При одновременном выделении в помещении избыточного тепла и влаги, воздух будет нагреваться и увлажняться по линии, называемой угловым коэффициентом (или лучом процесса, либо тепловлажностным отношением)
p=
(При одновременном выделении в помещении избыточного тепла и влаги, воздух будет нагреваться и увлажняться по линии, называемой угловым коэффициентом)
где: *_∑QП_* — суммарное количество полного тепла, _кДж/ч_;
*_∑W_* — суммарное количество влаги, кг/ч.
При *_∑ QП_* = 0 → ε = 0
При *_∑W_* = 0 → ε = ∞
Процессы перехода воздуха из одного состояния в другое на поле *_J-d диаграммы_* изображаются прямыми линиями (лучами), проходящими через точки, соответствующие начальному и конечному состоянию влажного воздуха.
Уравнение перехода представляет собой уравнение пучка прямых, положение которых на *_J — d диаграмме_* определяется точкой 1 начального состояния воздуха точка 1 – *_J1, d1_* и величиной тепло-влажностного коэффициента *_ε_*, представляющего собой отношение изменения энтальпии воздуха к изменению его влагосодержания
p=
(Уравнение перехода представляет собой уравнение пучка прямых)
где: *_ε_* – тепло-влажностный (или угловой) коэффициент линии процесса, иначе называемый лучом процесса, который характеризует изменение состояния воздуха, _кДж/кг_.
Характер изменения состояния воздуха определяется величиной (или направлением) тепло-влажностного коэффициента *_ε_*.
Рассмотрим характерные случаи изменения состояния влажного воздуха и их схематичное изображение на *_J — d диаграмме_*. Для удобства изображения возьмём систему прямоугольных (Декартовых) координат.
h2. Случай 1.
Влажный воздух, имеющий начальные параметры *_J1_* и *_d1_* (точка 1) подвергается нагреванию при неизменном влагосодержании, т.е. *_d1 = d2 = const._*
p=
( Случай 1)
Линия 1-2 показывает изменение состояния влажного воздуха при нагревании его без подвода и отвода влаги.
Нагревание при постоянном влагосодержании осуществляется, например, в калориферах. При нагревании воздуха повышается его температура и энтальпия, понижается относительная влажность.
Луч процесса изображается вертикальной прямой, параллельной линии *_d = const_* и направлен снизу вверх. Точка 1 соответствует начальному состоянию воздуха, точка 2 – конечному.
Величина тепло-влажностного (углового) коэффициента *_ε_* = ∞ при условии, что *_J2 > J1_*.
h2. Случай 2.
Влажный воздух одновременно поглощает тепло и влагу (т.е. нагревается и увлажняется).
Если начальное состояние воздуха определяется теми же параметрами *_J1_* и *_d1_* (точка 1), а конечное состояние воздуха будет определяться параметрами *_J3_* и *_d3_* (точка 3), то при *_J3 >J1_* и *_d3 > d1_* направление луча процесса будет соответствовать линии 1-3.
p=
(Случай 2)
Линия 1-3 показывает изменение состояния влажного воздуха с одновременным нагреванием и увлажнением.
Такое изменение параметров влажного воздуха происходит в обслуживаемых помещениях.
В этом случае воздух, обработанный в кондиционере с параметрами *_J1_* и *_d1_*, поступает в помещение, где в результате ассимиляции теплоты и влаги приобретает параметры *_J3_* и *_d3_*.
h2. Случай 3.
Влажный воздух поглощает влагу *_d4 > d1_* при неизменной энтальпии *_J1 = J4 = const_*. Значит, если процесс происходит при постоянной энтальпии, луч, характеризующий это изменение состояния, должен быть параллелен линии *_J = const._*
Величина углового коэффициента искомого луча *_ε = 0_*.
Такие процессы называют адиабатными, т.е. протекающими при постоянной энтальпии воздуха.
p=
(Случай 3)
Линия 1-4 показывает изменение состояния влажного воздуха при увлажнении без подвода и отвода теплоты.
Адиабатное увлажнение, т.е. повышение влагосодержания при постоянной энтальпии, широко применяется в системах кондиционирования, в частности в оросительной камере, где с помощью форсунок производится распыление воды.
Температура испаряемой воды постепенно устанавливается равной температуре воздуха по мокрому термометру. Воздух, находясь в контакте с водой, имеющей температуру мокрого термометра *_tм, теряет явную теплоту, которая затрачивается на испарение воды. В то же время воздух получает такое же количество скрытой теплоты с водяными парами.
Энтальпия воздуха остаётся постоянной, поскольку притока теплоты со стороны практически нет, т.е. *_J1 = J4 = const._*
Процесс изображается на *_J-d диаграмме_* линией 1-4. Точка 1 показывает начальное состояние влажного воздуха.
Изменение состояния происходит по линии *_J = const_*.
Практически в камерах орошения воздух удаётся увлажнять до значения относительной влажности *_φ = 90-95%_* . Этому соответствует точка 4.
h2. Случай 4.
Влажный воздух отдаёт теплоту *_(J1 > J5)_* при неизменном влагосодержании *_(d1 = d5 = const)_*, т.е. процесс, как и в первом случае, будет характеризоваться лучом, параллельном линии *_d = const_*, но направление его будет от точки 1 не вверх, а вниз. Значение тепло-влажностного коэффициента *_ε = — ∞_*.
p=
(Случай 4)
Линия 1-5 показывает изменение состояния влажного воздуха при охлаждении без подвода и отвода влаги.
Охлаждение воздуха при *_d=const_*, как и нагревание его, может осуществляться в поверхностных воздухоохладителях. Луч процесса охлаждения направлен вертикально вниз из точки 1 к точке 5. При «глубоком» охлаждении воздуха луч процесса может быть вертикально продолжен до точки росы *_ТР_*, расположенной на линии относительной влажности *_φ=100%_*.
Дальнейшее охлаждение воздуха будет идти по линии насыщения и сопровождаться конденсацией водяных паров и осушкой воздуха, т.е. будет уменьшаться влагосодержание воздуха.
Охлаждение влажного воздуха при *_d=const_* может осуществляться лишь до точки росы.
h2. Случай 5.
Влажный воздух отдаёт теплоту *_(J1 > J6)_* и влагу *_(d1 > d6)_*, т.е. происходит охлаждение и осушка воздуха.
Значение углового коэффициента в этом случае *_ε > 0_*.
p=
(Случай 5)
Линия 1-6 показывает изменение состояния влажного воздуха при одновременном охлаждении и осушении.
Приращение энтальпии *_∆J_* и приращение влагосодержания *_∆d_* имеют отрицательные значения, поэтому направление процесса изменения состояния воздуха будет характеризоваться лучом 1-6, имеющим направление от точки 1 к точке 6.
Такой процесс может происходить как в камере орошения кондиционера, так и в других установках для обработки воздуха. Для охлаждения и осушки воздуха в оросительной камере должна установиться температура ниже точки росы, что достигается подачей к распылительным форсункам *охлаждённой* воды.
h2. Случай 6.
Влажный воздух, имеющий параметры *_J1, d1_* (точка 1) отдаёт влагу *_(d1 > d7)_* при постоянной энтальпии *_(J1 = J7 = const)_*, т.е. воздух осушается. При этом тепло-влажностный коэффициент *_ε = 0_*.
p=
(Случай 6)
Линия 1-7 показывает изменение состояния влажного воздуха при осушении без подвода и отвода теплоты.
Приращение влагосодержания в этом случае будет отрицательным и направление луча процесса будет от точки 1 к точке 7.
Процесс осушки воздуха при *_J=const_* можно осуществлять с помощью абсорбентов, например концентрированных растворов солей хлористого кальция, хлористого лития и др., а также с помощью адсорбентов, например, силикагеля.
По совокупности всех рассмотренных шести случаев, *_J-d диаграмма_*, по отношению к внутреннему воздуху, разбивается на 4 зоны (см. рисунок 6).
* *I зона* *_ε_* от _∞_ до _0_ — это нагрев и увлажнение;
* *II зона* *_ε_* от _0_ до — _∞_ — это охлаждение и увлажнение;
* *III зона* *_ε_* от _- ∞_ до _0_ — это охлаждение и осушка;
* *IV зона* *_ε_* от _0_ до _+∞_ — это нагрев и осушка — в вентиляции и кондиционировании не используется.
Процессы, не являющиеся основными, называются политропическими.
*Изотермический процесс* *_t = const_* *характеризуется значением* *_ε = 2530 кДж/кг H2O._*
p=
(Изотермический процесс)