4.7 Применение J - d диаграммы : Тема 4. J - d диаграмма влажного воздуха : «Расчёт теплового баланса, поступления влаги, воздухообмена, построение J- d диаграмм. Мульти зональное кондиционирование. Примеры решений» : Самоподготовка : АНО ДПО «УКЦ «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА»

4.7 Применение J - d диаграммы

Состояние влажного воздуха на психометрической диаграмме определяется с помощью двух указанных параметров. Если, мы выберем любую температуру по сухому термометру и любую температуру по мокрому термометру, то точка пересечения этих линий на диаграмме является точкой, обозначающей состояние воздуха при данных температурах. Состояние воздуха в данной точке обозначено совершенно определённо.

Когда на диаграмме найдено определённое состояние воздуха, все остальные параметры воздуха могут быть определены с помощью J-d диаграммы.

Пример 1.

Если температура влажного воздуха по сухому термометру равна t = 35°С, а температура точки росы ТР равна tТ.Р. = 12°С, чему равна температура по мокрому термометру?

Решение см. рисунок 6.

На шкале температур находим численное значение температуры точки росы tТ.Р. = 12°С и проводим линию изотермы до пересечения с линией относительной влажности φ = 100%. Получаем точку с параметрами точки росы — Т.Р.

Из этой точки проводим линию постоянного влагосодержания — d = const до пересечения с изотермой — t = 35°С.

Получаем искомую точку А, параметры которой были заданы.

Из точки А проводим линию постоянного теплосодержания — J = const до пересечения с линией относительной влажности φ = 100%.

Получаем точку мокрого термометра - Т.М.

Из полученной точки — Т.М. проводим линию изотермы — t = const до пересечения со шкалой температур.

Считываем искомое численное значение температуры мокрого термометра — Т.М. точки А, которое равно

tТ.М. = 20,08°С.

Пример 2.

Если температура влажного воздуха по сухому термометру равна t = 35°С, а температура точки росы t Т.Р. = 12°С, чему равна относительная влажность?

Решение см. рисунок 7.

На шкале температур находим численное значение температуры по сухому термометру — t = 35°С и проводим линию изотермы — t = const.

На шкале температур находим численное значение температуры точки росы — tТ.Р. = 12°С и проводим линию изотермы — t = const до пересечения с линией относительной влажности φ = 100%.

Получаем точку росы — Т.Р.

Из этой точки — Т.Р. проводим линию постоянного влагосодержания — d = const до пересечения с линией изотермы по сухому термометру t = 35°С.

Это и будет искомая точка А, параметры которой были заданы.

Искомая относительная влажность в этой точке будет равна

φА = 25%.

Пример 3.

Если температура влажного воздуха по сухому термометру равна t = 35°С, а температура точки росы tТ.Р. = 12°С, чему равна энтальпия воздуха?

Решение см. рисунок 8.

На шкале температур находим численное значение температуры по сухому термометру — t = 35°С и проводим линия изотермы — t = const.

На шкале температур находим численное значение температуры точки росы — tТ.Р. = 12°С и проводим линию изотермы — t = const до пересечения с линией относительной влажности φ = 100%.

Получаем точку росы — Т.Р.

Из этой точки — Т.Р. проводим линию постоянного влагосодержания — d = const до пересечения с линией изотермы по сухому термометру t = 35°С.

Это и будет искомая точка А, параметры которой были заданы. Искомое теплосодержание или энтальпия в этой точке будет равна

JА = 57,55 кДж/кг.

Пример 4.

При кондиционировании воздуха, связанного с его охлаждением (тёплый период года) мы в основном заинтересованы в определении количества тепла, которое должно быть отведено, чтобы в достаточной степени охладить воздух для поддержания расчётных параметров микроклимата в помещении. При кондиционировании воздуха, связанного с его нагревом (холодный период года), наружный воздух необходимо подогреть для обеспечения расчётных условий в рабочей зоне помещения.

Предположим, например, что наружная температура воздуха по мокрому термометру равна tHT.M =  24°С, а в кондиционируемом помещении необходимо поддерживать tBT.M = 19°С по мокрому термометру.

Общее количество тепла, которое необходимо отвести от 1 кг сухого воздуха, определяется по следующей методике.

См. рисунок 9.

Энтальпия наружного воздуха при tHT.M = 24°С по мокрому термометру равна

p= JН = 71,63 кДж/ на 1 кг сухого воздуха.

Энтальпия внутреннего воздуха при tBTM = 19 °С по мокрому термометру равна

JВ = 53,86 кДж/ на 1 кг сухого воздуха.

Разность энтальпий между наружным и внутренним воздухом равна:

JН — JВ = 71,63 — 53,86 = 17,77 кДж/кг.

Исходя из этого, общее количество тепла, которое должно быть отведено при охлаждении воздуха с tHT.M = 24°С по влажному термометру до tBT.M = 19°С по влажному термометру, равно Q = 17,77 кДж на 1 кг сухого воздуха, что равно 4,23 ккал или 4,91 Вт на 1 кг сухого воздуха.

Пример 5.

Во время отопительного сезона необходимо нагреть наружный воздух с tН = - 10°С по сухому термометру и с tHT.M = - 12,5°С по мокрому термометру до температуры внутреннего воздуха tВ =  20°С по сухому термометру и tBT.M = 11°С по мокрому термометру. Определить количество сухого тепла, которое должно быть добавлено к 1 кг сухого воздуха.

Решение см. рисунок 10.

На J–d диаграмме по двум известным параметрам – по температуре сухого термометра tН = - 10°С и по температуре мокрого термометра tHT.M = - 12,5°С определяем точку наружного воздуха исходя из температуры по сухому термометру tН = - 10°С и из температуры наружного воздуха – Н.

Соответственно, определяем точку внутреннего воздуха – В.

Считываем теплосодержание — энтальпию наружного воздуха — Н, которая будет равна

JН = - 9,1 кДж/ на 1 кг сухого воздуха.

Соответственно, теплосодержание — энтальпия внутреннего воздуха — В будет равна

JВ = 31,66 кДж/ на 1 кг сухого воздуха

Разность энтальпий внутреннего и наружного воздуха равна:

ΔJ = JВ — JН = 31,66 — (-9,1) = 40,76 кДж/ кг.

Это изменение количества тепла является изменением количества тепла только сухого воздуха, т.к. нет изменения его влагосодержания.

Сухое или явное тепло – тепло, которое добавляется или отводится от воздуха без изменения агрегатного состояния пара (изменяется только температура).

Скрытая теплота – тепло, идущее на изменение агрегатного состояния пара без изменения температуры. Температура точки росы обозначает влагосодержание воздуха.

При изменении температуры точки росы происходит изменение влагосодержания, т.е. иными словами, влагосодержание может быть изменено только при изменении температуры точки росы. Необходимо отметить поэтому, что если температура точки росы остаётся постоянной, то влагосодержание также не изменяется.

Пример 6.

Воздух, который имеет начальные параметры tН = 24°С по сухому термометру и tHT.M = 14°С по мокрому термометру, должен быть кондиционирован, чтобы его конечные параметры стали равны tК =  24°С по сухому термометру и tKT.M = 21°С по мокрому термометру. Необходимо определить количество добавляемой скрытой теплоты, а также количество добавляемой влаги.

Решение см. рисунок 11.

На шкале температур находим численное значение температуры по сухому термометру — tН = 24°С, и проводим линию изотермы — t = const.

Аналогично, на шкале температур находим численное значение температуры по мокрому термометру — tHT.M. = 14°С, проводим линию изотермы — t = const.

Пересечение линии изотермы — tHT.M. = 14°С с линией относительной влажности — φ = 100% даёт точку мокрого термометра воздуха с начальными заданными параметрами — точка М.Т.(Н).

Из этой точки проводим линию постоянного теплосодержания — энтальпии — J = const до пересечения с изотермой — tН = 24°С.

Получаем точку на J-d диаграмме с начальными параметрами влажного воздуха — точка Н, т считываем численное значение энтальпии

JН = 39,31 кДж/ на 1 кг сухого воздуха.

Аналогично поступаем для определения точки влажного воздуха на J-d диаграмме с конечными параметрами — точка К.

Численное значение энтальпии в точке К будет равно

JК = 60,56 кДж/ на 1 кг сухого воздуха.

В данном случае к воздуху с начальными параметрами в точке Н необходимо добавить скрытое тепло, чтобы конечные параметры воздуха находились в точке К.

Определяем количество скрытого тепла

ΔJ = JК - JН = 60,56 — 39,31 = 21,25 кДж/ кг.

Проводим из начальной точки — точка Н, и конечной точки — точка К вертикальные линии постоянного влагосодержания — d = const, и считываем значения абсолютной влажности воздуха в этих точках:

JН = 5,95 г / на 1 кг сухого воздуха;

JК = 14,4 г / на 1 кг сухого воздуха.

Взяв разность абсолютных влажностей воздуха

Δd = dК-dН = 14,4 — 5,95 = 8,45 г / на 1 кг сухого воздуха

получим количество влаги, добавляемой на 1 кг сухого воздуха.

Изменение количества тепла является изменением количества только скрытой теплоты, т.к. нет изменения в температуре воздуха по сухому термометру.

Пример 7.

Наружный воздух при температуре tН = 35°С по сухому термометру и tHT.M. = 24°С по мокрому термометру — точка Н, должен быть перемешан с рециркуляционным воздухом, имеющим параметры tР = 18°С по сухому термометру и φР = 10% относительной влажности — точка Р.

Смесь должна состоять из 25% наружного воздуха и 75% рециркуляционного воздуха. Определить конечные температуры смеси воздуха по сухому и влажному термометрам.

Решение см. рисунок 12.

Наносим на J-d диаграмму точки Н и Р согласно исходных данных.

Соединяем точки Н и Р прямой линией — линией смеси.

На линии смеси НР определяем точку смеси С исходя из соотношения, что смесь должна состоять из 25% наружного воздуха и 75% рециркуляционного воздуха. Для этого от точки Р откладываем отрезок равный 25% всей длины линии смеси НР. Получим точку смеси С.

Оставшаяся длина отрезка СН равна 75% длины линии смеси НР.

Из точки С проводим линию постоянной температуры t = const и на шкале температур считываем температуру точки смеси tС = 22,4°С по сухому термометру.

Из точки С проводим линии постоянного теплосодержания J = const до пересечения с линией относительной влажности φ = 100% и получаем точку температуры мокрому термометра tCT.M. смеси. Для получения численного значения из этой точки проводим линию постоянной температуры и на шкале температур определяем численное значение температуры влажного термометра смеси, которое равно tCT.M. = 12°С.

При необходимости на J-d диаграмме можно определить все недостающие параметры смеси:

  • теплосодержание, равное JС = 33,92 кДж/кг;
  • влагосодержание, равное dС = 4,51 г/кг;
  • относительную влажность φС = 27 %.

Применение J - d диаграммы

Применение J - d диаграммы

Применение J - d диаграммы

Применение J - d диаграммы

Применение J - d диаграммы

Применение J - d диаграммы

Применение J - d диаграммы