Как правильно пользоваться I-d диаграммой влажного воздуха
Использование I-d диаграммы очень удобно при любых процессах. Специалисты с легкостью решают проблемы связанные с расчетом состояния влажного воздуха и его обработке и т. д. с помощью этой чудо-диаграммы. Но большинство людей, увидев ее впервые, совсем не понимают как с ней работать и вообще зачем она нужна.
Содержание статьи:
Из чего состоит диаграмма влажного воздуха
Начнем с того, что детально ознакомимся с каждой составляющей диаграммы. Так выглядит Id диаграмма:
Теперь изучим ее подробнее:
Влажность
Дуги выходящие из левого угла обозначают относительную влажность воздуха φ,%. Чтобы понять чем относительная влажность отличается от влагосодержания посмотрим на эту формулу φ= (d/dmax)·100%. То есть относительная влажность- это соотношение количества влаги, которое находится в воздухе к максимально возможному количеству влаги.
Влагосодержание
Вертикальные линии находящиеся на I-d диаграмме отвечают за влагосодержание d, г/кг (это одно из составляющих названия диаграммы). Это значение показывает грамм пара содержится в килограмме воздуха, а значение влагосодержания пишется внизу диаграммы (это 5.0, 10.0 и т.д.)
Температура
Далее рассмотри линии изображающие значение температуры Т,°С. На I-d диаграмме температуру изображают наклонными линиями, а значения температуры находятся в левой стороне диаграммы:
Энтальпия
Последняя составляющая Id диаграммы и вторая составляющая ее названия это энтальпия І, кДж/кг. Энтальпия –это количество тепла, находящееся в 1 кг воздуха. Как и температура, она изображается наклонными линиями, но они опускаются сверху вниз. Значение энтальпии пишется на самих линиях. 
Ну а дальше если соединить их все вместе мы получим вот такую сокращенную диаграмму влажного воздуха, которую еще именуют и-д диаграммой (id диграмма):
Состояние воздуха по диаграмме
Для определения состояния воздуха необходимо знать всего лишь любые 2 показателя: например, температуру и влажность, влажность и энтальпию, температуру и влагосодержание и т. д. Ну 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 между 5 и 10, потому можно предположить, что влагосодержание воздуха 8 г/кг.
Потом определяем влажность, точка А находится возле дуги со значением влажности 60%, потому допускаем что влажность воздуха 58%. Вот и определили параметры воздуха. Точно также и делаем на большой диаграмме, там просто больше линий и главное в них не заплутаться.
А теперь давайте перейдем непосредственно к построению процессов изменения состояния воздуха.
Чаще всего I-d диаграммой пользуются после для построения процессов перемены состояния воздуха, на практике это не только нагрев, охлаждение или увлажнение. Диаграмму влажного воздуха часто применяют для нахождения количества необходимого воздуха, например при расчете воздушного отопления и даже при правильном подборе фанкойлов.
Процессы на I-d диаграмме влажного воздуха
Построение процессов изменения состояния воздуха на I—d диаграмме
Нагрев
Воздух нагревается ( d=const, t увеличивается, φ уменьшается, І увеличивается). Например, воздух с температурой 20°С и влажностью 60% нагревают до 35°С и необходимо определить параметры нагретого воздуха. Для этого с точки А (t=20°C,φ=60%) проводим параллельную линию к d до пересечения ею линии соответствующей 35°С. Дальше за уже известным алгоритмом определяем параметры воздуха в точке В: t=35°C, φ=25%, I=57 кДж/кг, d=5 г/кг.
Охлаждение
Далее построим процесс охлаждения воздуха (d=const, t уменьшается, φ увеличивается, І уменьшается). Для этого возьмем ту же точку А и с нее опустим отрезок параллельно линии d до пересечения с линией необходимой нам температуры, пусть это будет 15°С. Параметры охлажденного воздуха будут в т. В : t=15°C, φ=80%, I=37кДж/кг, d=5г/кг.
Увлажнение
Процесс увлажнения воздуха бывает двух видов: адиабатное и изотермическое. Мы на одной диаграмме рассмотрим эти 2 процесса. Берем уже приевшуюся нам точку А и для начала построим процесс адиабатного увлажнения (d увеличивается, t уменьшается, φ увеличивается, І=const):
- Для этого из точки А опускаем отрезок параллельно линии І до пересечения с дугой необходимой влажности, в нашем случае до дуги φ=100% и ставим точку В и определяем параметры воздуха в этой точке за уже известным алгоритмом.
- Построим процесс изотермического увлажнения (d увеличивается, t=const , φ увеличивается, І увеличивается). Из точки А проводим отрезок параллельный линии t=const до дуги необходимой влажности. Далее находим параметры воздуха в точке С.
Аналогично происходит построение процесса осушения , только отрезок идет в сторону уменьшения влажности.
Смешивание
Очень часто необходимо определить параметры воздуха, после смешивания воздуха с одними параметрами с воздухом с другими. Для этого также с успехом используют I-d диаграмму. Давайте рассмотрим процесс смешивания на примере.
Пример. Внешний воздух в холодный период года с температурой -12°С , энтальпией -10 кДж/кг и расходом 7000 кг/час смешивается с воздухом внутри помещения с температурой 20°С, влажностью 65% и расходом 8400 кг/час. Определить параметры смешанного воздуха.
Для этого на диаграмме находим точки соответствующие параметрам внутреннего и наружного воздуха и обозначаем их как т. А (t=-12°, І =-10 кДж/кг) и В (t=20° , φ=65%) и соединяем их между собой .
Далее для определения параметров в точке С необходимо линейкой измерить длину отрезка АВ. И не забываем о соотношении МА/МВ=ВС/АС. Теперь необходимо решить систему уравнений:
Длина нашего отрезка 146 мм, то есть ВС+АС =146, тогда АС=146-ВС. Подставляем значение ВС в второе уравнение: (146-ВС)/ВС =7000/8400, после решения уравнения получаем ВС=66 мм , а АС=80мм. Отмеряем от точки А 80мм и ставим точку С. Вот мы и нашли с вами т. С (d=7,8 г/кг , t=12,5° , φ=85%, І =32кДж/кг).
Надеемся наша статья принесла вам пользу и теперь у вас не будет проблем с построением процессов изменения параметров воздуха. А о построении процессов обработки воздуха кондиционеров вы можете ознакомится в следующей статье.
Читайте также:
airducts.ru
Расчет i-d диаграммы
Расчёт параметров влажного воздуха и построение лучей процессов на i-d диаграмме.
Исходные данные:
| Позиция | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Температура t, °C | ||||||||
| Относительная влажность φ, % | ||||||||
| Влагосодержание d, г/кг с.в. | ||||||||
| Удельная энтальпия i, кДж/кг с.в. | ||||||||
| Процесс [O, C, A, P, X, S] | ||||||||
| Расход сухого воздуха Lс*, м3/ч | ||||||||
| Мощность Q, кВт | ||||||||
Результат:
| Позиция | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Температура t, °C | ||||||||
| Относительная влажность φ, % | ||||||||
| Влагосодержание d, г/кг с.в. | ||||||||
| Удельная энтальпия i, кДж/кг с.в. | ||||||||
| Плотность ρ, кг/м3 | ||||||||
| Темп. мокрого термометра tм, °C | ||||||||
| Масс.расход сух.воздуха Gс, кг/с | ||||||||
| Расход влажного воздуха L, м3/ч | ||||||||
| Мощность Q, кВт | ||||||||
| Влагоприток Mв, кг/ч |
iddiagram.ru
2.2 I-d диаграмма влажного воздуха
Для практических расчетов процессов и состояния влажного воздуха используется I-d – диаграмма влажного воздуха, предложенная Л. К. Рамзиным. Диаграмма построена в косоугольной системе координат для увеличения полезной части диаграммы. Угол между осями I и d составляет 135о (150о). На диаграмме (рисунок 2.2) нанесены следующие линии постоянных параметров: I, d, t, .
Кроме того, на диаграмме нанесены линии постоянной температуры для мокрого термометра tм =const.
Когда ненасыщенный воздух соприкасается с поверхностью тонкой пленки воды, то происходит тепломассообмен, т. е. будет переноситься тепло и влага в направлении более низкого потенциала. Если температура ненасыщенного воздуха окажется выше температуры воды, а температура воды – выше температуры точки росы, то перенос тепла будет происходить от воздуха к поверхности воды, а перенос влаги – от поверхности воды в воздух. Температура воздуха будет понижаться, а отдаваемое тепло будет затрачиваться на испарение влаги. Испарившаяся влага поступит в воздух, увеличив его влагосодержание и парциальное давление водяных паров. Поступающие в воздух водяные пары за счет своей энтальпии восстанавливают энтальпию воздуха примерно до начальной величины, поскольку отданное воде явное тепло возвращается обратно в воздух в скрытом виде (энтальпия пара). Такой процесс испарения называется адиабатическим. Энтальпия влажного воздуха в начальном состоянии в соответствии с формулой (2.11) будет равна:
I1 = 1,005 t1 + 2500 d1 *10-3+ 1,8068 t1 d1 *10-3, (2.12)
а в конечном насыщенном состоянии (при = 100%)
I2 = 1,005 tм + 2500 dн*10-3+ 1,8068 tм dн *10-3 = I1 + (dн -d1) tм c*10-3. (2.13)
Так как I2 отличается от I1 на величину начальной энтальпии испарившейся воды, имеющей малую величину, то с достаточной точностью можно считать процесс адиабатическим, т. е. I2I1.
Первое и второе слагаемые характеризуют переход явного тепла в скрытое, а третье слагаемое изменяется незначительно, т. к. с уменьшением температуры одновременно увеличивается влагосодержание.
Температура, которую принимает насыщенная воздушно-паровая смесь в процессе испарения при условии сохранения постоянной энтальпии воздуха, равной начальному, называется температурой мокрого термометра.
Идеальный адиабатический процесс возможен только при tм = 0 оС.
Связь между температурой сухого и мокрого термометров можно установить следующим образом. Количество тепла, которое необходимо для испарения влаги в количестве dx кг/кг сух. возд., будет равно:
dq = (rм + cп (tс – tм)) dx, (2.14)
где rм – теплота испарения при температуре мокрого термометра;
cп – теплоемкость водяного пара.
Это тепло получено при адиабатическом процессе испарения из окружающего воздуха, т. е.
dq = ссм dt = – (cв + cп x) dt, (2.15)
где cв – теплоемкость сухого воздуха;
х – влагосодержание воздуха.
Тогда
(rм + cп (tс – tм)) dx = – (cв + cп x) dt. (2.16)
Интегрируя обе части равенства по х и t в пределах от х до хм и от tс до tм, получим:
, (2.17)
где хм – влагосодержание насыщенного воздуха при температуре мокрого термометра.
Таким образом, температура мокрого термометра является функцией температуры воздуха и его влагосодержания. Эта формула показывает, что при полном насыщении воздуха, когда х = хм температура его tс = tм.
Значения величины tм для этих линий определяют по шкале температур сухого термометра, в точке пересечения линии tм = const с линией = =100 %.
В нижней свободной части диаграммы нанесена линия зависимости Рп=f(d), позволяющая определять парциальное давление водяных паров.
Используя диаграмму, можно выполнять следующие определения:
– по заданному на диаграмме положению точки состояния влажного воздуха определять все параметры состояния;
– по заданным двум любым параметрам состояния определить положение на диаграмме точки, определяющей состояние влажного воздуха и значения недостающих параметров;
– по заданным условиям построить и рассчитать любой процесс с влажным воздухом.
Темы для самостоятельной проработки:
– определение влажности воздуха;
– психрометрическая диаграмма.
Вопросы и задания для самоконтроля по теме 2
№ вопроса | Вопрос | № ответа | Вариант ответа |
1 | Что такое влагосодержание воздуха? | 1 | Количество влаги ( в г), содержащейся в 1 кг сухого воздуха. |
2 | Количество влаги (в кг), содержащейся в 1 м3 влажного воздуха. | ||
3 | Отношение количества влаги, содержащейся в 1 м3 влажного воздуха, к максимально возможному количеству влаги. | ||
2 | Что такое абсолютная влажность воздуха? | 1 | Количество влаги (в кг), содержащейся в 1 м3 влажного воздуха. |
2 | Количество влаги ( в г), содержащейся в 1 кг сухого воздуха. | ||
3 | Отношение количества влаги, содержащейся в 1 м3 влажного воздуха, к максимально возможному количеству влаги. | ||
3 | Как изменяется ассимилирующая способность воздуха к влаге при нагревании воздуха в поверхностном теплообменном аппарате? | 1 | Увеличивается. |
2 | Уменьшается. | ||
3 | Не изменяется. |
studfiles.net
i-d диаграмма влажного воздуха
Определять параметры влажного воздуха, а также решать ряд практических вопросов, связанных с сушкой различных материалов, весьма удобно графическим путем с помощью i-d диаграммы, впервые предложенным советским ученым Л. К. Рамзиным в 1918 году.
i-d диаграмма влажного воздуха строится для барометрического давления 98 кПа. Практически диаграммой можно пользоваться во всех случаях расчета сушилок, так как при обычных колебаниях атмосферного давления значения i и d изменяются мало.
Диаграмма в координатах i-d представляет собой графическую интерпретацию уравнения энтальпии влажного воздуха. Она отражает связь основных параметров влажного воздуха. Каждая точка на диаграмме выделяет некоторое состояние с вполне определёнными параметрами. Для нахождения любой из характеристик влажного воздуха достаточно знать только два параметра его состояния.
I-d диаграмма влажного воздуха построена в косоугольной системе координат. На оси ординат вверх и вниз от нулевой точки (i = 0, d = 0) откладывают значения энтальпии и проводят линии i = const параллельно оси абсцисс, то есть под углом 1350 к вертикали. При этом изотерма 0оС в ненасыщенной области располагается почти горизонтально. Что же касается масштаба для отсчета влагосодержания d, то для удобства его сносят на горизонтальную прямую, проходящую через начало координат.
На i-d диаграмму наносят также кривую парциального давления водяного пара. С этой целью используют уравнение:
Рп = В*d/(0,622 + d),
Hешая которое для переменных значений d получаем, что, например при d=0 Рп=0, при d=d1 Рп=Рп1, при d=d2 Рп=Рп2 и т.д. Задаваясь определенным масштабом для парциальных давлений, в нижней части диаграммы в прямоугольной системе осей координат по указанным точкам строят кривую Рп=f(d). После этого на i-d диаграмму наносят кривые линии постоянной относительной влажности (φ = const). Нижняя кривая φ = 100% характеризует состояние воздуха, насыщенного водяным паром (кривая насыщения).
Также на i-d диаграмме влажного воздуха строятся прямые линии изотерм (t = const), характеризующие процессы испарения влаги с учетом дополнительного количества теплоты, вносимой водой, имеющей температуру 0оС.
В процессе испарения влаги энтальпия воздуха остается постоянной, так как теплота, отбираемая от воздуха для подсушивания материалов, возвращается обратно к нему вместе с испаренной влагой, то есть в уравнении:
i = iв + d*iп
Уменьшение первого слагаемого будет компенсироваться увеличением второго слагаемого. На i-d диаграмме этот процесс проходит по линии (i = const) и носит условное название процесса адиабатного испарения. Пределом охлаждения воздуха является адиабатная температура мокрого термометра, которую находят на диаграмме как температуру точки на пересечении линий (i = const) с кривой насыщения (φ = 100%).
Или другими словами, если из точки А (с координатами i = 72 кДж/кг, d = 12,5 г/ кг сух. возд., t = 40 °C, V = 0,905 м3/кг сух. воз. φ = 27%), выделяющей некоторое состояние влажного воздуха, провести вниз вертикальный луч d = const, то он будет представлять собой процесс охлаждения воздуха без изменения его влагосодержания; значение же относительной влажности φ при этом постепенно нарастает. При продолжении этого луча до пересечения с кривой φ = 100% (точка “В” с координатами i = 49 кДж/кг, d = 12,5 г/ кг сух. возд., t = 17,5 °C, V = 0,84 м3/кг сух. воз. j = 100%), мы получаем наименьшую температуру tp(она называется температурой точки росы), при которой воздух с данным влагосодержанием d ещё способен сохранять пары в неконденсированном виде; дальнейшее понижение температуры приводит к выпадению влаги либо во взвешенное состояние (туман), либо в виде росы на поверхностях ограждений (стенах вагона, продуктах), или инея и снега (трубах испарителя холодильной машины).
Если воздух в состоянии А увлажнять без подвода или отвода тепла (например, с открытой водной поверхности), то процесс характеризующийся линией АС, будет происходить без изменения энтальпии (i = const). Температура tм на пересечении этой линии с кривой насыщения (точка “С” с координатами i = 72 кДж/кг, d = 19 г/ кг сух. возд., t = 24 °C, V = 0,87 м3/кг сух. воз. φ = 100%) и есть температура мокрого термометра.
С помощью i-d удобно анализировать процессы, происходящие при смешивании потоков влажного воздуха.
Также i-d диаграмма влажного воздуха широко применятся для расчетов параметров кондиционирования воздуха, под которым понимают совокупность средств и способов воздействия на температуру и влажность воздуха.
vse-lekcii.ru
I-d диаграмма для начинающих (ID диаграмма состояния влажного воздуха для чайников)
После прочтения данной статьи, рекомендую прочитать статью про энтальпию, скрытую холодопроизводительность и определение количества конденсата, образующегося в системах кондиционирования и осушения: http://mrcynognathus.livejournal.com/7758.html
Доброго времени суток уважаемые начинающие коллеги!
В самом начале своего профессионального пути я наткнулся на данную диаграмму. При первом взгляде она может показаться страшноватой, но если разобраться в главных принципах, по которым она работает, то можно её и полюбить :D. В быту она называется и-д диаграмма.
В данной статье я попытаюсь просто(на пальцах) объяснить основные моменты, чтобы вы потом отталкиваясь от полученного фундамента самостоятельно углубились в данную паутину характеристик воздуха.
Примерно так она выглядит в учебниках. Как-то жутковато становится.
(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)
Я уберу все то лишнее, что не будет мне нужным для моего объяснения и представлю и-д диаграмму в таком виде:
(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)
Все равно еще не совсем понятно, что это такое. Разберем её на 4 элемента:
Первый элемент – влагосодержание (D или d). Но прежде чем я начну разговор об влажности воздуха в целом, я бы хотел кое о чем с вами договориться.
Давайте договоримся “на берегу” сразу об одном понятии. Избавимся от одного прочно засевшего в нас (по крайней мере, в меня) стереотипа о том, что такое пар. С самого детства мне показывали на кипящую кастрюлю или чайник и говорили, тыкая пальцем на валящий из сосуда “дым”: “ Смотри! Вот это пар”. Но как многие, дружащие с физикой люди, мы должны понимать, что “Водяной пар — газообразное состояние воды. Не имеет цвета, вкуса и запаха”. Это всего лишь, молекулы h3O в газообразном состоянии, которых не видно. А то что мы видим, валящее из чайника – это смесь воды в газообразном состоянии(пар) и “капелек воды в пограничном состоянии между жидкостью и газом”, вернее видим мы последнее (так же, с оговорками, можно назвать то что мы видим – туманом). В итоге мы получаем, что в данный момент, вокруг каждого из нас находится сухой воздух (смесь кислорода, азота…) и пар (h3O).
Так вот, влагосодержание говорит нам о том, сколько этого пара присутствует в воздухе. На большинстве и-д диаграмм данная величина измеряется в [г/кг], т.е. сколько грамм пара(h3O в газообразном состоянии) находится в одном килограмме воздуха (1 кубический метр воздуха в вашей квартире весит около 1,2 килограмма). В вашей квартире для комфортных условий в 1 килограмме воздуха должно быть 7-8 грамм пара.
На и-д диаграмме влагосодержание изображается вертикальными линиями, а информация о градации расположена в нижней части диаграммы:
(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)
Второй важный для понимания элемент – температура воздуха (T или t). Думаю здесь ничего объяснять не нужно. На большинстве и-д диаграмм данная величина измеряется в градусах Цельсия [°C]. На и-д диаграмме температура изображается наклонными линиями, а информация о градации расположена в левой части диаграммы:
Третий элемент ИД-диаграммы – относительная влажность (φ). Относительная влажность, это как раз та влажность, о которой мы слышим из телевизоров и радио, когда слушаем прогноз погоды. Измеряется она в процентах [%].
Возникает резонный вопрос: “Чем отличается относительная влажность от влагосодержания?” На данный вопрос я отвечу поэтапно:
Первый этап:
Воздух способен вмещать в себя определенное количество пара. У воздуха есть определенная “паровая грузоподъемность”. Например, в вашей комнате килограмм воздуха может “взять на свой борт” не больше 15 грамм пара.
Предположим, что в вашей комнате комфортно, и в каждом килограмме воздуха, находящегося в вашей комнате, имеется по 8 грамм пара, а вместить каждый килограмм воздуха в себя может по 15 грамм пара. В итоге мы получаем, что в воздухе находится 53,3% пара от максимально возможного, т.е. относительная влажность воздуха – 53,3%.
Второй этап:
Вместимость воздуха различна при разных температурах. Чем выше температура воздуха, тем больше пара он может в себя вместить, чем ниже температура, тем меньше вместимость.
Предположим, что мы нагрели воздух в вашей комнате обычным нагревателем с +20 градусов до +30 градусов, но при этом количество пара в каждом килограмме воздуха осталось прежним – по 8 грамм. При +30 градусах воздух может “взять себе на борт” до 27 грамм пара, в итоге в нашем нагретом воздухе – 29,6% пара от максимально возможного, т.е. относительная влажность воздуха – 29,6%.
Тоже самое и с охлаждением. Если мы охладим воздух до +11 градусов, то мы получим “грузоподъемность” равную 8,2 грамм пара на килограмм воздуха и относительную влажность равную 97,6%.
Заметим, что влаги в воздухе было одинаковое количество – 8 грамм, а относительная влажность прыгала от 29,6% до 97,6%. Происходило это из-за скачков температуры.
Когда вы зимой слышите о погоде по радио, где говорят, что на улице минус 20 градусов и влажность 80%, то это значит, что в воздухе около 0,3 граммов пара. Попадая к вам в квартиру этот воздух нагревается до +20 и относительная влажность такого воздуха становится равна 2%, а это очень сухой воздух (на самом деле в квартире зимой влажность держится на уровне 10-30% благодаря выделениям влаги из сан-узлов, из кухни и от людей, но что тоже ниже параметров комфорта).
Третий этап:
Что произойдет, если мы опустим температуру до такого уровня, когда “грузоподъемность” воздуха будет ниже, чем количество пара в воздухе? Например, до +5 градусов, где вместимость воздуха равна 5,5 грамм/килограмм. Та часть газообразного h3O, которая не умещается в “кузов” (у нас это 2,5 грамм), начнет превращаться в жидкость, т.е. в воду. В быту особенно хорошо виден этот процесс, когда запотевают окна в связи с тем, что температура стекол ниже, чем средняя температура в комнате, на столько что влаге становится мало места в воздухе и пар, превращаясь в жидкость, оседает на стеклах.
На и-д диаграмме относительная влажность изображается изогнутыми линиями, а информация о градации расположена на самих линиях:
(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)
Четвертый элемент ID диаграммы – энтальпия (I или i). В энтальпии заложена энергетическая составляющая тепловлажностного состояния воздуха. При дальнейшем изучении (за пределами этой статьи, например в моей статье про энтальпию http://mrcynognathus.livejournal.com/7758.html) стоит обратить на неё особое внимание, когда речь будет заходить об осушении и увлажнении воздуха. Но пока особого внимания на этом элементе мы заострять не будем. Измеряется энтальпия в [кДж/кг]. На и-д диаграмме энтальпия изображается наклонными линиями, а информация о градации расположена на самом графике (или слева и в верхней части диаграммы):
(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)
Дальше все просто! Пользоваться диаграммой легко! Возьмем, например, вашу комфортную комнату, в которой температура +20°С, и относительная влажность 50%. Находим пересечение этих двух линий (температуры и влажности) и смотрим сколько грамм пара в нашем воздухе.
Нагреваем воздух до +30°С – линия идет вверх, т.к. влаги в воздухе остается столько же, а увеличивается только температура, ставим точку, смотрим какая получается относительная влажность – получилось 27,5%.
Подпишись на мой YouTube-канал FAN-tastiK – канал о проектировании Вентиляции, Кондиционирования и Отопления
Охлаждаем воздух до 5 градусов – опять же ведем вертикальную линию вниз, и в районе +9,5°С натыкаемся на линию 100% относительной влажности. Эта точка называется “точка росы” и в этой точке(теоретически, т.к. практически выпадение начинается чуть раньше) начинается выпадение конденсата. Ниже по вертикальной прямой(как раньше) мы не можем двигаться, т.к. в этой точке “грузоподъемность” воздуха при температуре +9,5°С максимальная. Но нам необходимо охладить воздух до +5°С поэтому мы продолжаем движение вдоль линии относительной влажности (изображено на рисунке ниже), пока не достигнем наклонной прямой линии +5°С. В итоге наша окончательная точка оказалась на пересечении линий температуры +5°С и линии относительной влажности 100%. Посмотрим сколько пара осталось в нашем воздухе – 5,4 грамма в одном килограмме воздуха. А остальные 2,6 грамма выделились. Наш воздух осушился.
(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)
Другие процессы, которые можно выполнять с воздухом с помощью различных приборов (осушение, охлаждение, увлажнение, нагрев…) можно найти в учебниках.
Помимо точки росы – еще одной важной точкой является “температура мокрого термометра”. Данная температура активно используется в расчете градирен. Грубо говоря, это та точка, до которой может упасть температура предмета, если мы этот предмет обернем в мокрую тряпку и интенсивно начнем на него “дуть”, например, с помощью вентилятора. По этому принципу работает система терморегуляции человека.
Как найти эту точку? Для этих целей нам понадобятся линии энтальпии. Снова возьмем нашу комфортную комнату, найдем точку пересечения линии температуры +20°С, и относительной влажности 50%. Из этой точки необходимо прочертить линию, параллельную линиям энтальпии до линии влажности 100%(как на рисунке ниже). Точка пересечения линии энтальпии и линии относительной влажности и будет являться точкой мокрого термометра. В нашем случае из этой точки мы можем узнать, что в нашей комнате, таким образом, мы можем охладить предмет до температуры +14°С.
(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)
Луч процесса(угловой коэффициент, тепловлажностное отношение, ε) строится для того чтобы определить изменение воздуха от одновременного выделения неким источником(-ами) тепла и влаги. Обычно этим источником является человек. Очевидная вещь, но понимание процессов и-д диаграммы поможет обнаружить возможную арифметическую ошибку, если таковая случилась. Например, если вы наносите луч на диаграмму и при обычных условиях и наличии людей у вас уменьшается влагосодержание или температура, то здесь стоит задуматься и проверить расчеты.
В данной статье многое упрощено для лучшего понимания диаграммы на начальной стадии её изучения. Более точную, более подробную и более научную информацию необходимо искать в учебной литературе.
P.S. В некоторых источниках I-d(i-d) диаграмму именуют J-d(j-d) диаграммой, h-d диаграммой, диаграммой Молье и диаграммой Рамзина.P.P.S Так же, в моем журнале есть еще одна моя статья, посвященная энтальпии, скрытой холодопроизводительности и определению количества конденсата, образующегося в системах кондиционирования и осушения:
http://mrcynognathus.livejournal.com/7758.htmlmrcynognathus.livejournal.com
Справка по i-d диаграмме
Справка по i-d диаграмме.
Влажный воздух – это смесь сухого воздуха c водяным паром. Свойства влажного воздуха характеризуются следующими основными параметрами: температура по сухому термометру t, барометрическое давление Pб, парциальное давление водяного пара Pп, относительная влажность φ, влагосодержание d, удельная энтальпия i, температура точки росы tр, температура мокрого термометра tм, плотность ρ.
i-d диаграмма представляет собой графическую зависимость между основными параметрами воздуха t, φ, d, i при определённом барометрическом давлении воздуха Pб и используется для визуализации результатов расчёта процессов обработки влажного воздуха.
i-d диаграмма впервые была составлена в 1918 году советским инженером-теплотехником Л. К. Рамзиным.
Диаграмма построена в косоугольной системе координат, что позволяет расширить область ненасыщенного влажного воздуха и делает диаграмму удобной для графических построений. По оси ординат диаграммы отложены значения удельной энтальпии i, по оси абсцисс, направленной под углом 135° к оси i, отложены значения влагосодержания d. Поле диаграммы разбито линиями постоянных значений удельной энтальпии i=const и влагосодержания d=const. На диаграмму нанесены также линии постоянных значений температуры t=const, которые не параллельны между собой, а чем выше температура влажного воздуха, тем больше изотермы отклоняются вверх. На поле диаграммы нанесены также линии постоянных значений относительной влажности φ=const.
Относительной влажностью называется отношение парциального давления водяного пара, содержащегося во влажном воздухе заданного состояния, к парциальному давлению насыщенного водяного пара при той же температуре.
Влагосодержание – это масса водяного пара во влажном воздухе, приходящаяся на 1 кг массы сухой его части.
Удельная энтальпия – это количество теплоты, содержащееся во влажном воздухе при заданных температуре и давлении, отнесённое к 1 кг сухого воздуха.
i-d диаграмма кривой φ=100% разбита на две области. Вся область диаграммы, лежащая выше этой кривой, характеризует параметры ненасыщенного влажного воздуха, а ниже – область тумана.
Туман является двухфахной системой, состоящей из насыщенного влажного воздуха и взвешенной влаги в виде мельчайших капель воды или частичек льда.
Для расчёта параметров влажного воздуха и построения i-d диаграммы используются четыре основных уравнения:
1) Давление насыщенного водяного пара над плоской поверхностью воды (t > 0) или льда (t ≤ 0), кПа:
| [1] (3.12) |
где αв, βв – постоянные для воды, αв = 17,504, βв = 241,2 °С
αл, βл – постоянные для льда, αл = 22,489, βл = 272,88 °С
2) Относительная влажность φ, %:
3) Влагосодержание d, г/кг с.в.:
| [3] 6 (23) |
где Pб – барометрическое давление, кПа
4) Удельная энтальпия влажного воздуха i, кДж/кг с.в.:
| [3] 6 (32) |
Температура точки росы – это температура, до которой нужно охладить ненасыщенный воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении постоянного влагосодержания.
Для отыскания температуры точки росы на i-d диаграмме через точку, характеризующую состояние воздуха, нужно провести линию d=const до пересечения с кривой φ=100%. Температура точки росы является предельной температурой, до которой можно охладить влажный воздух при постоянном влагосодержании без выпадения конденсата.
Температура мокрого термометра – это температура, которую принимает ненасыщенный влажный воздух с начальными параметрами i1 и d1 в результате адиабатного тепло- и массообмена с водой в жидком или твёрдом состоянии, имеющей постоянную температуру tв=tм после достижения им насыщенного состояния, удовлетворяющего равенству:
| [2] (4.21) |
где cв – удельная теплоёмкость воды, кДж/(кг·°C)
Разность iн – i1 обычно невелика, поэтому процесс адиабатного насыщения часто называют изоэнтальпийным, хотя в действительности iн = i1 только при tм = 0.
Для отыскания температуры мокрого термометра на i-d диаграмме через точку, характеризующую состояние воздуха, нужно провести линию постоянной энтальпии i=const до пересечения с кривой φ=100%.
Плотность влажного воздуха определяется по формуле, кг/м3:
| [2] (4.25) |
где T – температура в градусах Кельвина
Количество теплоты, необходимое для нагревания воздуха, можно рассчитать по формуле, кВт:
Количество теплоты, отводимое от воздуха при охлаждении, кВт:
где i1, i2 – удельная энтальпия в начальной и конечной точках соответственно, кДж/кг с.в.
Gс – расход сухого воздуха, кг/с
где Gв – расход влажного воздуха, кг/с
d – влагосодержание, г/кг с.в.
Массу сконденсированной влаги вычисляют по формуле, кг/с:
где d1, d2 – влагосодержание в начальной и конечной точках соответственно, г/кг с.в.
При смешении двух потоков воздуха влагосодержание и удельную энтальпию смеси определяют по формулам:
|
|
На диаграмме точка смеси лежит на прямой 1-2 и делит её на отрезки, обратно пропорциональные смешиваемым количествам воздуха:
Возможен случай, когда точка смеси 3* окажется ниже линии φ=100%. В этом случае процесс смешения сопровождается конденсацией части содержащегося в смеси водяного пара и точка смеси 3 будет лежать на пересечении линий i3*=const и φ=100%.
На представленном сайте на странице “Расчёты” можно рассчитать до 8 состояний влажного воздуха с построением лучей процессов на i-d диаграмме.
Чтобы определить начальное состояние, нужно указать два параметра из четырёх (t, φ, d, i) и расход сухого воздуха Lс*. Расход задаётся в предположении плотности воздуха 1,2 кг/м3. Отсюда определяется массовый расход сухого воздуха, используемый в дальнейших вычислениях. В выходную таблицу выводятся фактические значения объёмного расхода воздуха, соответствующие реальной плотности воздуха.
Новое состояние можно вычислить, определив процесс и задав конечные параметры.
На диаграмме отображаются следующие процессы: нагрев, охлаждение, адиабатическое охлаждение, пароувлажнение, смешение и общий процесс, определяемый двумя любыми параметрами.
| Процесс | Обозначение | Описание |
| Нагрев | O | Вводится заданная конечная температура, либо заданная тепловая мощность. |
| Охлаждение | C | Вводится заданная конечная температура, либо заданная холодильная мощность. Этот расчет основан на допущении, что температура поверхности охладителя остается неизменной, и начальные параметры воздуха стремятся в точку с температурой поверхности охладителя при φ=100%. Как будто происходит смешение воздуха начального состояния с полностью насыщенным воздухом у поверхности охладителя. |
| Адиабатическое охлаждение | A | Вводится заданная конечная относительная влажность, либо влагосодержание, либо температура. |
| Пароувлажнение | P | Вводится заданная конечная относительная влажность, либо влагосодержание. |
| Общий процесс | X | Вводятся значения двух параметров из четырёх (t, φ, d, i), являющиеся конечными для заданного процесса. |
| Смешение | S | Этот процесс определяется без задания параметров. Используются два предыдущих значения расхода воздуха. Если при смешении достигается максимально допустимое влагосодержание, то происходит адиабатическая кондесация водяных паров. В результате вычисляется количество сконденсированной влаги. |
ЛИТЕРАТУРА:
1. Бурцев С.И., Цветков Ю.Н. Влажный воздух. Состав и свойства: Учеб. пособие. – СПб.: СПбГАХПТ, 1998. – 146 c.
2. Справочное пособие АВОК 1-2004. Влажный воздух. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2004. – 46 с.
3. ASHRAE Handbook. Fundamentals. – Atlanta, 2001.
iddiagram.ru
I-d диаграмма влажного воздуха » Сушка пищевых продуктов
I-d диаграмма влажного воздуха была создана в 1918 году Л.К. Рамзиным. Плодами труда этого русского учёного пользуются до сих пор. Его диаграмма в настоящее время остаётся верным и надёжным инструментом при расчётах основных свойств влажного воздуха.
Так как расчёт изменения состояния атмосферного воздуха связан с проведением сложных вычислений, то обычно пользуются более простым и удобным методом. Т.е. применяют расчёт, основанный на I-d диаграмме Рамзина, которую ещё называют психрометрической диаграммой.
В координатах i-d диаграммы нанесены зависимости основных параметров влажного воздуха. Это температура, влагосодержание, относительная влажность, энтальпия. При заданном барометрическом давлении по оси ординат откладывают энтальпию на 1 кг сухого воздуха (кДж/кг). По оси абсцисс откладывают влагосодержание воздуха в г на 1 кг сухого воздуха.
Система координат i-d диаграммы является косоугольной. Угол между осями равен 135º. Такое расположение осей позволяет расширить область ненасыщенного влажного воздуха. Таким образом, диаграмма становится более удобной для графических построений.
Линии постоянной энтальпии I=const проходят под углом 135º к оси ординат. Линии постоянного влагосодержания d=const проходят параллельно оси ординат.
Образованная линиями I=const и d=const сетка состоит из параллелограммов. На них строят линии изотерм t=const и линии постоянных относительных влажностей φ=const.
Стоит отметить, что хоть изотермы и представляют собой прямые линии, но они вовсе не параллельны между собой. Угол их наклона к горизонтальной оси различен. Чем ниже температура, тем более параллельны изотермы между собой. Линии температур, изображённые на диаграмме, соответствуют значениям по сухому термометру.
Кривую с относительной влажностью φ=100 % строят исходя из данных таблиц насыщенного воздуха. Выше этой кривой на диаграмме располагается область ненасыщенного влажного воздуха. Соответственно ниже этой кривой расположена область перенасыщенного влажного воздуха. Влага насыщенного воздуха, характеризующаяся данной областью, находится в жидком или твёрдом состоянии. Т.е. представляет собой туман. Данная область диаграммы не используется в расчётах характеристик влажного воздуха, поэтому её построение опускается.
Все точки диаграммы характеризуют конкретное состояние влажного воздуха. Чтобы определить положение любой точки нужно знать два параметра состояния влажного воздуха из четырёх – I, d, t или φ.
Влажный воздух в любой точке i-d диаграммы характеризуется определённым влаго- и теплосодержанием. Все точки расположенные выше кривой φ=100 %, характеризуют такое состояние влажного воздуха, при котором водяной пар в воздухе находится в перегретом состоянии. Точки, расположенные на кривой φ=100 %, так называемой кривой насыщения, характеризуют насыщенное состояние водяного пара в воздухе. Все точки, распложенные ниже кривой насыщения, характеризуют состояние, при котором температура влажного воздуха ниже температуры насыщения. Следовательно, в воздухе будет находиться влажный пар. Это означает, что влага в воздухе будет состоять из смеси сухого пара и капелек воды.
При решении практических задач i-d диаграмма применяется не только для вычисления параметров состояния воздуха. С её помощью также строят изменения его состояния при процессах нагревания, охлаждения, увлажнения, осушения, а также их произвольном сочетании. В расчётах часто используются такие параметры воздуха как температура точки росы tр и температура мокрого термометра tм. Оба параметра могут быть построены на i-d диаграмме.
Температура точки росы tр – это температура, соответствующая значению до которого должен быть охлаждён влажный воздух, чтобы стать насыщенным при постоянном влагосодержании (d=const). На i-d диаграмме температура точки росы tр определяется следующим образом. Берётся точка, характеризующая заданное состояние влажного воздуха. Из неё проводим параллельно оси ординат прямую до пересечения с кривой насыщения φ=100 %. Та изотерма, которая будет пересекать эту кривую в полученной точке, и будет показывать температуру точки росы tр при заданном влагосодержании воздуха.
Температура мокрого термометра tм – это температура при которой влажный воздух, охлаждаясь становится насыщенным при постоянном влагосодержании. Для определения температуры мокрого термометра на i-d диаграмме делают следующее. Через точку, характеризующую заданное состояние влажного воздуха проводят линию постоянной энтальпии I=const до пересечения с кривой насыщения φ=100 %. Значение температуры мокрого термометра будет соответствовать изотерме, проходящей через точку пересечения.
На i-d диаграмме все процессы перехода воздуха из одного состояния в другое изображаются кривыми, проходящими через точки, характеризующие начальное и конечное состояние влажного воздуха.
Как применять i-d диаграмму влажного воздуха? Как уже говорилось выше для определения состояния воздуха нужно знать любые два параметра диаграммы. Например, возьмем какую-либо температуру по сухому термометру и какую-либо температуру по мокрому термометру. Найдя точку пересечения линий этих температур, получим состояние воздуха при заданных температурах. Таким образом, данная точка чётко характеризует состояние воздуха. Аналогично примеру, по этим температурам можно найти состояние воздуха в любой точке i-d диаграммы.
Нашли ошибку? Выделите её и нажмите Ctrl+Enter. Будем благодарны за помощь.
Категория: ТЕОРИЯ СУШКИ |
Оценить:
www.prosushka.ru