Определение влажности воздуха психрометрическим методом
В воздухе, как известно, находится водяной пар, который может составлять от 0% до 4% от объема воздуха.
Есть так называемая граница насыщения, то есть максимальное количество водяного пара, который может содержаться в воздухе при данной температуре. Чем выше температура, тем выше поглощающая способность воздуха.
Важной характеристикой водяного пара, содержащегося в воздухе является его давление (упругость).
Давление (упругость) насыщения — это максимально возможное давление водяного пара при заданной температуре.
Существует таблица, описывающая зависимость давления насыщения от температуры
Насыщающая упругость водяного пара над поверхностью воды при различных температурах, гПа.
Основным методом измерения влажности воздуха при положительной температуре является психрометрический. Определение влажности осуществляется по показаниям двух термометров с точностью 0.1 градус Цельсия. Один термометр (сухой) измеряет температуру воздуха, а второй термометр (смоченный) обертывают смоченной тканью, таким образом он показывает свою собственную температуру, зависящую от интенсивности испарения воды с поверхности. Чем меньше водяного пара в воздухе, тем сильнее испарение с поверхности смоченного термометра, и тем ниже его показания.
Из разницы показаний температур определяется текущее давление водяного пара в воздухе по формуле
,
где — давление насыщения при температуре смоченного термометра,
— постоянная психрометра, принимаемая равной 0.0007947,
— атмосферное давление, принимается равным 1000 гПа
— показания сухого термометра
— показания смоченного термометра
И наконец, относительная влажность воздуха — это соотношение текущего давления к давлению насыщения при данной температуре воздуха
Показания сухого термометра (градусы Цельсия)
Показания смоченного термометра (градусы Цельсия)
Точность вычисленияЗнаков после запятой: 4
Максимальное давление водяного пара в воздухе (при температуре сухого термометра)
Максимальное давление водяного пара над поверхностью воды (при температуре смоченного термометра)
Давление водяного пара, содержащегося в воздухе
Относительная влажность воздуха (%)
Сохранить share extension
Остается только добавить, что в пустынях относительная влажность воздуха 50% и ниже, а в тропиках — 85% и выше.
planetcalc.ru
6.Расчет влагосодержания воздуха во всех характерных точках схемы. Выбор основного теплообменного оборудования кс и поверочный расчет одного теплообменного аппарата
Вычисляем температуру воздуха в (точке 3) t3:
dп = 0,4 г/кг,
так как dn – dH то парциальное давление водяных паров в осушенном воздухе составит:
РнЗ = (dH3*P3)/(622+dH3) = 450 Па
В соответствии с термодинамическими свойствами воды и водяного пара это точка росы tH = -3,8 °С.
Принимаем tн = 13 = -4°С
Значение температур воздуха tl и t2 (в точках 1 и 2) определяются из мнения теплового баланса для РТО. При отсутствии отбора воздуха на осушку это уравнение имеет вид
tKC-t3 =11 -12.
Принимаем средний температурный напор в РТО: Δtcp =20 °С
Рис.4 Диаграмма изменения температур теплоносителей в регенеративном теплообменнике
Можно считать, что t2-t3 = tl -tKC=Δtcp = 20°С
Тогда учитывая, что tKC-tn = 45°С:
tl = tкс
+Δtср = 65°Сt2 = t3+Δtcp = 16°С
Заметим что tl=tKC – температура воздуха за ВОК.
Тепловая мощность регенеративного теплообменника составляет:
Qрто = Gk*Срв*(Т1-Т2) = 343,2 кВт
Требуемая поверхность теплообмена Fрто оценивается примерно:
Fрто = Qрто/(k*Δtcp) = 686,5 м2,
где к = 25 Вт/(м2*К)
Вычисляем количество влаги, отделяемое в теплообменниках осушки Gwot, кг/с. В концевом воздухоохладителе – это разность между начальным влагосодержанием воздуха
da = 10,8 г/кг и насыщающим влагосодержанием воздуха в точке 1 dнl. Если она меньше при tнl= 65°С.
Так как dнl>da, то выпадение влаги после ВОК не происходит Влагосодержание воздуха в точке 2 (после РТО) определяется насыщающим влагосодержанием dн2 при температуре воздуха tн2=160C.
dH2 = 622*(Рн2/(Р2-Рн2)) = 2,77 г/кг
Количество выпадаемой в виде росы влаги в точке 2 составляет:
Gрто wот = GK*(da-dн2) = 55,14 г/с
Количество отделяемой влаги в охладителе осушителе составит:
Goobwот = GK*(dн2-dн3) = 16,3 г/с
Суммарное количество атмосферной влаги , отделяемой в воздухоохладителях компрессорной уст. Составит:
Gкуwот = Gртоw ot+Goobwот=71,42 г/с,
Vку wот = Gку wот* (3600/1000) = 257,1 м3/ч.
7.Выбор и термодинамический расчет холодильной машины блока осушки
Тепловая нагрузка охладителя-осушителя (ООВ) хладопотребление:
Q’o = Gк*Cрв*(t2-t3) = 140,1 кВт
Требуемая хладопроизводительность источника холода Qo с учётом теплопритока в систему хладоснабжения через изоляцию Оиз = 12% от Qo составит:
Qo = l,12*Q’o = 156,9 кВт
Оцениваются температуры конденсации tк и испарения to ХА в холодильном цикле. Для этого принимаем минимальные температурные напоры в аппаратах системы осушки воздуха:
Δtк = 5°С – в конденсаторе
Δtooв = 7°С – температура ХН на выходе из испарителя
Δtи =3°С – температура кипения ХА в испарителе
В соответствии с диаграммами распределения температур в теплообменниках КС оцениваются:
tк = tw2+Δtк=38,2°С — температура конденсации ХА
ts2 = t3-Δtooв =-11°С — температура ХН на выходе из испарителя
to = ts2-Δtи = -14°С – температура кипения ХА в испарителе
Рис.5 Диаграмма изменения температур теплоносителей в конденсаторе ХМ
Рис.6 Диаграмма изменения температур теплоносителей в испарителе ХМ
Средний температурный напор в ООВ составит:
Δtooв ср = (Δtδ-Δtм)/(ln*(Δtδ/Δtм)) = 12,38 °С,
где Δtδ = t2-ts1 = 20°C – наибольший температурный напор на горячем конце теплообменника
Δtм = t3-ts2 = 7°С – наименьший температурный напор на холодном конце теплообменника.
Рис.7 Диаграмма изменения температур теплоносителей в охладителе – осушителе воздуха
Тогда требуемая поверхность теплообмена воздухоосушителя будет равна:
Foob = Q’o/k*AtooB ср = 282,8 м2,
где k = 10-60 Вт/ м2*К – ориентировочное значение коэффициента теплопередачи в теплообменниках типа «газ-жидкость».
Выбираем холодильную машину из серийно выпускаемых работающую на хладоне R22.
Это будет машина МКТ220-2-2 с водяным охлаждением конденсаторов Диапазон рабочих параметров:
to = -34+-9
twl = от 1 до 30 °С
Расчётные (стандартные) условия работы:
Qсто = 194 кВт
ts2 = -10°С
to= 15°С
Nэ = 81 кВт
Табл.1 термодинамические параметры R 22 для стандартных и рабочих
Условия работы
To,oC
Po
,МПаРк,МПа
go,кДж/кг
S,кДж/кг*К
Стандартные
15
0,2965
1,3541
215,9
0,07734
Рабочие
5
0,422
1,3541
208,4
0,05515
Степень повышения давления в компрессоре в рабочих условиях ниже, чем в стандартных:
εк ст
εкраб = Рк ст/Ро раб = 3,21
Следовательно, коэфф. подачи холодильного компрессора в рабочих условиях будет выше, чем в расчётных тоесть λ>λст
Для упрощения принимаем λ≈λст
Реальная хладопроизводительность МКТ220-2-2 в рабочих условиях составит:
Qoраб = ост*(go* ост*λ)/(goct*Vo* λ ct)= 263 кВт,
Что меньше требуемой (без учёта роста коэффицента λ) на:
Δ’=(Qopaб-Qo)/Qo = 0,67%
Таким образом, МКТ220-2-2 удовлетворяет требованиям и может быть использован в системе.
7.1 Расчёт цикла холодильной машины
Таб.2 Термодинамические параметры ХА в цикле
№
точек
tо,oC
Po,МПа
I,кДж/кг
S,кДж/кг*К
1
10
0,422
713,4
1,795
2ад
68
1,3541
745,8
1,795
2
80
1,3541
753,9
–
3
35
1,3541
542,8
–
4
27
1,3541
532
–
5
-8
0,422
532
–
6
-8
0,422
702,6
–
Принята величина перегрева паров ХА на линии всасывания:
Δt = 288°С
Энтальпия в точке 4 i4 определяется из соотношения:
i4 = i3+i6-il = 532 кДж/кг
Энтальпия в точке 2 i2 находим из выражения для адиабатного КПД компрессора, где принято ηад = 0,8:
i2 = П+((i2ад-il)/ηад) = 753,9 кДж/кг
Удельная тепловая нагрузка испарителя:
qo = i6-i5 = 170,6 кДж/кг
Удельная внутренняя работа компрессора:
Lk = i2-il =40,5 кДж/кг
Массовый расход ХА, циркулирующего в контуре холодильной машины:
Gxa = Qo/qo = 0,92 кг/с
Тепловая нагрузка конденсатора ХМ:
Qk = Gxa*(i2-i3) = 194,2 кВт
Мощность, потребляемая компрессором:
Nxmк = Gxa*lк = 37,3 кВт
Проверка теплового баланса в цикле ХМ:
Q’k = Qo+Nxmк = 194,2 кВт
Погрешности баланса составляют при этом:
δ‒ = (Qk-Q’k)/Qk*100 = 0,00%
Электрическая мощность холодильной машины при принятом значении КПД ηэм = 0,92:
Nxmэ = Nxmк/ηэм = 40,5 кВт
Холодильный коэффициент ХМ:
Ео = Qo/Nxmэ = 3,88
Эксергетический КПД холодильной машины по хладагенту:
ηex = (Qo*(τq)н)/Nxmэ = 0,439 = 43,96%
(τq)н=|l-Twl/To|=0,l 134 – коэфф. работоспособности теплового потока при t кипения хладагента.
studfiles.net
2.2. Приборы и методы измерения температуры, скорости движения и относительной влажности воздуха
Для определения температуры и влажности воздуха в производственных помещениях используется психрометр Ассмана. Перед измерением один из термометров психрометра (обернутый тканью) смачивают дистиллированной водой с помощью прилагаемой к прибору пипетки (см. инструкцию к прибору). Заводят пружину психрометра, помещают его в точку замера, удерживая на весу с помощью специальной рукоятки, и спустя 3 минуты записывают показания сухого (tc) и влажного (tв) термометров.
Для определения скорости движения воздуха в помещении используют крыльчатые анемометры (см. инструкцию к прибору).
2.2.1. Расчет относительной влажности воздуха
Расчет относительной влажности производится по формуле:
, (2.1)
где А – абсолютная влажность воздуха, г/м3;
F – максимальная влажность воздуха при температуре сухого термометра (см. табл.2.2).
2.2.2. Расчет абсолютной влажности (влагосодержания)воздуха
Расчет абсолютной влажности производится по формуле:
(2.2),
где f – максимальная влажность воздуха (см. табл. 2.2 по температуре «влажного» термометра), г/м3;
tc и tв – температуры «сухого» и «влажного» термометров, С;
В – барометрическое давление, мм рт.ст.
2.3. Способы обеспечения требуемых параметров микроклимата производственных помещений
Создание оптимальных метеорологических условий в производственных помещениях является сложной задачей, решение которой идет в следующих направлениях.
Рациональные объёмно-планировочные и конструктивные решения производственных зданий. Горячие цехи размещают по возможности в одноэтажных одно- и двухпролетных зданиях. Внутренние дворы располагают так, чтобы обеспечивалось их хорошее проветривание. По периметру здания не рекомендуется размещать пристройки, мешающие поступлению свежего воздуха. Само здание располагают так, чтобы продольная ось аэрационного фонаря составляла с направлением господствующего летнего ветра угол в 90…60°. Для защиты от поступления в производственные помещения холодного воздуха входы оборудуют шлюзами, дверные проёмы – воздушными завесами. Используют двойное остекление окон, утепляют ограждения, полы и т. п.
Рациональное размещение оборудования. Основные источники теплоты желательно располагать непосредственно под аэрационным фонарём, у наружных стен здания и в один ряд на таком расстоянии друг от друга, чтобы тепловые потоки от них не перекрещивались на рабочих местах. Нельзя размещать остывающие материалы на путях притока свежего воздуха. Для охлаждения горячих изделий следует предусматривать отдельные помещения. Наилучшим решением является размещение теплоизлучающего оборудования в изолированных помещениях или на открытых площадках.
Механизация и автоматизация производственных процессов. В этом направлении сейчас делается многое. Внедряется механическая загрузка печей в металлургии, трубопроводный транспорт для жидкого металла, установки непрерывной разливки стали и т. п.
Дистанционное управление и наблюдение позволяет во многих случаях вывести человека из неблагоприятных условий. Примером может служить дистанционное управление грузоподъёмными кранами в горячих цехах.
Внедрение более рациональных технологических процессов и оборудования. Например, замена горячего способа обработки металла холодным, пламенного нагрева – индукционным, кольцевых печей в производстве кирпича – туннельными и т. п., а также рациональная тепловая изоляция оборудования, защита работающих различными видами экранов, рациональная вентиляция и отопление, рационализация режимов труда и отдыха, использование средств индивидуальной защиты.
studfiles.net
Расчет параметров бытового увлажнителя воздуха
Благодаря калькулятору Абсолютная влажность воздуха и относительная влажность воздуха я могу рассчитать абсолютную влажность воздуха по относительной влажности воздуха. Настала пора применить эти знания к чему-нибудь практическому, например, к расчету параметров бытового увлажнителя воздуха.
В комментариях к калькулятору Абсолютная влажность воздуха и относительная влажность воздуха пользователь пишет нам:
Хотел расчитать, за сколько времени бытовой увлажнитель увлажнит возду в квартире
Объём = 100м³
Температура (предположим) = 24°С
Давление = 782 мм рт.с.
Подсчитаем для:
Относительная влажность = 100%
По расчетам калькулятора:
Абсолютная влажность = 0.0218 кг/м3
Получаем, для заданного объёма
Необходимо испарить = 2.18 кг воды
По факту:
Увлажнитель испаряет ежедневно около 4л воды %)
Есть идеи как так получается?
Это требует некоторых рассуждений.
Задача увлажнителя — увлажнять, то есть добавлять в воздух водяной пар. Как понять, насколько хорошо он справляется со своей работой? Обычно продавцы везде в характеристиках увлажнителя указывают только объем воздуха, пропускаемый увлажнителем за один час. Например, 180 куб.м./ч.
Так вот, это все ерунда и ни о чем не говорит. Настоящей характеристикой увлажнителя является скорость увлажнения, то есть масса воды, которую увлажнитель способен добавить в воздух за один час. Ее, очень редко, но можно найти. Например, для моего увлажнителя нескажукакоймарки на одном сайте я нашел что скорость увлажнения 300 г/час. В конце концов, ее можно измерить самому, правда для этого придется приобрести прибор, но тем не менее.
Почему за один час? Потому что любое помещение, оно не в вакууме существует, и в нем существует приток и отток воздуха. Иначе все бы давно уже задохнулись в своих квартирах от избытка углекислого газа. Характеризуется обновление воздуха скоростью воздухообмена (air changes per hour, ACH) измеряющейся в единицах в час. То есть сколько раз воздух полностью обновится в течении часа. Сразу скажу, что для квартир этот показатель довольно низкий, от 0.1 до 0.5, потому что принудительной вентиляции в квартирах, как правило, нет. В калькуляторе по умолчанию стоит 0.5, то есть воздух полностью обновляется в квартире за 2 часа, и это еще очень хороший показатель.
Теперь про увлажнение. Надо понять, что поскольку воздух постоянно обновляется, увлажнитель фактически должен постоянно покрывать дефицит воды во вновь поступающем воздухе.
Как его рассчитать?
- При известной скорости воздухообмена и объеме помещения можно найти объем воздуха, который заменяется за один час.
- Зная начальную относительную влажность воздуха можно найти начальную абсолютную влажность воздуха, то есть количество воды в кубометре воздуха, которое там содержится изначально.
- Зная целевую относительную влажность воздуха можно найти целевую абсолютную влажность воздуха, то есть количество воды в кубометре воздуха, которого мы хотим достичь.
- Дефицит воды в час, таким образом, составляет разницу между целевой и начальной абсолютными влажностями воздуха, умноженную на количество кубометров обновленного воздуха.
Калькулятор ниже осуществляет все эти расчеты. Соответственно, получив дефицит воды, который должен восполняться в заданном объеме помещения за час, и зная максимальную скорость увлажнителя воздуха, можно понять, хватит ли его мощности для поддержания нужной вам влажности, или нет.
Начальная относительная влажность, процентов
Конечная относительная влажность, процентов
Температура в помещении, градусов Цельсия
Точность вычисленияЗнаков после запятой: 3
Объем воздуха в час, кубометры
Начальная влажность кг/м3
Конечная влажность кг/м3
Восполняемый дефицит воды в воздухе, кг/час
Сохранить share extension
planetcalc.ru
Расчет основных параметров влажного воздуха — КиберПедия
Основными характеристиками влажного воздуха являются абсолютная и относительная влажность, влагосодержание и степень насыщения.
Абсолютной влажностью воздуханазывается количество водяного пара (кг), содержащегося в 1м3 влажного воздуха. Абсолютная влажность может быть выражена в виде плотности пара rп в смеси при своем парциальном давлении Рп и температуре смеси:
(5.42)
Относительной влажностью воздуханазывается отношение действительной абсолютной влажности воздуха rп к максимально возможной абсолютной влажности rs при той же температуре:
, или . (5.43)
Точка росы характеризуется конденсацией части пара (образование капелек жидкости), содержащегося во влажном воздухе.
Влагосодержание d оценивается отношением количества водяного пара (в кг), содержащегося в сухом воздухе, к количеству воздуха:
. (5.44)
Так как объем пара , содержащегося в воздухе, и объем воздуха равны объему смеси , то выражение (8.4) можно представить в виде:
. (5.45)
Основные параметры влажного воздуха (плотность, газовая постоянная и др.) могут быть подсчитаны по формулам смеси идеальных газов.
5.11.3 di-диаграмма влажного воздуха
di-диаграмма влажного воздуха предложена в 1918 г. Л.К. Рамзиным и применяется для определения параметров влажного воздуха при расчетах процессов сушки, вентиляции и отопления. При построенииdi-диаграммы используются косоугольные координаты, при которых прямые i=const проводятся под углом 135° к оси ординат (рис. 8.1). Ось влагосодержания dусловно проводится к оси ординат под углом 90°.
На диаграмму наносят сетку изотерм. На каждой изотерме находят точки с одинаковыми значениями , соединив которые, получают сетку кривых относительных влажностей воздуха . Кривая – геометрическое место точек росы и является пограничной кривой, разделяющей область ненасыщенного влажного воздуха (сверху) и область тумана (снизу), в которой влага частично находится в капельном состоянии.
Рисунок 5.12 – di-диаграмма влажного воздуха (диаграмма Рамзина)
При помощи di-диаграммы можно проводить следующие расчеты:
· Подогрев и охлаждение влажного воздуха, находящегося в калорифере, происходит при постоянном влагосодержании – соответственно вертикали 1-2 и 3-5. По мере охлаждения в точке 5 ранее перегретый пар становится сухим; при дальнейшем охлаждении часть пара конденсируется, и влагосодержание воздуха уменьшается. Процесс 5-6 происходит по кривой . Количество сконденсировавшейся влаги равно: .
· Процесс испарения 3-4 определяется при условии . С испарением влаги встречаются при сушке материалов перегретым воздухом. Испарение влаги происходит за счет теплоты воздуха. При этом влагосодержание воздуха увеличивается, а температура понижается. Энтальпия остается постоянной, т.к. теплота, затраченная на испарение влаги, возвращается обратно во влажный воздух с испарившейся влагой.
· В результате смешения двух потоков влажного воздуха с параметрами, характеризуемыми точками и , получаем поток влажного воздуха с параметрами, характеризуемыми точкой . Для этого соединим точки и прямой , и при помощи массовых долей смешиваемых потоков, т.е. точка делит прямую смешения в отношении . Координаты (влагосодержание и энтальпия) точки определяются по формулам:
; (5.46)
, (5.47)
где – массы потоков; – масса потока после смешения.
Литература: [2], с. 49-56; [5], с. 20-25; [6], с. 48-70; [8], с. 346-352, 568-580.
Вопросы для самоконтроля
1. Изобразите процесс парообразования на vP– и sT-диаграммах.
2. Какой пар называется влажным? Сухим? Перегретым?
3. Какой пар называется насыщенным? Чему равна его степень сухости?
4. Покажите на is-диаграмме критическую точку, – чем она характеризуется?
5. Почему на теплоэлектростанциях с повышением давления перегретого пара возникает экономия топлива?
6. Какими параметрами можно охарактеризовать состояние влажного, сухого и перегретого пара?
7. Что такое скрытая теплота парообразования? Покажите ее на sT– и is-диаграммах для какого-либо одного давления.
8. Дайте определение влажного воздуха.
9. Что такое абсолютная влажность воздуха? В каких единицах она измеряется?
10.Что такое влагосодержание воздуха? В каких единицах оно измеряется?
11.Что такое относительная влажность воздуха?
12.Что такое точка росы?
13.В каких пределах может измеряться влагосодержание?
14.Как изменяется влагосодержание воздуха при его охлаждении?
15.Как изменяется влагосодержание при нагреве воздуха?
16.Покажите на id-диаграмме, как определяется парциальное давление водяных паров.
17.Какие процессы можно построить на id-диаграмме влажного воздуха?
6 Течение, истечение и нагнетание газов и паров
Процессы течения газов в каналах различной формы встречаются при проектировании различных технологических устройств. Расчет таких процессов базируется на основных уравнениях газовой динамики. Применение этих уравнений и остальных законов термодинамики позволяет определить значение скоростей и остальных параметров потока в любом сечении канала. В настоящей лекции рассматриваются процессы течения газа в рамках установившейся и одномерной модели потока.
Установившееся (стационарное) течение – это течение, при котором в каждой точке пространства параметры потока не изменяются во времени. Одномерное течение – течение, при котором параметры газа изменяются только в одном направлении, т.е. в каждом поперечном сечении потока все параметры, а также скорость являются постоянными. Однако известно, что вследствие вязкости газа скорость его в пределах поперечного сечения несколько изменяется (рис. 6.1). Максимальная скорость имеет место на оси канала, у стенки скорость газа равна нулю. При допущении одномерности течения газа его действительные параметры в каждом поперечном сечении заменяются их усредненными значениями, что упрощает вид основных уравнений газовой динамики.
Рисунок 6.1 – Эпюра распределения скоростей в канале
Если течение газа происходит без теплообмена с окружающей средой и без трения, то такое движение называется адиабатным течением.
При исследовании одномерного течения определяют изменение давления и плотности по сечениям вдоль потока. Для описания течения газов обычно применяют систему уравнений, включающих уравнения движения, неразрывности, первого закона термодинамики и состояния газа, движение которого изучается.
Уравнения движения
Рассмотрим движение потока идеального газа через трубу переменного сечения (рис. 6.2).
Рисунок 6.2 – К выводу уравнения движения
Выделим в произвольный момент времени t объем газа между двумя близкими сечениями трубы F и F+dF, находящимися на расстоянии dх. Если пренебречь силой вязкости, то объем газа движется в направлении оси х со скоростью w под действием поверхностных сил от давления. Согласно второму закону механики, уравнение движения газа, находящегося в объеме Fdх, имеет вид:
,
или:
.
С точностью до малых первого порядка:
, (6.1)
где давление P = f(x,t); плотность r = j(x,t) и скорость w = w(x,t). В последнем уравнении – полная производная, то есть:
, (6.2)
отсюда
. (6.3)
Для установившегося движения , и поэтому
, или , (6.4)
где Р, r, w являются функциями только координаты х. Последнее уравнение называется уравнением Бернулли в дифференциальной форме. Если r = const, то после интегрирования получим:
, (6.5)
где – скоростной напор.
Если плотность r зависит от давления r = r(Р), то уравнение Бернулли можно записать в интегральной форме:
. (6.6)
Для вычисления интеграла давления
необходимо знать зависимость r = r(Р) или Р = Р(r).
С учетом соотношения получаем:
. (6.7)
cyberpedia.su
Расчет необходимой производительности увлажнителя | GiantSteam
Пример расчета изотермического увлажнителя
- Данные приточной установки:
Расход приточного воздуха: Gпр = 700 м3/ч.
- Параметры окружающей среды (стандартные расчетные условия):
Расчетное давление: Ррасч = 0,1 МПа.
Температура наружного воздуха: tнар = –26 °C.
Энтальпия наружного воздуха: iнар = –25,1 кДж/кг.
Влагосодержание наружного воздуха (определяется по I d-диаграмме): dнар = 0,42 г/кг.
Влажность наружного воздуха (определяется по I d- диаграмме): φнар = 91 %.
- Параметры внутренней среды:
Поддерживаемая в помещении температура: tпом = 24 °C.
Влажность, поддерживаемая в помещении: φпом = 50 %.
Влагосодержание воздуха в помещении (определяется по I d-диаграмме): dпом = 9,4 г/кг.
Энтальпия воздуха в помещении (определяется по I d-диаграмме): iпом = 48 кДж/кг.
Плотность воздуха в помещении (определяется по I d-диаграмме): ρпом = 1,17 кг/м3.
- Термодинамические данные:
Скрытая теплота парообразования: rвода = 2500 кДж/кг.
- Расчет необходимой паропроизводительности увлажнителя
К увлажнителю воздух поступает после нагревателя, поэтому температура воздуха равна заданной в помещении (tпом). При этом процесс нагрева происходит при постоянном влагосодержании, следовательно, влагосодержание нагретого воздуха равно влагосодержанию наружного (dнар).
Температура воздуха после нагревателя: tнагр = tпом. Tнагр = 24 °C.
Влагосодержание воздуха: dнагр = dнар dнагр = 0,42 г/кг.
Энтальпия воздуха (определяется по I d-диаграмме): iнагр = 25 кДж/кг.
Влажность воздуха (определяется по I d-диаграмме): φнагр = 2 %.
Плотность воздуха (определяется по I d-диаграмме): ρнагр = 1,17 кг/м3.
Как видно, зимой влажность воздуха после нагревателя составляет всего 2 % — именно это и является причиной необходимости комплектования приточной установки увлажнителем. При его отсутствии в помещении будет подаваться чрезвычайно сухой воздух. К слову, за счет влаговыделений в помещении (использование воды в квартире, влаговыделения людей и животных через пот и дыхание) влажность воздуха, безусловно, растет. Как правило, она составляет порядка 20 % и тем ниже, чем ниже наружная температура. Целью увлажнителя является увеличение относительной влажности воздуха до заданного значения (φпом) без изменения его температуры. Таким образом, влагосодержание воздуха должно быть увеличено с dнагр до dпом.
Разность влагосодержаний воздуха в помещении и после нагревателя:
dувл = dпом — dнагр.
dувл = 8,98 г/кг.
Необходимая паропроизводительность увлажнителя:
Pувл = dувл∙Gпр∙ (ρнагр + ρпом)/2.
Pувл = 7,4 кг/ч.
Таким образом, в приточной системе вентиляции с расходом Gпр = 700 м3/ч при необходимости увлажнить воздух до 50 % потребуется расход воды (паропроизводительность увлажнителя) не менее Pувл = 7,4 кг/ч. Зная паропроизводительность увлажнителя, можно оценить потребляемую им мощность. Данная оценка основывается на том, что определенный расход воды требуется перевести в газовое агрегатное состояние (пар), то есть затратить энергию фазового перехода (так называемая скрытая теплота парообразования).
Nувл = Pувл∙rвода.
Nувл = 5,1 кВт.
- Экспресс-метод расчета производительности и мощности пароувлажнителя
Экспресс-метод позволяет оценить паропроизводительность без сложных расчетов и использования I d-диаграммы.
Pувл [кг/ч] = 0,21∙G [м3/ч]∙φ [ %]∙10–3,
где G и φ — соответственно расход приточного воздуха и требуемая поддерживаемая в помещении влажность. Приведенная формула оценочного расчета паропроизводительности действительна только для зимнего периода времени; дает наилучшие результаты при влажности в помещении 30 …70 % и при любых расходах воздуха. Экспресс-метод расчета потребляемой пароувлажнителем мощности сводится к простой формуле и практически не имеет ограничений по использованию:
Nувл [кВт] = 0,7∙Pувл [кг/ч].
Пример расчета адиабатного увлажнителя
- Данные приточной установки:
Расход приточного воздуха: Gпр = 700 м3/ч.
- Параметры окружающей среды (стандартные расчетные условия):
Расчетное давление: Ррасч = 0,1 МПа.
Температура наружного воздуха: tнар = –26 °C.
Энтальпия наружного воздуха: iнар = –25,1 кДж/кг.
Влагосодержание наружного воздуха (определяется по I d-диаграмме): dнар = 0,42 г/кг.
Влажность наружного воздуха (определяется по I d диаграмме): φнар = 91 %.
- Параметры внутренней среды:
Поддерживаемая в помещении температура: tпом = 24 °C.
Влажность, поддерживаемая в помещении: φпом = 50 %.
Влагосодержание воздуха в помещении (определяется по I d диаграмме): dпом = 9,4 г/кг.
Энтальпия воздуха в помещении (определяется по I d диаграмме): iпом = 48 кДж/кг.
Плотность воздуха в помещении (определяется по I d диаграмме): ρпом = 1,17 кг/м3.
- Термодинамические данные:
Скрытая теплота парообразования: rвода = 2500 кДж/кг.
Теплоемкость воздуха cвозд = 1,005 кДж/кг∙°C.
- Расчет необходимой производительности увлажнителя.
К увлажнителю воздух поступает после предварительного нагрева. Мощность предварительного нагревателя ограничивается минимальным значением, таким, чтобы воздух после него в процессе адиабатного увлажнения смог принять количество влаги, требуемое для достижения влагосодержания dпом. По I d-диаграмме видно, что, как правило, первая ступень нагрева должна быть мощнее, чем в системе с изотермическим увлажнителем. Для нашего примера можно принять температуру первого нагрева tнагр = 40 °C. Процесс нагрева происходит при постоянном влагосодержании, следовательно, влагосодержание нагретого воздуха равно влагосодержанию наружного (dнар). Таким образом, в увлажнитель попадет воздух с параметрами:
Температура воздуха после нагревателя: tнагр = 40 °C.
Влагосодержание воздуха: dнагр = dнар dнагр = 0,42 г/кг.
Энтальпия воздуха (определяется по I d-диаграмме): iнагр = 41,3 кДж/кг.
Влажность воздуха (определяется по I d-диаграмме): φнагр = 1 %.
Плотность воздуха (определяется по I d-диаграмме): ρнагр = 1,11 кг/м3.
Целью адиабатного увлажнителя является увеличение влагосодержание воздуха до заданного значения (dпом) с целью последующего нагрева до требуемой температуры tпом и, таким образом, достижения заданной влажности φпом.
Энтальпия воздуха после увлажнения: iад_увл = iнагр iад_увл = 41,3 кДж/кг
Влагосодержание воздуха: dад_увл = dпом dад_увл = 9,4 г/кг.
Температура воздуха (определяется по I d диаграмме): tад_увл = 17,4 °C.
Влажность воздуха (определяется по I d диаграмме): φад_увл = 75 %.
Плотность воздуха (определяется по I d диаграмме): ρад_увл = 1,20 кг/м3.
- Разность влагосодержаний воздуха в помещении и после нагревателя:
Dувл = dад_увл — dнагр.
Dувл = 8,98 г/кг.
- Необходимая производительность увлажнителя:
Pувл = dувл∙Gпр∙ (ρнагр + ρпом)/2.
Pувл = 7,4 кг/ч.
Мощность для адиабатного увлажнителя не рассчитывается, так как процесс увлажнения изоэнтальпийный и, соответственно, затраты энергии равны нулю. Теперь остается определить мощность второго нагревателя, необходимого для догрева увлажненного воздуха до заданной температуры tпом:
Nнагр2 = cвозд ∙ Gпр ∙ ρпом ∙ (tпом — tад_увл).
Nнагр2 = 1,5 кВт.
Под созданием комфортных условий подразумевается не только поддержание заданной температуры, но и контроль влажности. Вопросы увлажнения в разных аспектах важны как в холодный, так и в летний период года. Так, зимой влагосодержание уличного воздуха мало (менее 1 г/кг) и после подогрева воздуха в калориферах на выходе получается сухой поток (относительная влажность не выше 5 %). Увлажнение воздуха может осуществляться адиабатным или изотермическим методом в зависимости от вида вентиляционного оборудования и других факторов. В летний период увлажнение приточного воздуха практически неактуально, разве что использование эффекта охлаждения и увлажнения адиабатных увлажнителей в условиях сухого климата. Однако интерес представляет адиабатное охлаждение воздуха, охлаждающего наружные блоки систем кондиционирования (конденсаторы чиллеров, выносные конденсаторы, компрессорно-конденсаторные блоки, драйкулеры). Эта тема будет более подробно освещена в следующих номерах журнала. Кроме того, отдельной темой является использование прецизионных кондиционеров со встроенными увлажнителями, что актуально для промышленных и телекоммуникационных объектов, какими, например, являются центры обработки данных. Об этом также будет рассказано в ближайших выпусках.
www.giantsteam.ru
2. Расчет объема вентиляции по влажности
Степень влажности воздуха в животноводческих помещениях имеет исключительно важное значение в создании нормального и здорового микроклимата для животных. При низкой температуре воздуха в сырых помещениях животные переохлаждаются и, как следствие этого, появляются простудные заболевания, главным образом у молодняка.
Водяные пары поступают в животноводческое помещение при дыхании животных и испарение воды с поверхности кожи, это основной источник – до 75% общего количества влаги в помещении. Дополнительно, влага поступает с поверхности пола и других ограждающих конструкций, а также с атмосферным воздухом (см. Приложение, табл. 8). Часовой обмен вентиляции по влажности рассчитывают в переходные периоды года – в марте или в ноябре, когда влажность атмосферного воздуха довольно высокая, а температура не позволяет усилить вентиляцию путем открытия окон и дверей. Расчет ведут по формуле:
, (3)
где: L– часовой объем вентиляции, необходимый для поддержания влажности воздуха помещения в пределах оптимальных норм
(70 – 80 %), м3/ч ;
Q– количество влаги, выделяемой животными плюс испарения
с поверхности пола и других ограждающих конструкций, г/ч;
q1–абсолютная влажность воздуха помещения при оптимальных относительной влажности и температуре воздуха, г/м3
q2 – абсолютная влажность вводимого в помещение атмосферного воздуха, в переходный период года (см. Приложение, табл. 20). Для условий г. Уфы этот показатель составляет 2,65 г/м3.
2.1 Пример расчета объема вентиляции по влажности
По аналогии расчета объема вентиляции по углекислоте, определяем количество водяных паров, выделяемых всеми животными, размещенными в приведенном выше коровнике (Приложение, табл. 14).
404 г/ч × 20 кров живой массой 400 кг удоем 10 л = 8080 г/ч
455 г/ч × 50 коров живой массой 500 кг удоем 10 л = 22750 г/ч
549 г/ч × 80 коров живой массой 600 кг удоем 15 л = 43920 г/ч
380 г/ч × 20 коров живой массой 400 кг стельные сухостойные = 7600 г/ч
489 г/ч × 30 коров живой массой 600 кг стельные сухостойные = 14670 г/ч
Итого: 97020 г/ч.
Таким образом, все животные за 1 час выделяют в помещение 97020 г водяных паров.
Дополнительно с пола и других влажных поверхностей (кормушки, поилки и др.) за 1 час поступает примерно 10 % от общего количества влаги, выделенной животными, что составляет 9702 г/ч, следовательно, в помещение ежечасно поступает влаги 106722 г/ч = 97020 + 9702.
Для расчета абсолютной влажности воздуха помещения (q1) по таблице максимальной упругости водяных паров (см. Приложение, табл. 9) находим, что максимальная влажность воздуха при + 10°С равна 9,17, а относительная влажность в коровнике должна быть 70 %.
Составим пропорцию:
9,1 – 100 q1 = (9,17 × 70) : 100 = 6,42 г/м3
q1– 70
Абсолютная влажность вводимого в помещение атмосферного воздуха (q2) при температуре около минус 5°С в зоне г. Уфы составляет 2,65 г/м3(см Приложение, табл. 20).
Подставив данные в формулу (3) для определения часового объема вентиляции, получим:
Lн2о
=
= 28308,22 м3/ч
По аналогии с первым вариантом (по СО2) определяем кратность воздухообмена за час:
Кр = 28308,22: 4536 = 6 раз в час
Общую площадь сечения вытяжных труб получим по формуле 2:
м2,
а приточных:
Sп= 5,86 × 0,8 = 4,7 м2
Так же, как и по СО2, определяем количество вытяжных и приточных каналов:
вытяжных Nв= 5,83: 0,81 = 7 труб;
приточных Nп= 4,7: 0,09 = 52 канала
Из расчета объема вентиляции по углекислоте видно, что часовой обмен воздуха в данном коровнике должен соответствовать 13736 м3/ч, тогда как при расчете по водяным порам он составляет 28308,22 м3/ч. Таким образом, объем вентиляции, рассчитанный по углекислоте, явно недостаточен, так как при нем влажность воздуха в коровнике будет намного превышать зоогигиенический норматив.
Пользуясь формулой 
,
можно установить содержание влаги в
данном коровнике при условии обмена
воздуха, рассчитанного по углекислоте.
Подставив все полученные данные в формулу, получим абсолютную влажность воздуха в коровнике (q1)
13736,36 = 106722: (q1 – 2,65),
отсюда q1= (106722: 13736,36) + 2,65 = 10,41 г/м3
Из полученных данных видно, что абсолютная влажность воздуха в коровнике при условии обмена воздуха в нем, рассчитанного по углекислоте, будет равна 10,41 г/м3. Так как при температуре воздуха в коровнике +10°С влажность при максимальном насыщении достигнет 9,17 г/м3, то относительная влажность составит:
х : 100 =10,39 : 9,17
отсюда х = (100 × 10,41): 9,17 = 113 %
Таким образом, воздух в коровнике при часовом объеме вентиляции, рассчитанном по углекислоте, будет полностью насыщен водяными парами, и часть влаги выпадает в виде конденсата на холодных поверхностях ограждающих конструкций здания.
2.2 Контрольные вопросы.
Основные источники накопления влаги в воздухе животноводческих помещений.
Значение влаги в гигиенической оценке воздуха животноводческих помещениях.
Роль влажности воздуха в терморегуляции организма животных.
Предельно допустимое количества влаги в воздухе помещения.
studfiles.net