ÀÍÀËÈÒÈ×ÅÑÊÎÅ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈÅ ÏÀÐÀÌÅÒÐΠÂËÀÆÍÎÃÎ ÂÎÇÄÓÕÀ

ISSN 1812-9498. ÂÅÑÒÍÈÊ ÀÃÒÓ. 2007. № 2 (37)
УДК 658.264(075.32)
В. П. Гаврилкин, Е. А. Куранов
Астраханский государственный технический университет
ÀÍÀËÈÒÈ×ÅÑÊÎÅ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈÅ ÏÀÐÀÌÅÒÐΠÂËÀÆÍÎÃÎ ÂÎÇÄÓÕÀ
Введение
При расчетах процессов тепловлажностной обработки воздуха в аппаратах систем кондиционирования воздуха для получения энергоэкономичного решения приходится выполнять многовариантные вычисления. Использование известных расчетных зависимостей позволяет выполнить такие расчеты, однако температура мокрого термометра и точки росы определяется
численными способами с использованием макросов.
В статье предлагаются зависимости для простого и точного расчета этих температур.
В расчетах систем оборотного водоснабжения и теплотехнических расчетах тепломассообменных аппаратов систем кондиционирования воздуха возникает проблема определения температуры мокрого термометра tм как параметра, характеризующего эффективность работы аппарата. При проектировании ограждающих конструкций холодильных камер, выборе элементов
тепловой защиты существующих жилых, административных, общественных и производственных зданий, а также при выборе конструкций световых проемов зданий необходимо знание
температуры точки росы tр.
Существующие методики определения tр сводятся к использованию диаграмм влажного
воздуха или таблиц термодинамических свойств влажного воздуха.
В том и другом случаях усложняется и затягивается процедура расчета процессов тепломассообмена.
Использование компьютерных технологий расчета различных систем и процессов позволяет достаточно быстро решить многовариантные задачи, однако определение температуры
мокрого термометра и точки росы осуществляется через макросы, т. е. встроенные программы,
позволяющие произвести выборку необходимой информации из таблиц с использованием процедуры интерполяции.
Для нахождения основных параметров состояния воздуха используются следующие формулы:
I = cс.в ⋅ t + ( R + cп ⋅ t ) ⋅ d / 1000 , [1]
Pн = e
((1500 ,3 + 23, 5 ⋅ t ) /( 234 + t ))
, [2]
(1)
(2)
d = 622 ⋅ Рп ( Рб − Рп ) , [1]
(3)
ϕ = Рп Рн , [1]
(4)
где I – энтальпия влажного воздуха, кДж/кг; сс.в – удельная теплоемкость сухого воздуха,
кДж/(кг·ºС); сс.в= 1,006 [3]; t – температура влажного воздуха ºС; R – теплота парообразования
(для воды при t = 0 ºС равна R = 2 501, кДж/кг [3], при других температурах рассчитывается:
R = −2,362 ⋅ t + 2501 ; сп – удельная теплоемкость сухого пара, кДж/(кг·º С), с п= 1,86 [1];
d – влагосодержание воздуха, кг/кг; Рн – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па;
Рп – парциальное давление водяного пара, Па; Рб – барометрическое давление воздуха, Па;
Рб = 101 325 Па; φ – относительная влажность воздуха, %.
При определении графическим способом на i – d-диаграмме значений температуры мокрого термометра (tм) и точки росы (tр) видны следующие зависимости: tм = f(I) и tр = f(d).
По справочным данным [3] были построены графики tм = f(I) и tр= f (d) в программах Microsoft Exel и CurveExpert 1.3.
На основании анализа этих графиков были получены формулы для расчета tм = f(I) и tр = f(d):
148
ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÀÏÏÀÐÀÒÛ
tм =
(−6,14 + 0,651⋅ I )
−6
(1+ 0,0097 ⋅ I − 3,12 ⋅10
(5)
2
⋅I )
с погрешностью от табличных значений [3]: ∆1 = 0,6 %;
tр =
(−200,802 +117,843⋅ d
( 4,433 + d
0 , 404
0 , 404
)
(6)
)
с погрешностью от табличных значений [3]: ∆2 = 0,4 %.
Чаще всего на практике параметры влажного воздуха задаются температурой и относительной влажностью, температурой и энтальпией, температурой и влагосодержанием.
Далее рассматриваются 3 варианта расчета параметров воздуха.
1. Последовательность определения при заданных значениях температуры t и энтальпии I
всех остальных параметров представлена в табл. 1.
Таблица 1
Параметр
Обозначение
Единица
измерения
Решение
Барометрическое давление
Pб
Па
101 325
Температура
t
ºС
t
Энтальпия
I
кДж/(кг · К)
I
Влагосодержание
d
кг/кг
1000 · (I – 1,005 · t)/(2500 + 1,87 · t)
Парциальное давление
Pп
Па
Pб · d/(622 + d)
Давление насыщения
Pн
Па
По формуле (2)
Относительная влажность
φ
%
По формуле (4)
Температура точки росы
tр
ºС
По формуле (6)
Температура мокрого термометра
tм
ºС
По формуле (5)
2. Последовательность определения при заданных значениях температуры t и энтальпии d
всех остальных параметров представлена в табл. 2.
Таблица 2
Параметр
Обозначение
Единица
измерения
Решение
Барометрическое давление
Pб
Па
101 325
Температура
t
ºС
t
Влагосодержание
d
кг/кг
d
Энтальпия
I
кДж/(кг · К)
По формуле (1)
Парциальное давление
Pп
Па
Pб · d/(622 + d)
Давление насыщения
Pн
Па
По формуле (2)
Относительная влажность
φ
%
Pп/Pн
Температура точки росы
tр
ºС
По формуле (6)
Температура мокрого термометра
tм
ºС
По формуле (5)
149
ISSN 1812-9498. ÂÅÑÒÍÈÊ ÀÃÒÓ. 2007. № 2 (37)
3. Последовательность определения при заданных значениях температуры t и энтальпии φ
всех остальных параметров представлена в табл. 3.
Таблица 3
Параметр
Обозначение
Единица
измерения
Решение
Барометрическое давление
Pб
Па
101 325
Температура
t
ºС
t
Относительная влажность
φ
%
φ
Давление насыщения
Pн
Па
По формуле (2)
Парциальное давление
Pп
Па
φ · Pн
Влагосодержание
d
кг/кг
622 · Pп /( Pб – Pп )
Энтальпия
I
кДж/(кг · К)
По формуле (1)
Температура точки росы
tр
ºС
По формуле (6)
Температура мокрого термометра
tм
ºС
По формуле (5)
Для подтверждения достоверности предлагаемой методики расчета и расчетных формул
проведен контрольный расчет для диапазона температур от 0 до 30 °С в пакете Microsoft Exel,
результаты которого представлены на рисунке и в табл. 4.
Рабочее окно пакета Microsoft Exel
с формулами для проведения контрольного расчета параметров влажного воздуха
Таблица 4
150
Рб
101 325,0
101 325,0
101 325,0
101 325,0
101 325,0
101 325,0
101 325,0
t
1,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
d
4,0
5,4
7,6
10,6
14,7
20,1
27,2
97,8
I
11,1
18,5
29,1
41,6
56,7
75,1
ϕ
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
Рп
654,8
870,5
1 226,5
1 704,4
2 338,1
3 168,5
4 244,6
Рн
654,8
870,5
1 226,5
1 704,4
2 338,1
3 168,5
4 244,6
tм
1,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
tр
1,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÀÏÏÀÐÀÒÛ
Заключение
В результате проделанной работы предложены расчетные зависимости для проведения
аналитических расчетов параметров влажного воздуха и процессов обработки влажного воздуха
в аппаратах климатических систем.
Расчетные формулы обеспечивают достаточную для инженерных расчетов степень точности
и могут быть применены при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
Нестеренко А. В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. –
М.: Высш. шк., 1971. – 459 с.
Программа «i-d диаграмма состояния влажного воздуха». CIC Jan Hrebec / www.aircon.ru.
Холодильная техника. Кондиционирование воздуха. Свойства веществ: Справ. / Под ред. С. Н. Богданова. – 4-е изд., перераб. и доп. – СПб.: СПбГАХПТ, 1999.
Получено 20.12.2006
ANALYTICAL DEFINITION OF PARAMETERS OF HUMID AIR
V. P. Gavrilkin, E. A. Kuranov
The paper offers calculated dependences and design procedure of parameters of humid air, including the measure of the temperature of a wet thermometer
and dew-point temperature, allowing to carry out such calculations with the use
of computer technologies. Calculated formulas provide such a degree of accuracy
that is sufficient for engineering calculations: at measuring the temperature of
a wet thermometer ∆1 = 0.6 %, and at measuring the temperature of dew-point
∆2 = 0.4 %. The technique is used at calculations of processes of air treatment at
designing systems of ventilation and air conditioning.
151