой от сухого воздуха, возвращается смеси испаряемым паром. Точка С — точка росы. Разность dс—dA выражает количество влаги, испаренной в сушилке 1кг влажного воздуха.

Точка росы «τ0»— температура, при которой содержащийся в воздухе водяной пар достигает насыщения при неизменном давлении. Относительная влажность воздуха при этом становится 100 %. Чем меньше разница между фактической температурой и точкой росы, тем ближе воздух к состоянию насыщения. По достижении точки росы наступает конденсация водяного пара

В процессе испарения воздух может оказаться насыщенным водяным паром (точка 7). При этом наступит равновесие между паром в воздухе и жидкостью. Температура воздуха и количество содержащейся в нем влаги будут оставаться при последующей
выдержке постоянными. Точка 7 характеризует состояние воздуха, называемое пределом охлаждения при испарении или пределом охлаждения. Температура, при которой воздух, испаряя влагу, достигает состояния насыщения, называется температурой предела охлаждения tп.о Мокрое тело, омываемое воздухом, при достаточной длительности процесса приобретает температуру, равную температуре предела охлаждения.

Осн. вариант сушки изображен на рис. а: точки А, В и С соответствуют состоянию воздуха перед калорифером, за ним и на выходе из сушилки.
Вариант с рецеркуляцией части сушильного агента изображен на рис.б; линия AM соответствует смешению перед калорифером атмосферного и части отработанного воздуха (рецикла), вертикальный отрезок МB-нагреву воздуха в калорифере, линия ВС-процессу сушки. На рисунке процессу сушки в основном варианте (без рецикла) отвечает линия AB'C. По сравнению с ним вариант с рециклом отличают большее влагосодержание воздуха, менее высокие температура и расход энергии на нагрев воздуха.

Важно отметить, что tп.о при атмосферном давлении, а cледовательно, и температура мокрого тела, окруженного воздухом, независимо от температуры последнего всегда ниже 100°С. При атмосферном давлении tп.о =100°С имеет только чистый перегретый пар
Испарение воды приводит к её охлаждению, тем большему, чем меньше влажность воздуха, контактирующего с водой.