4.2 Теоретические основы – УКЦ
Расчёт изменения состояния атмосферного воздуха требует выполнения сложных вычислений. Более простым и удобным способом является расчёт с помощью психометрической диаграммы, иначе называемой *_J-d диаграммой._*
В координатах *_J-d_* наносят зависимости основных параметров влажного воздуха: температуры, влагосодержания, относительной влажности, энтальпии при заданном барометрическом давлении.
По оси ординат откладывают энтальпию на 1 кг сухого воздуха, а по оси абсцисс – влагосодержание воздуха в г на 1 кг сухого воздуха.
*_J-d диаграмма_* построена в косоугольной системе координат с углом между осями 150°. Такая система позволяет расширить на диаграмме область ненасыщенного влажного воздуха, что делает её удобной для графических построений.
Линии постоянной энтальпии (*_J = const_*) проходят под углом 150° к ординатам, а линии постоянного влагосодержания (*_d = const_*) располагаются параллельно оси ординат.
На полученной таким образом сетке, состоящей из параллелограммов, строят линии изотерм (*_t=const_*) и линии постоянных относительных влажностей *_φ = const_*.
Изотермы представляют собой прямые линии, причём изотермы не параллельны между собой, т.к. угол их наклона к горизонтальной оси различен. При низких температурах не параллельность изотерм почти незаметна. Приведение на диаграмме линии температур соответствует значениям по сухому термометру.
Кривую с относительной влажностью *_φ = 100%_* строят по данным таблиц насыщенного воздуха. Область диаграммы выше этой кривой относится к области ненасыщенного влажного воздуха, а область диаграммы ниже кривой насыщения *_φ = 100%_* характеризует состояние перенасыщенного влажного воздуха. В этой области насыщенный воздух содержит влагу в жидкой или твёрдой фазе (туман). Так как эта часть диаграммы не представляет интереса при расчётах, связанных с влажным воздухом, её не строят.
Каждая точка на поле диаграммы соответствует определённому состоянию воздуха.
При расчете воздухообменов в помещении *_J-d диаграмма_* является основой для построения процессов параметров влажного воздуха.
*_J-d диаграмма_* имеет косоугольную систему координат для увеличения рабочей площади, приходящейся на влажный воздух и лежащей выше линии *_φ = 100%_*.
*_J-d диаграмма_* основана на нескольких уравнениях:
* теплосодержание влажного воздуха
p= (теплосодержание влажного воздуха )
* Влагосодержание
p= (Влагосодержание)
где: *_РВ.П._* — давление водяных паров, _Па_
p= (давление водяных паров)
*_φ_* — относительная влажность воздуха, %;
*_РВ.П.НАС._* — давление водяных паров, насыщающих воздух, _Па_
p= (давление водяных паров, насыщающих воздух)
В формулу влагосодержания *_d_* входит величина барометрического давления *_РБАР_*, которая для разных районов России различна.
Следовательно, для точного построения процессов необходима *_J-d диаграмма_* для каждого района.
*_J-d диаграмма связывает 5 параметров влажного воздуха:_*
* теплосодержание _J кДж/кг_;
* влагосодержание _d г/кг_;
* температуру _t ºС_;
* относительную влажность _φ %_;
* давление водяных паров насыщения _Рп кПа_.
Зная два (из пяти) параметра влажного воздуха, можно по положению точки определить все остальные.
Влажность | Техническая библиотека ПромВентХолод
Абсолютная и относительная влажность.
Влажность воздуха – это содержание парообразной воды в атмосфере. Эта характеристика во многом определяет самочувствие многих живых существ, а также влияет на погоду и климатические условия на нашей планете. Для нормальной работы человеческого организма она должна находиться в определённом диапазоне, вне независимости от температуры воздуха. Известны две основных характеристики влажности воздуха – абсолютная и относительная:
- Абсолютная влажность воздуха – это масса водяного пара, содержащаяся в одном кубическом метре воздуха. Единица измерения абсолютной влажности – г/м3. Относительная влажность воздуха определяется как отношение текущего и максимального значения абсолютной влажности при определенной температуре воздуха.
- Относительную влажность принято измерять в %.
По мере увеличения температуры абсолютная влажность воздуха также растет от 0,3 при -30°С до 600 при +100°С. Величина относительной влажности зависит в основном от климатических зон Земли (средние, экваториальные или полярные широты) и сезона года (осень, зима, весна, лето).
По мере увеличения температуры абсолютная влажность воздуха также растет от 0,3 при -30°С до 600 при +100°С. Величина относительной влажности зависит в основном от климатических зон Земли (средние, экваториальные или полярные широты) и сезона года (осень, зима, весна, лето).Существуют вспомогательные термины для определения влажности. Например, влагосодержание (г/кг), т.е. вес водяных паров на один килограмм воздуха. Или температура «точки росы», когда воздух считается полностью насыщенным, т.е. его относительная влажность равна 100%. В природе и холодильной технике это явление можно наблюдать на поверхностях тел, температура которых меньше температуры точки росы в виде капель воды (конденсата), изморози или инея.
Энтальпия
Также существует такое понятие, как энтальпия. Энтальпия – это свойство тела (вещества), определяющее количество энергии, сохраненной в его молекулярной структуре, которая доступна для преобразования в теплоту при определённой температуре и давлении.
Расчет влажности
Для измерения влажности применяют несложные формулы. Так, абсолютную влажность принято обозначать p и определять как
p = mвод. пара / Vвоздуха
где mвод. пара – масса водяного пара (г)
Vвоздуха – объем воздуха (м3), в котором он содержится.
Общепринятое обозначение относительной влажности – φ. Относительную влажность рассчитывают по формуле:
φ = (p/pн) * 100%
где p и pн – текущее и максимальное значение абсолютной влажности. Наиболее часто применяется величина относительной влажности, так как на состояние человеческого организма в большей степени влияет не вес влаги в объеме воздуха (абсолютная влажность), а именно относительное содержание воды.
Влажность весьма важна для нормальной жизнедеятельности практически всех живых существ и, в особенности – человека. Ее величина (по опытным данным) должна находиться в пределах от 30 до 65%, вне зависимости от температуры. Например, низкая влажность зимой (по причине малого количества воды в воздухе) приводит к пересыханию у человека всех слизистых оболочек, тем самым увеличивается риск простудных заболеваний. Высокая влажность наоборот, ухудшает процессы терморегуляции и потоотделения через кожные покровы. При этом появляется ощущение духоты. Кроме того, поддержание влажности воздуха является важнейшим фактором:
- для проведения многих технологических процессов на производстве;
- эксплуатации механизмов и устройств;
- сохранности от разрушения строительных конструкций зданий, элементов интерьера из древесины (мебели, паркета и т.п.), археологических и музейных артефактов.
Расчет энтальпии
Энтальпия это потенциальная энергия, которая содержится в одном килограмме влажного воздуха.
Причем при равновесном состоянии газа она не поглощается и не излучается во внешнюю среду. Энтальпия влажного воздуха равна сумме энтальпий составляющих его частей: абсолютно сухого воздуха, а также паров воды. Ее величину рассчитывают по следующей формуле:
I = t + 0,001(2500 +1,93t)d
Где t – температура воздуха (°С), а d – его влагосодержание (г/кг). Энтальпия (кДж/кг) является удельной величиной.
Температура по мокрому термометру
Температура по мокрому (влажному) термометру – это такое ее значение, при котором идет процесс адиабатного (энтальпия постоянна) насыщения воздуха парами воды. Для определения ее конкретного значения используют I – d диаграмму. Вначале на нее наносят точку, соответствующую заданному состоянию воздуха. Затем через эту точку проводят луч адиабаты, пересекая его с линией насыщения (φ = 100%). А уже из точки их пересечения опускают проекцию в виде отрезка с постоянной температурой (изотерма) и получают температуру мокрого термометра.
I – d диаграмма влажного воздуха
I-d диаграмма является основным инструментом для расчетов/построений разных процессов, связанных с изменением состояния воздуха – нагрева, охлаждения, осушения и увлажнения. Ее появление значительно облегчило понимание процессов, происходящих в системах и агрегатах для сжатия воздуха, вентиляции и кондиционирования. Эта диаграмма графически показывает полную взаимозависимость основных параметров (температуры, относительной влажности, влагосодержания, энтальпии и парциального давления паров воды), определяющих тепло-влажностный баланс. Все значения указаны при определенном значении атмосферного давления. Обычно это 98 кПа.
Диаграмма выполнена в системе косоугольных координат, т.е. угол между ее осями составляет 135°. Это способствует увеличению зоны ненасыщенного влажного воздуха (φ = 5 – 99%) и сильно облегчает графическое нанесение происходящих с воздухом процессов. На диаграмме представлены следующие линии:
- криволинейные – влажности (от 5 до 100%).
- прямые – постоянной энтальпии, температуры, парциального давления и влагосодержания.
Ниже кривой φ = 100% воздух полностью насыщен влагой, находящейся в нем в виде жидкости (вода) или твердом (иней, снег, лед) состоянии. Определить состояние воздуха во всех точках диаграммы можно, зная любые два его параметра (из четырех возможных). Графическое построение процесса изменения состояния воздуха значительно облегчается с помощью дополнительно нанесенной круговой диаграммы. На ней под разными углами показаны значения тепло-влажностного отношения ε. Эта величина определяется наклоном луча процесса и рассчитывается как:
ε = Q / W
где Q – теплота (кДж/кг) и W – влага (кг/ч), поглощаемые или выделяемые из воздуха. Значение ε делит всю диаграмму на четыре сектора:
- ε = +∞ … 0 (нагрев + увлажнение).
- ε = 0 … -∞ (охлаждение + увлажнение).
- ε = -∞ … 0 (охлаждение + осушение).
- ε = 0 … +∞ (нагрев + осушение).
Измерение влажности
Измерительные приборы для определения значений относительной влажности называются гигрометрами. Для замера величины влажности воздуха используют несколько основных методов. Рассмотрим три из них.
- Для сравнительно неточных замеров в быту применяют волосяные гигрометры. В них чувствительным элементом является конский или человеческий волос, который в натянутом состоянии установлен в стальную рамку. Оказалось, что этот волос в обезжиренном виде способен чутко реагировать на малейшие изменения относительной влажности воздуха, изменяя свою длину. По мере увеличения влажности волос удлиняется, при уменьшении – наоборот, укорачивается. Стальная рамка, на которой закреплен волос, связана со стрелкой прибора. Стрелка воспринимает от рамки изменение размера волоска и вращается вокруг своей оси.
- При более точных теплотехнических измерениях во время научных исследований применяют гигрометры конденсационного типа и психрометры. Они осуществляют косвенный замер относительной влажности. Гигрометр конденсационного типа изготовлен в виде закрытой цилиндрической емкости. Одна из ее плоских крышек отполирована до состояния зеркала. Внутрь емкости устанавливают термометр и наливают какую-нибудь легкокипящую жидкость, например эфир. Затем ручным резиновым диафрагменным насосом в емкость закачивается воздух, который начинает там интенсивно циркулировать. Из-за этого эфир вскипает, понижает температуру (охлаждает) поверхность емкости и ее зеркало соответственно. На зеркале появятся капли воды, сконденсированной из воздуха. В этот момент времени необходимо зафиксировать показания термометра, который покажет температуру «точки росы». Потом с помощью специальной таблицы определяют соответственную плотность насыщенного пара. А по ним уже и величину относительной влажности.
- Психрометрический гигрометр это пара термометров, установленных на основание с общей шкалой. Один из них называют сухим, он измеряет действительную температуру воздуха. Второй называют – мокрым. Температура мокрого термометра – это температура, которую принимает влажный воздух при достижении насыщенного состояния и сохранении постоянной энтальпии воздуха, равной начальной, т. е. это предельная температура адиабатического охлаждения. У мокрого термометра шарик оборачивают тканью из батиста, которую погружают в емкость с водой. На ткани происходит испарение воды, что ведет к понижению температуры воздуха. Этот процесс охлаждения идет до момента, когда воздух вокруг шарика не станет полностью насыщенным (т.е. с относительной влажностью 100%). Этот термометр покажет «точку росы». На шкале прибора имеется и т.н. психрометрическая таблица. С ее помощью по данным сухого термометра и разности температур (сухой минус мокрый) определяют текущее значение относительной влажности.
А по ним уже и величину относительной влажности.
Регулирование влажности
Для повышения влажности (увлажнения воздуха) применяют увлажнители. Увлажнители отличаются большим разнообразием, которое определяется способом увлажнения и дизайном. По способу увлажнения увлажнители делятся на: адиабатические (форсуночные) и паровые. В паровых увлажнителях водяной пар образуется при нагреве воды на электродах. Как правило, в быту наиболее часто используются паровые увлажнители. В системах вентиляции и центрального кондиционирования применяются увлажнители как парового, так и форсуночного типа. В промышленных вентиляционных системах увлажнители могут размещаться как непосредственно в самих вентиляционных установках, так и в виде отдельной секции в вентиляционном канале.
Наиболее эффективный метод удаления влаги из воздуха реализуется при помощи осушителей воздуха на базе компрессорных холодильных машин. Они осушают воздух путем конденсации водяных паров на охлажденной поверхности теплообменника испарителя.
Причем его температура должна быть ниже «точки росы». Собранная таким способом влага самотеком или с помощью насоса удаляется наружу по дренажной трубе. Существуют осушители различных типов и назначений. По типам осушители делятся на моноблочные и с выносным конденсатором. По назначению осушители делятся на:
- бытовые мобильные;
- профессиональные;
- стационарные для бассейнов.
Основная задача систем осушения – обеспечивать благоприятное самочувствие находящихся внутри людей и безопасную эксплуатацию конструктивных элементов зданий. Особенно важно поддерживать уровень влажности в помещениях с повышенным выделением влаги, таких как бассейны, аквапарки, банные и SPA-комплексы. Воздух в бассейне имеет повышенную влажность из-за интенсивных процессов испарения воды с поверхности чаши. Поэтому избыток влаги – определяющий фактор при проектировании вентиляции в бассейне. Избыток влаги, а также наличие в воздухе агрессивных сред, как например, соединения хлора оказывают разрушительное воздействия на элементы строительных конструкций и отделку в помещении.
Влага конденсируется на них, вызывая появление плесневых грибков или коррозионное разрушение металлических элементов.
По этим причинам рекомендуемая величина относительной влажности воздуха внутри бассейна должна поддерживаться в диапазоне 50 – 60%. Строительные консьтрукции, в частности стены и остекленные поверхности помещения бассейна следует дополнительно защитить от выпадения влаги на них. Это можно реализовать путем подачи на них потока приточного воздуха, причем обязательно в направлении снизу-вверх. Снаружи здание должно иметь слой высокоэффективной тепловой изоляции. Для достижения дополнительных преимуществ настоятельно рекомендуем применять разнообразные осушители воздуха, но только лишь в комбинации с оптимально рассчитанными и подобранными системами вентиляции бассейнов.
Если Вам необходима консультация по вопросам проектирования или поставки систем осушения, вентиляции или центрального кондиционирования, специалисты ГК «ПромВентХолод» будут рады оказать квалифицированную помощь. Вы можете связаться с нами по телефону 8(495)2680520 или отправить заявку на [email protected]. |
Расчет содержания влаги
Содержание влаги – это количество воды, присутствующее во влажном образце продукта, такого как древесина, почва и т.п. Содержание влаги может быть выражено на влажную или сухую основу.
Содержание влаги в пересчете на сухую массу
Содержание влаги в пересчете на сухую массу равно массе воды к массе сухого вещества :
MC d = m h3o / m d (1)
где
MC d = содержание влаги в пересчете на сухую массу
m h3o = масса вода (кг, фунт)
m d = масса сухого вещества (кг, фунт)
Содержание влаги в пересчете на сухую массу обычно используется в лесной промышленности.
Обратите внимание, что обычно значения умножаются на 100%.
Содержание воды во влажном состоянии
Содержание воды во влажном состоянии составляет масса воды к масса воды и масса твердого вещества :
MC w = m h3o / m w
= м h3o / м h3o + m d (2)
, где 9000 7
MC w = содержание влаги во влажном состоянии
m h3o = масса воды (кг, фунт)
m w = общая масса влажного или влажного образца – масса твердого вещества и масса воды (кг, фунт)
Калькулятор влажности в сухом и влажном состоянии
m h3o – масса воды (кг, фунт)
m d – масса сухого вещества (кг, фунт)
m 900 18 h3o – масса воды (кг, фунты )
m w – общая масса (кг,фунт)
Пример – Содержание воды в березе во влажном состоянии
Плотность воздушно-сухой выдержанной сухой березы составляет 705 кг/м 3 с содержанием воды 20% (0,2) .
Количество воды на единицу объема можно рассчитать путем преобразования (2) в
м вод. ст. = м w MC w
900 02 = (705 кг/м 3 ) (0,2)= 141 кг/м 3
Количество твердых частиц можно рассчитать как
m d = (705 кг/м 3 ) (1 – 0,2)
= 564 кг/м 3
Пример – Содержание влаги в березе в сухом виде
Плотность воздушно-сухой выдержанной сухой березы 705 кг/м 3 с 20% (0,2) 90 005 влажность. Уравнение (1) можно изменить на
9(1b)
где
m = масса воды и твердых частиц (кг, фунт)
Это уравнение может быть преобразовано к
m h3o = MC d m / (1 + MC d ) (1c)
Содержание влаги на единицу объема может быть рассчитывается как
м h3o = (0,2) (705 кг/м 3 ) / (1 + (0,2))
= 117,5 кг/м 3
Количество твердые вещества можно рассчитать как
m d = m – m h3o
= (705 кг/м 3 ) – ( 117,5 кг/м 3 )
= 587,5 кг/м 3
Калькулятор влажности и содержания воды
масса (кг, фунт)
Содержание влаги/воды (%)
Содержание влаги — компостирование Cornell
Содержание влаги – компостирование CornellНэнси Траутманн и Том Ричард
При принятии решения о том, в каких пропорциях смешивать различные материалы при изготовлении компоста, влажность полученной смеси является одним из критических факторов рассматривать.
Следующие шаги описывают, как разработать исходный микс, чтобы он будет иметь подходящий уровень влажности для оптимального компостирования. В компостной промышленности принято сообщать о содержании влаги в на влажную (или общую массу) основу, как показывают приведенные ниже формулы.
- Рассчитайте % влажности для каждого материала, который вы планируете компостировать.
а) Взвесьте небольшой контейнер.
б) Взвесьте 10 г материала в контейнере.
в) Высушите образец в течение 24 часов в печи при 105-110°С.
г) повторно взвесьте образец, вычтите вес контейнера, и определить содержание влаги, используя следующее уравнение:M n = ((W w -W d )/W w ) х 100
в котором:
M n = влажность (%) материала n
W W = влажная масса образца, а
W d = вес образца после сушки.Предположим, например, что вы взвешиваете 10 г скошенной травы. (W w ) в контейнере по 4 г и после высыхания контейнер плюс обрезки весит 6,3 г. Вычитание 4-g. вес контейнера оставляет 2,3 г в виде сухого веса (W d ) вашего образца. Процент влажности будет:
M n = ((W w -W d )/W w ) х 100
= ((10 – 2,3) / 10) х 100
= 77% для скошенной травы - Выберите целевое значение влажности для компостной смеси. Большая часть литературы рекомендует содержание влаги 50%-60% по весу для оптимального условия компостирования.
- Следующим шагом является расчет относительного количества материалов вы должны комбинировать, чтобы достичь своей цели увлажнения. Генерал формула процентной влажности:
в котором:
Q n = масса материала n («как есть» или «влажный»). вес”)
G = целевая влажность (%)
M n = содержание влаги (%) материала nВы можете использовать эту формулу непосредственно для расчета влажности содержание смеси материалов и пробовать различные комбинации пока вы не получите результаты в разумном диапазоне. Если у вас есть браузер способен работать с Java-скриптом, вы можете попробовать эту формулу до до 3 материалов. (Рассчитать процент влажности компоста)
Методом проб и ошибок, чтобы определить, какие пропорции использовать для смеси подойдет, но есть более быстрый способ. Для двух материалов, общее уравнение можно упростить и решить для массы второго материала (Q 2 ), необходимого для балансировки заданная масса первого материала (Q 1 ). Обратите внимание, что цель влажности должна быть между содержанием влаги двух смешиваемых материалов.
Предположим, вы хотите компостировать 10 кг скошенной травы.
вес”) 