Файл: Лекция 1 Общие сведения о кондиционировании воздуха План Предмет курса.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 48
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
(3.7)
где
- влагосодержание в основной массе воздуха; 
- влагосодержание воздуха в пограничном слое, т. е. при температуре, равной температуре поверхности воды и при полном насыщении воздуха водяными парами;
. (3.8)
Количество скрытого тепла, обмененного между воздухом и водой, составит
, (3.9)
где r = 597,3 - 0,56tW – теплота испарения воды при tW, ккал / кг.
В результате такого влагообмена при tW > tв будет происходить испарение воды в воздух, а при tW< tв – конденсация на поверхности воды водяного пара из воздуха.
Полное количество тепла, переходящее от воды к воздуху при tW > t
. (3.10)
В тех случаях, когда tW< tв и тепло переходит от воздуха к воде, полное количество тепла
.
или
. (3.11)
Уравнение (3.11) может применяться во всех случаях, если условно считать тепловой поток от воздуха к воде положительным, а от воды к воздуху - отрицательным.
Для процессов изоэнтальпического увлажнения воздуха американским ученым Льюисом получен вывод о постоянстве отношения между коэффициентами тепло- и влагообмена и о равенстве этого отношения массовой теплоемкости влажного воздуха, т. е.
(3.12)
В дальнейшем этот вывод был распространен и на другие процессы при непосредственном контакте воздуха и воды.
Результаты исследования различных контактных аппаратов показали, что в определенных условиях соотношение (3.12) применительно к средним по поверхности контакта значениям коэффициентов тепло- и массообмена не соблюдается.
Подставив значения r и
из уравнения (3.12) в уравнение (3.11), получим
.
или
, (3.13)
где
- энтальпия влажного воздуха соответственно при 
.
Слагаемое
по сравнению с 
очень незначительно (около 0,5%). Поэтому уравнение (3.13) можно представить в виде
. (3.14)
Уравнения (3.13) и (3.14) позволяют определить только энтальпию воздуха после его обработки, т. е. один из двух параметров, минимально необходимых для характеристики состояния воздуха. Для определения второго параметра воздуха исходим из следующего: если количество воздуха Gк с Iв и dв вступает в контакт с водяной поверхностью, имеющей температуру tW, то для данного процесса действительны уравнения
и 
Разделив левую и правую части первого уравнения на соответствующие части второго, получим
(3.15)
Уравнение (3.15) в координатах I-d-диаграммы влажного воздуха определяет угловой коэффициент прямой, проходящей через точку с параметрами Iв, dв характеризующую начальное состояние воздуха, и через точку параметрами IW, dW характеризующую состояние воздуха при температуре воды параметрами dW и относительной влажности = 100% .
Кроме того, из уравнения (3.15) вытекает, что в случаях непосредственного взаимодействия воздуха с водой при tW = const процесс изменения состояния воздуха изображается на I-d-диаграмме отрезком прямой, которая определяет процесс изменения состояния воздуха во время его взаимодействия с водой.
В приведенных выводах исходят из того, что за время взаимодействия воздуха с водой энтальпия IW и влагосодержание dW являются постоянными. В реальных условиях (в оросительных камерах кондиционеров) температура воды изменяется в пределах 3-4°С, и линия, отображающая процесс тепловлагообмена на I-d-диаграмме, будет иметь некоторую кривизну. Однако в пределах тех небольших изменений температур воды tW, с которыми приходится иметь дело в практике кондиционирования воздуха, указанными изменениями можно пренебречь.
Лекция № 4 Процессы тепло- и влагообмена между воздухом
и водой
План
4.1. Процессы обработки воздуха водой
4.2. Фактические процессы изменения состояния воздуха при контакте с водой
4.3. Приближенный аналитический метод расчета изменения тепло- влажностного состояния воздуха в процессе его кондиционирования
4.1. Процессы обработки воздуха водой
П
Рис.III.2. Построение процессов обработки воздуха на J-d-диаграмме
усть точки А и Б (рис.III.2.) представляют начальное и конечное состояния воздуха. Процесс изменения состояния воздуха изобразится некоторой непрерывной линией АБ, соединяющей эти точки. На рис.III.2. для примера показаны три таких процесса: 1) воздух может быть сначала подогрет (точка Б1), а затем увлажнен и доведен до конечного состояния в точке
Б; 2) воздух сначала может быть увлажнен (точка Б2), а затем подогрет до конечного состояния в точке Б; 3) воздух подогревается и увлажняется одновременно (прямая АБ).
Возможны семь характерных процессов взаимодействия воздуха с водой постоянной температуры tW, (рис.III.3). Они представлены семью лучами, лежащими в пределах криволинейного треугольника АБВ, у которого одной стороной является кривая насыщения = 100 %, а двумя другими – касательные к этой кривой, проведенные из точки А начального состояния воздуха. Любой процесс взаимодействия воздуха с водой постоянной температуры изобразится лучом, находящимся в пределах этого треугольника, так как ни один луч, выходящий из точки А вне треугольника, не может пересечься с кривой = 100%.
Процесс 1 протекает при tW < tp по линии d = const; в этом случае воздух отдает тепло воде, что приводит к снижению температуры воздуха и сопровождается конденсацией влаги, находящейся в воздухе. Процесс характеризуется охлаждением и осушкой воздуха.
Процесс 2 протекает при tW = tp по линии d = const. Происходит охлаждение воздуха без конденсации влаги (сухое охлаждение).
Процесс 3 протекает при tp < tW< tм. Здесь тепло, отдаваемое воздухом воде, частично расходуется на испарение воды. Температура воздуха понижается, а влагосодержание его возрастает, т. е. воздух охлаждается и увлажняется.
Рис.III.3. Изображение на J-d-диаграмме
семи возможных процессов взаимодействия воздуха с водой постоянной температуры
При процессах 1, 2, 3 воздух обрабатывается холодной водой с температурой ниже температуры мокрого термометра.
Процесс 4 протекает при tW = tм по линии I = const. Воздух охлаждается до tм, энтальпия его не изменяется, так как тепло, теряемое воздухом при теплообмене с охлаждающей его водой, возвращается в воздух вместе с испарившейся влагой, а влагосодержание увеличивается (процесс изоэнтальпический).
Процесс 5 протекает при tм < tW< tв. Температура воздуха понижается, а тепло и влагосодержание увеличиваются. Воздух будет охлаждаться и увлажняться.
Процесс 6 протекает при t
W = tв по линии t = const. В этом случае ни воздух, ни вода не изменяют своих температур. Теплообмен между водой и воздухом отсутствует, происходит только его увлажнение (процесс изотермический).
Процесс 7 протекает при tW > tв. Происходит передача тепла от воды к воздуху. Воздух нагревается и увлажняется.
При процессах 5, 6, 7 воздух обрабатывается теплой водой с температурой выше температуры мокрого термометра.
При контакте воздуха с водой невозможно осуществить следующие три процесса: осушку и одновременное нагревание воздуха, нагревание воздуха без изменения влагосодержания, осушку воздуха без изменения его температуры. Все эти процессы изображаются линиями, лежащими вне треугольника АБВ и не могут быть осуществлены при непосредственном контакте воздуха с водой. Для получения процессов осушки воздуха при одновременном его нагревании применяется осушка и нагревание воздуха путем контакта его с веществом, обладающим большой абсорбционной способностью к влаге, например силикагелем. Нагревание же воздуха без изменения его влагосодержания получается при помощи поверхностных воздухонагревателей.
4.2. Фактические процессы изменения состояния воздуха
при контакте с водой
Фактически процесс изменения состояния воздуха при контакте с водой в оросительном пространстве происходит на I-d-диаграмме не по прямой, а по сложной кривой. Рассмотрим случай, когда температура разбрызгиваемой воды ниже температуры точки росы поступающего в камеру воздуха, и когда потоки воздуха и воды движутся параллельно (рис.III.4.).
В первый расчетный интервал времени малая часть орошаемого воздуха войдет в контакт с поверхностью капель и приобретет начальную температуру воды 1 и = 100 %. Эта часть воздуха смешивается с остальной массой воздуха, имеющей параметры точки 1, и точка смеси 2 будет находится на прямой линии, соединяющей точку воздуха начального состояния 1 и точку на линии = 100 %, соответствующую начальной температуре воды 1. В начале второго расчетного интервала в результате теплообмена с воздухом температура воды повысится до 2, а воздух будет иметь параметры точки смеси 2. За второй интервал времени часть воздуха приобретает параметры 2 и = 100 %. Образуется новая смесь воздуха, состояние которой определяется точкой 3, а вода повысит свою температуру до 3 и т.д.
В
Рис.III.4. Изменение во времени состояния воздуха в точке 1 при его контакте с водой, имеющей начальную температуру 1 < tр1 (при параллельном токе)
где
- влагосодержание в основной массе воздуха; - влагосодержание воздуха в пограничном слое, т. е. при температуре, равной температуре поверхности воды и при полном насыщении воздуха водяными парами; . (3.8)Количество скрытого тепла, обмененного между воздухом и водой, составит
, (3.9)где r = 597,3 - 0,56tW – теплота испарения воды при tW, ккал / кг.
В результате такого влагообмена при tW > tв будет происходить испарение воды в воздух, а при tW< tв – конденсация на поверхности воды водяного пара из воздуха.
Полное количество тепла, переходящее от воды к воздуху при tW > t
. (3.10)В тех случаях, когда tW< tв и тепло переходит от воздуха к воде, полное количество тепла
.или
. (3.11)Уравнение (3.11) может применяться во всех случаях, если условно считать тепловой поток от воздуха к воде положительным, а от воды к воздуху - отрицательным.
Для процессов изоэнтальпического увлажнения воздуха американским ученым Льюисом получен вывод о постоянстве отношения между коэффициентами тепло- и влагообмена и о равенстве этого отношения массовой теплоемкости влажного воздуха, т. е.
(3.12)В дальнейшем этот вывод был распространен и на другие процессы при непосредственном контакте воздуха и воды.
Результаты исследования различных контактных аппаратов показали, что в определенных условиях соотношение (3.12) применительно к средним по поверхности контакта значениям коэффициентов тепло- и массообмена не соблюдается.
Подставив значения r и
из уравнения (3.12) в уравнение (3.11), получим . или
, (3.13)где
- энтальпия влажного воздуха соответственно при .Слагаемое
по сравнению с очень незначительно (около 0,5%). Поэтому уравнение (3.13) можно представить в виде . (3.14)Уравнения (3.13) и (3.14) позволяют определить только энтальпию воздуха после его обработки, т. е. один из двух параметров, минимально необходимых для характеристики состояния воздуха. Для определения второго параметра воздуха исходим из следующего: если количество воздуха Gк с Iв и dв вступает в контакт с водяной поверхностью, имеющей температуру tW, то для данного процесса действительны уравнения
и Разделив левую и правую части первого уравнения на соответствующие части второго, получим
(3.15)
Уравнение (3.15) в координатах I-d-диаграммы влажного воздуха определяет угловой коэффициент прямой, проходящей через точку с параметрами Iв, dв характеризующую начальное состояние воздуха, и через точку параметрами IW, dW характеризующую состояние воздуха при температуре воды параметрами dW и относительной влажности = 100% .
Кроме того, из уравнения (3.15) вытекает, что в случаях непосредственного взаимодействия воздуха с водой при tW = const процесс изменения состояния воздуха изображается на I-d-диаграмме отрезком прямой, которая определяет процесс изменения состояния воздуха во время его взаимодействия с водой.
В приведенных выводах исходят из того, что за время взаимодействия воздуха с водой энтальпия IW и влагосодержание dW являются постоянными. В реальных условиях (в оросительных камерах кондиционеров) температура воды изменяется в пределах 3-4°С, и линия, отображающая процесс тепловлагообмена на I-d-диаграмме, будет иметь некоторую кривизну. Однако в пределах тех небольших изменений температур воды tW, с которыми приходится иметь дело в практике кондиционирования воздуха, указанными изменениями можно пренебречь.
Лекция № 4 Процессы тепло- и влагообмена между воздухом
и водой
План
4.1. Процессы обработки воздуха водой
4.2. Фактические процессы изменения состояния воздуха при контакте с водой
4.3. Приближенный аналитический метод расчета изменения тепло- влажностного состояния воздуха в процессе его кондиционирования
4.1. Процессы обработки воздуха водой
П
Рис.III.2. Построение процессов обработки воздуха на J-d-диаграммеусть точки А и Б (рис.III.2.) представляют начальное и конечное состояния воздуха. Процесс изменения состояния воздуха изобразится некоторой непрерывной линией АБ, соединяющей эти точки. На рис.III.2. для примера показаны три таких процесса: 1) воздух может быть сначала подогрет (точка Б1), а затем увлажнен и доведен до конечного состояния в точке
Б; 2) воздух сначала может быть увлажнен (точка Б2), а затем подогрет до конечного состояния в точке Б; 3) воздух подогревается и увлажняется одновременно (прямая АБ).
Возможны семь характерных процессов взаимодействия воздуха с водой постоянной температуры tW, (рис.III.3). Они представлены семью лучами, лежащими в пределах криволинейного треугольника АБВ, у которого одной стороной является кривая насыщения = 100 %, а двумя другими – касательные к этой кривой, проведенные из точки А начального состояния воздуха. Любой процесс взаимодействия воздуха с водой постоянной температуры изобразится лучом, находящимся в пределах этого треугольника, так как ни один луч, выходящий из точки А вне треугольника, не может пересечься с кривой = 100%.
Процесс 1 протекает при tW < tp по линии d = const; в этом случае воздух отдает тепло воде, что приводит к снижению температуры воздуха и сопровождается конденсацией влаги, находящейся в воздухе. Процесс характеризуется охлаждением и осушкой воздуха.
Процесс 2 протекает при tW = tp по линии d = const. Происходит охлаждение воздуха без конденсации влаги (сухое охлаждение).
Процесс 3 протекает при tp < tW< tм. Здесь тепло, отдаваемое воздухом воде, частично расходуется на испарение воды. Температура воздуха понижается, а влагосодержание его возрастает, т. е. воздух охлаждается и увлажняется.
Рис.III.3. Изображение на J-d-диаграмме
семи возможных процессов взаимодействия воздуха с водой постоянной температуры
При процессах 1, 2, 3 воздух обрабатывается холодной водой с температурой ниже температуры мокрого термометра.
Процесс 4 протекает при tW = tм по линии I = const. Воздух охлаждается до tм, энтальпия его не изменяется, так как тепло, теряемое воздухом при теплообмене с охлаждающей его водой, возвращается в воздух вместе с испарившейся влагой, а влагосодержание увеличивается (процесс изоэнтальпический).
Процесс 5 протекает при tм < tW< tв. Температура воздуха понижается, а тепло и влагосодержание увеличиваются. Воздух будет охлаждаться и увлажняться.
Процесс 6 протекает при t
W = tв по линии t = const. В этом случае ни воздух, ни вода не изменяют своих температур. Теплообмен между водой и воздухом отсутствует, происходит только его увлажнение (процесс изотермический).
Процесс 7 протекает при tW > tв. Происходит передача тепла от воды к воздуху. Воздух нагревается и увлажняется.
При процессах 5, 6, 7 воздух обрабатывается теплой водой с температурой выше температуры мокрого термометра.
При контакте воздуха с водой невозможно осуществить следующие три процесса: осушку и одновременное нагревание воздуха, нагревание воздуха без изменения влагосодержания, осушку воздуха без изменения его температуры. Все эти процессы изображаются линиями, лежащими вне треугольника АБВ и не могут быть осуществлены при непосредственном контакте воздуха с водой. Для получения процессов осушки воздуха при одновременном его нагревании применяется осушка и нагревание воздуха путем контакта его с веществом, обладающим большой абсорбционной способностью к влаге, например силикагелем. Нагревание же воздуха без изменения его влагосодержания получается при помощи поверхностных воздухонагревателей.
4.2. Фактические процессы изменения состояния воздуха
при контакте с водой
Фактически процесс изменения состояния воздуха при контакте с водой в оросительном пространстве происходит на I-d-диаграмме не по прямой, а по сложной кривой. Рассмотрим случай, когда температура разбрызгиваемой воды ниже температуры точки росы поступающего в камеру воздуха, и когда потоки воздуха и воды движутся параллельно (рис.III.4.).
В первый расчетный интервал времени малая часть орошаемого воздуха войдет в контакт с поверхностью капель и приобретет начальную температуру воды 1 и = 100 %. Эта часть воздуха смешивается с остальной массой воздуха, имеющей параметры точки 1, и точка смеси 2 будет находится на прямой линии, соединяющей точку воздуха начального состояния 1 и точку на линии = 100 %, соответствующую начальной температуре воды 1. В начале второго расчетного интервала в результате теплообмена с воздухом температура воды повысится до 2, а воздух будет иметь параметры точки смеси 2. За второй интервал времени часть воздуха приобретает параметры 2 и = 100 %. Образуется новая смесь воздуха, состояние которой определяется точкой 3, а вода повысит свою температуру до 3 и т.д.
В
Рис.III.4. Изменение во времени состояния воздуха в точке 1 при его контакте с водой, имеющей начальную температуру 1 < tр1 (при параллельном токе)