Термодинамика газовых и парогазовых смесей. Смеси идеальных газов. Закон Дальтона

Температура точки росы – это температура воздуха в насыщенном состоянии при данном влагосодержании. На h-d-диаграмме для определения t_p необходимо из точки данного состояния воздуха (точка А) опуститься по линии d = const до пересечения с линией насыщения ϕ=100 % (точка В). Изотерма, проходящая через точку В, соответствует значению t_p .

Температура мокрого термометра равна температуре воздуха в насыщенном состоянии при данной энтальпии. В h-d-диаграмме t_м проходят через точку пересечения изотерм с линией ϕ=100 % (точка С) и практически совпадают (при параметрах, имеющих места в системах вентиляции) с линией h = const , проходящей через точку С.

Процесс изменения параметров воздуха от начального до конечного состояний в h-d-диаграмме изображается прямой линией, называемой лучом процесса. На (рис. 8.3) прямая 1−2 является лучом процесса, характеризующим изменение состояния воздуха от начальных параметров h₁, d₁(точка 1) до конечных параметров h₂, d₂ (точка 2). Направление процесса характеризуется угловым коэффициентом h-d-диаграммы, который определяют по отношению:

h² − h¹ ⋅10³ =ε, кДж/кг                              (8.36)

d2 − d1

Рис. 8.3. Направление процессов изменения состояния воздуха в h-d-диаграмме.

8.4 Основные термодинамические процессы влажного воздуха

Вентиляционный воздух перед подачей в помещении проходит различные виды тепловлажностной обработки.

Процесс нагревания воздуха  в поверхностном теплообменникекалорифере в h-d-диаграмме (рис. 8.4) изображается вертикальной линией АВ при d = const , так как влагосодержание воздуха при контакте с сухой горячей поверхностью не изменяется. Температура и энтальпия при нагревании возрастают, а относительная влажность убывает.

Рис.8.4 Процесс нагревания воздуха в h-d-диаграмме

Процесс охлаждения воздуха  в поверхностном теплообменникевоздухоохладителе возможен при постоянном влагосодержании, т.е. при выпадении влаги из воздуха. Процесс при d = const протекает в том случае, если температура поверхности воздухоотделителя будет выше температуры точки росы. Процесс пойдёт по линии АВ или, в крайнем случае, - по линии АВ₁ (рис. 8.5).

Если температура поверхности воздухоохладителя становится ниже температуры точки росы, то будет происходить конденсация водяного пара в воздухе и процесс охлаждения будет сопровождаться уменьшением влагосодержания воздуха. В h-d-диаграмме этот процесс пойдёт по линии СD, причём точка D соответствует температуре t_п.в. поверхности воздухоохладителя. На практике процесс охлаждения может заканчиваться в точке Е при температуре t_Е .

Рис. 8.5. Процессы охлаждения воздуха в h-d-диаграмме

Процессы смешения воздуха различных состояний представляют большой интерес, так как системы вентиляции и кондиционирования воздуха часто работают с рециркуляцией, при которой часть отработавшего воздуха помещения смешивается со свежим воздухом.

Пусть воздух состояния точки А (рис. 8.6) в количестве G_A с параметрами d_A и h_A смешивается с воздухом состояния точки В в количестве G_В с параметрами d_В и h_В. Отношение G_В /G_A = n показывает, какое количество воздуха состояния точки В приходится на 1 кг воздуха состояния точки А. Для 1 кг воздуха состояния точки А можно написать балансы теплоты и влаги при смешивании:

                                     h_A + n⋅h_В = (1+ n)⋅h_см                                       (8.37)

                                   d_A + n ⋅d_В = (1+ n)⋅d_см                                     (8.38) где h_см и d_см - параметры смеси.

Из уравнений (8.37), (8.38) получим:

                                   n = ^dсм − ^dA = ^hсм − ^hA                                      (8.39)

                                                                          dВ − dсм       hВ − hсм

Уравнение (8.39) является уравнением прямой линии, любая точка которой указывает параметры смешения h_см , d_см. Положение точки смешения С на прямой АВ (рис. 8.6.а) может быть найдено по соотношению 

а)

б)

Рис.8.6. Процессы смешения воздуха в h-d-диаграмм: а – точка смеси лежит выше линии ϕ=100 %; б – точка смеси лежит ниже линии ϕ=100 %. сторон подобных треугольников АСD и СВЕ:

                                         АС = d^см − ^dA = n ^GB                                      (8.40)

                                                                  СВ     dВ − dсм           GA

то есть точка С делит прямую АВ на части, обратно пропорциональные массам смешиваемого воздуха.

Если положение точки С на прямой АВ задано, то можно найти массы  G_A и G_В . Из уравнения (8.40) следует AC + CB = ^GB + ^GA = ^Gсм ,

                                                                                                                                  CB             GA      GA

тогда

                                            G_A = G_см^ ^{CB }                                         (8.41)

АB 

Аналогично 

= G_смАС                                         (8.42)

                                             G_В

 АB 

В практике возможен случай, когда в холодный период года точка смеси С₁ (рис. 8.6.б) лежит ниже линии ϕ=100 %. В этом случаи при смешивании будет иметь место конденсация влаги. Сконденсированная влага выпадает из воздуха и будет находиться после смешения в состоянии насыщении при ϕ=100 %. Параметры смеси t_см, d_см, h_см достаточно точно определяется точкой