Vzhledem k tomu, že jde o hlavní objekt větracího procesu, je v oblasti větrání často nutné určit určité parametry vzduchu. Aby se předešlo četným výpočtům, jsou obvykle určeny speciálním diagramem, který se nazývá Id diagram. Umožňuje rychle určit všechny parametry vzduchu ze dvou známých. Použití diagramu vám umožní vyhnout se výpočtům podle vzorců a jasně zobrazit proces ventilace. Příklad identifikačního grafu je uveden na další stránce. Analogem Id diagramu na západě je Mollierův diagram nebo psychrometrický graf.
Návrh diagramu může být v zásadě poněkud odlišný. Typický obecné schéma Identifikační diagram je zobrazen níže na obrázku 3.1. Diagram je pracovní pole v šikmém souřadnicovém systému Id, na kterém je nakresleno několik souřadnicových sítí a po obvodu diagramu - pomocná měřítka. Stupnice obsahu vlhkosti je obvykle umístěna na spodním okraji diagramu, přičemž čáry konstantního obsahu vlhkosti jsou svislé přímky. Čáry konstant představují rovnoběžné přímky, obvykle probíhající pod úhlem 135° ke svislým čarám obsahu vlhkosti (v principu mohou být úhly mezi čarami entalpie a obsahu vlhkosti různé). Šikmý souřadnicový systém byl zvolen za účelem zvětšení pracovní plochy diagramu. V takovém souřadnicovém systému jsou čáry konstantních teplot přímky probíhající v mírném sklonu k horizontále a mírně se vějířovité.
Pracovní plocha diagramu je omezena křivkami stejné relativní vlhkosti 0% a 100%, mezi nimiž jsou vyneseny čáry jiných hodnot stejné relativní vlhkosti s krokem 10%.
Teplotní stupnice je obvykle umístěna na levém okraji pracovní oblasti diagramu. Hodnoty vzduchových entalpií jsou obvykle vyneseny pod křivkou Ф = 100. Hodnoty parciálních tlaků jsou někdy aplikovány podél horního okraje pracovního pole, někdy podél spodního okraje pod stupnicí vlhkosti, někdy podél pravý okraj. PROTI ten druhý případ na diagramu je navíc postavena pomocná křivka parciálních tlaků.
Stanovení parametrů vlhkého vzduchu na Id diagramu.
Bod na diagramu odráží určitý stav vzduchu a čára - proces změny stavu. Stanovení parametrů vzduchu, který má určitý stav, označený bodem A, je znázorněno na obrázku 3.1.I-d diagram vlhký vzduch byl vyvinut ruským vědcem, profesorem L.K. Ramzin v roce 1918. Na západě je analogem I-d diagramu Mollierův diagram nebo psychrometrický diagram. I-d diagram se používá při výpočtech klimatizačních, ventilačních a topných systémů a umožňuje rychle určit všechny parametry výměny vzduchu v místnosti.
I-d diagram vlhkého vzduchu graficky propojuje všechny parametry, které určují tepelný a vlhkostní stav vzduchu: entalpie, vlhkost, teplota, relativní vlhkost, parciální tlak vodní páry. Použití diagramu vám umožní vizualizovat proces ventilace a vyhnout se složitým výpočtům pomocí vzorců.
Základní vlastnosti vlhkého vzduchu
Okolní vzduch kolem nás je směs suchého vzduchu s vodní párou. Tato směs se nazývá vlhký vzduch. Vlhký vzduch se posuzuje podle následujících hlavních parametrů:
- Teplota suchého teploměru tc, ° C - charakterizuje stupeň jeho ohřevu;
- Teplota vlhkého teploměru tm, ° C - teplota, na kterou je třeba vzduch ochladit, aby se nasytil při zachování počáteční entalpie vzduchu;
- Teplota rosného bodu tp, °C - teplota, na kterou se musí nenasycený vzduch ochladit, aby se nasytil při zachování konstantní vlhkosti;
- Obsah vlhkosti vzduchu d, g / kg je množství vodní páry v g (nebo kg) na 1 kg suché části vlhkého vzduchu;
- Relativní vlhkost vzduchu j,% - charakterizuje stupeň nasycení vzduchu vodní párou. Jedná se o poměr hmotnosti vodní páry obsažené ve vzduchu k jejich maximální možné hmotnosti ve vzduchu za stejných podmínek, tj. teplotě a tlaku, a vyjádřený v procentech;
- Nasycený stav vlhkého vzduchu - stav, kdy je vzduch nasycen vodními parami na hranici, pro to j = 100 %;
- Absolutní vlhkost vzduchu e, kg / m 3 je množství vodní páry v g obsažené v 1 m 3 vlhkého vzduchu. Číselně se absolutní vlhkost vzduchu rovná hustotě vlhkého vzduchu;
- Měrná entalpie vlhkého vzduchu I, kJ / kg - množství tepla potřebné k ohřátí takového množství vlhkého vzduchu z 0 °C na danou teplotu, jehož suchá část má hmotnost 1 kg. Entalpie vlhkého vzduchu se skládá z entalpie jeho suché části a entalpie vodní páry;
- Měrná tepelná kapacita vlhkého vzduchu c, kJ / (kg.K) - teplo, které je třeba vynaložit na jeden kilogram vlhkého vzduchu, aby se jeho teplota zvýšila o jeden stupeň Kelvina;
- Parciální tlak vodní páry Рп, Pa - tlak, pod kterým je vodní pára ve vlhkém vzduchu;
- Celkový barometrický tlak Pb, Pa je roven součtu parciálních tlaků vodní páry a suchého vzduchu (podle Daltonova zákona).
Popis I-d diagramu
Na pořadnici diagramu jsou hodnoty entalpie I, kJ / kg suchého vzduchu a úsečka, orientovaná pod úhlem 135 ° k ose I, ukazuje hodnoty obsahu vlhkosti d, g / kg. suchého vzduchu. Pole diagramu je rozděleno čarami konstantních hodnot entalpie I = konst a obsahu vlhkosti d = konst. Obsahuje také čáry konstantních teplotních hodnot t = const, které nejsou vzájemně rovnoběžné: čím vyšší je teplota vlhkého vzduchu, tím více se jeho izotermy odchylují nahoru. Kromě čar konstantních hodnot I, d, t jsou do pole diagramu vyneseny čáry konstantních hodnot relativní vlhkosti vzduchu φ = konst. Ve spodní části I-d diagramu je křivka s nezávislou ordinátní osou. Váže vlhkost obsahu d, g / kg, s tlakem vodní páry Pp, kPa. Na ose pořadnice tohoto grafu je měřítko parciálního tlaku vodní páry Pp. Celé pole diagramu je rozděleno přímkou j = 100 % na dvě části. Nad touto čarou je oblast nenasyceného vlhkého vzduchu. Čára j = 100 % odpovídá stavu vzduchu nasyceného vodní párou. Níže je oblast přesyceného stavu vzduchu (oblast mlhy). Každý bod na I-d diagramu odpovídá určitému tepelnému a vlhkostnímu stavu Čára na I-d diagramu odpovídá procesu tepelné a vlhkostní úpravy vzduchu. Obecná forma I-d-diagramy vlhkého vzduchu jsou uvedeny níže v přiloženém souboru PDF vhodném pro tisk na formáty A3 a A4.
Konstrukce procesů úpravy vzduchu v klimatizačních a ventilačních systémech na I-d diagramu.
Procesy vytápění, chlazení a míchání vzduchu
Na I-d-diagramu vlhkého vzduchu jsou procesy ohřívání a ochlazování vzduchu znázorněny paprsky podél přímky d-konst (obr. 2).
Rýže. 2. Procesy suchého ohřevu a chlazení vzduchu na I-d diagramu:
- B_1, B_2, - suché vytápění;
- B_1, B_3 - suché chlazení;
- В_1, В_4, В_5 - chlazení s odvlhčováním vzduchu.
V praxi se procesy suchého ohřevu a suchého chlazení vzduchu provádějí pomocí výměníků tepla (ohřívače vzduchu, ohřívače vzduchu, chladiče vzduchu).
Pokud je vlhký vzduch ve výměníku ochlazen pod rosný bod, je proces ochlazování doprovázen úbytkem kondenzátu ze vzduchu na povrchu výměníku a ochlazování vzduchu je doprovázeno jeho vysycháním.
Po přečtení tohoto článku doporučuji přečíst si článek o entalpie, latentní chladící výkon a stanovení množství kondenzátu vznikajícího v klimatizačních a odvlhčovacích systémech:
Dobrý den, vážení začínající kolegové!
Na úplném začátku své profesionální kariéry jsem narazil na tento diagram. Na první pohled to může vypadat děsivě, ale pokud pochopíte hlavní principy, na kterých to funguje, můžete si to zamilovat:D. V běžném životě se tomu říká i-d diagram.
V tomto článku se pokusím jednoduše (na prstech) vysvětlit hlavní body, abyste se poté, počínaje výsledným základem, samostatně ponořili do této sítě charakteristik vzduchu.
V učebnicích to vypadá asi takto. Stává se to nějak strašidelné.
Odstraním vše, co je nadbytečné, co pro mě nebude nutné pro mé vysvětlení, a předložím i-d diagram následovně:
(pro zvětšení obrázku musíte kliknout a poté kliknout znovu)
Stále není zcela jasné, o co jde. Pojďme si to rozdělit na 4 prvky:
Prvním prvkem je obsah vlhkosti (D nebo d). Ale než začnu mluvit obecně o vlhkosti vzduchu, rád bych se s vámi na něčem dohodl.
Pojďme se „na břehu“ dohodnout na jednom konceptu najednou. Zbavme se jednoho stereotypu, který je v nás (alespoň ve mně) pevně zakořeněn o tom, co je to pára. Od mého dětství ukazovali na varný hrnec nebo konvici a prstem ukazovali na „dým“ vycházející z nádoby: „Podívej! Tohle je pára." Ale jako mnoho lidí, kteří jsou přátelé s fyzikou, musíme pochopit, že „Vodní pára je plynné skupenství voda... Nemá barvy, chuť a vůně “. Jsou to jen molekuly H2O v plynném stavu, které nejsou vidět. A to, co vidíme, jak se z konvice valí, je směs vody v plynném skupenství (pára) a „kapiček vody v hraničním stavu mezi kapalinou a plynem“, respektive vidíme to druhé (také s výhradami můžeme tzv. co vidíme - mlha). Ve výsledku to dostaneme dovnitř tento moment, kolem každého z nás je suchý vzduch (směs kyslíku, dusíku ...) a pára (H2O).
Obsah vlhkosti nám tedy říká, kolik této páry je přítomno ve vzduchu. Ve většině i-d diagramů je tato hodnota měřena v [g / kg], tzn. kolik gramů páry (H2O v plynném stavu) je v jednom kilogramu vzduchu (1 metr krychlový vzduchu ve vašem bytě váží asi 1,2 kilogramu). Pro pohodlné podmínky ve vašem bytě by mělo být 7-8 gramů páry v 1 kilogramu vzduchu.
Na i-d diagram obsah vlhkosti je vykreslen svislými čarami a informace o gradaci jsou umístěny ve spodní části diagramu:
(pro zvětšení obrázku musíte kliknout a poté kliknout znovu)
Druhým důležitým prvkem, který je třeba pochopit, je teplota vzduchu (T nebo t). Myslím, že zde není třeba nic vysvětlovat. Většina i-d grafů měří tuto hodnotu ve stupních Celsia [° C]. V i-d diagramu je teplota znázorněna šikmými čarami a informace o gradaci jsou umístěny na levé straně diagramu:
(pro zvětšení obrázku musíte kliknout a poté kliknout znovu)Třetím prvkem ID diagramu je relativní vlhkost (φ). Relativní vlhkost je přesně ta vlhkost, o které slyšíme z televizí a rádií, když posloucháme předpověď počasí. Měří se v procentech [%].
Nabízí se rozumná otázka: "Jaký je rozdíl mezi relativní vlhkostí a obsahem vlhkosti?" Na tuto otázku odpovím postupně:
První krok:
Vzduch pojme určité množství páry. Vzduch má určitou „kapacitu páry“. Například ve vašem pokoji může kilogram vzduchu „nabrat na palubu“ maximálně 15 gramů páry.
Předpokládejme, že je váš pokoj pohodlný a v každém kilogramu vzduchu ve vaší místnosti je 8 gramů páry a každý kilogram vzduchu pojme 15 gramů páry. Ve výsledku dostaneme, že 53,3 % maximální možné páry je ve vzduchu, tzn. relativní vlhkost vzduchu - 53,3 %.
Druhá fáze:
Kapacita vzduchu je různá při různé teploty... Čím vyšší je teplota vzduchu, tím více páry dokáže pojmout, čím nižší teplota, tím menší kapacita.
Předpokládejme, že jsme ohřívali vzduch ve vaší místnosti běžným ohřívačem z +20 stupňů na +30 stupňů, ale množství páry v každém kilogramu vzduchu zůstává stejné - 8 gramů. Při +30 stupních dokáže vzduch „nabrat“ až 27 gramů páry, ve výsledku tedy v našem ohřátém vzduchu – 29,6 % maximální možné páry, tzn. relativní vlhkost vzduchu - 29,6%.
Stejné je to s chlazením. Pokud vzduch ochladíme na +11 stupňů, pak dostaneme „nosnost“ rovnou 8,2 gramu páry na kilogram vzduchu a relativní vlhkost rovnou 97,6 %.
Všimněte si, že vlhkost ve vzduchu byla stejná - 8 gramů a relativní vlhkost vyskočila z 29,6% na 97,6%. Bylo to kvůli teplotním výkyvům.
Když v zimě slyšíte v rádiu počasí, kde je venku minus 20 stupňů a vlhkost 80 %, znamená to, že ve vzduchu je asi 0,3 gramu páry. Při vstupu do vašeho bytu se tento vzduch ohřeje na +20 a relativní vlhkost takového vzduchu je 2%, což je velmi suchý vzduch (ve skutečnosti se v bytě v zimě vlhkost udržuje na úrovni 10-30 % z důvodu uvolňování vlhkosti z koupelen, z kuchyně a od lidí, což je ale také pod parametry komfortu).
Třetí fáze:
Co se stane, když snížíme teplotu na takovou úroveň, kdy je „nosná kapacita“ vzduchu nižší než množství páry ve vzduchu? Například do +5 stupňů, kde kapacita vzduchu je 5,5 gramů / kilogram. Ta část plynné H2O, která se nevejde do „těla“ (v našem případě je to 2,5 gramu), se začne měnit v kapalinu, tzn. ve vodě. V každodenním životě je tento proces obzvláště dobře viditelný, když se okna zamlžují kvůli skutečnosti, že teplota skel je nižší než průměrná teplota v místnosti natolik, že je ve vzduchu málo místa pro vlhkost a pára, měnící se v kapalinu, se usazuje na skle.
V i-d diagramu je relativní vlhkost znázorněna zakřivenými čarami a informace o gradaci jsou umístěny na samotných čarách:
(pro zvětšení obrázku musíte kliknout a poté kliknout znovu)
Čtvrtým prvkem ID diagramu je entalpie (I nebo i). Entalpie obsahuje energetickou složku tepelného a vlhkostního stavu vzduchu. Při dalším studiu (mimo tento článek, například v mém článku o entalpii ) stojí za to mu věnovat zvláštní pozornost, pokud jde o odvlhčování a zvlhčování vzduchu. Na tento prvek se ale prozatím nezaměříme. Entalpie se měří v [kJ / kg]. V i-d diagramu je entalpie znázorněna šikmými čarami a informace o gradaci je umístěna na samotném grafu (nebo vlevo a nahoře na diagramu).
I-d diagram vlhkého vzduchu je diagram široce používaný při výpočtech větrání, klimatizace, odvlhčování a dalších procesů spojených se změnou stavu vlhkého vzduchu. Poprvé ji sestavil v roce 1918 sovětský topenář Leonid Konstantinovič Ramzin.
Různé I-D grafy
I-d diagram vlhkého vzduchu (Ramzinův diagram):
 Zvýšit |
 Zvýšit |
 Zvýšit |
 Zvýšit |
Popis schématu
I-d-diagram vlhkého vzduchu graficky spojuje všechny parametry, které určují tepelný a vlhkostní stav vzduchu: entalpie, vlhkost, teplota, relativní vlhkost, parciální tlak vodní páry. Diagram je postaven v šikmém souřadnicovém systému, který umožňuje rozšíření oblasti nenasyceného vlhkého vzduchu a činí diagram vhodný pro grafické vykreslování. Na pořadnici diagramu jsou hodnoty entalpie I, kJ / kg suchého vzduchu a úsečka, orientovaná pod úhlem 135 ° k ose I, ukazuje hodnoty obsahu vlhkosti d, g / kg. suchého vzduchu.
Pole diagramu je rozděleno čarami konstantních hodnot entalpie I = konst a obsahu vlhkosti d = konst. Obsahuje také čáry konstantních teplotních hodnot t = const, které nejsou vzájemně rovnoběžné - čím vyšší je teplota vlhkého vzduchu, tím více se jeho izotermy odchylují nahoru. Kromě čar konstantních hodnot I, d, t jsou do pole diagramu vyneseny čáry konstantních hodnot relativní vlhkosti vzduchu φ = konst. Ve spodní části I-d-diagramu je křivka s nezávislou ordinátní osou. Váže vlhkost obsahu d, g / kg, s tlakem vodní páry pп, kPa. Na ose pořadnice tohoto grafu je měřítko parciálního tlaku vodní páry pп.
Zjišťování parametrů vlhkého vzduchu, stejně jako řešení řady praktických záležitostí souvisejících se sušením různých materiálů, je velmi pohodlné graficky s i-d diagramy, které poprvé navrhl sovětský vědec L.K. Ramzin v roce 1918.
Vyrobeno pro barometrický tlak 98 kPa. V praxi lze diagram použít ve všech případech výpočtu sušiček, protože s normálními výkyvy atmosférický tlak význam i a d změnit málo.
Graf v souřadnice i-d je grafická interpretace rovnice entalpie pro vlhký vzduch. Odráží vztah mezi hlavními parametry vlhkého vzduchu. Každý bod na diagramu zvýrazňuje určitý stav s dobře definovanými parametry. K nalezení některé z charakteristik vlhkého vzduchu stačí znát pouze dva parametry jeho stavu.
I-d diagram vlhkého vzduchu je zabudován v šikmém souřadnicovém systému. Na svislé ose nahoru a dolů od nulového bodu (i = 0, d = 0) jsou vyneseny hodnoty entalpie a čáry i = const jsou nakresleny rovnoběžně s osou úsečky, to znamená pod úhlem 135 0 k vertikále. V tomto případě je izoterma 0 о С v nenasycené oblasti umístěna téměř vodorovně. Co se týče stupnice pro odečítání obsahu vlhkosti d, je pro usnadnění snížena na vodorovnou čáru procházející počátkem.
I-d diagram je vykreslen i s křivkou parciálního tlaku vodní páry. Pro tento účel se používá rovnice:
Pp = B * d / (0,622 + d),
Když dáme které pro proměnné hodnoty d, dostaneme, že například pro d = 0 P p = 0, pro d = d 1 P p = P p1, pro d = d 2 P p = P p2 atd. . Při určitém měřítku pro parciální tlaky je v naznačených bodech ve spodní části diagramu v pravoúhlém souřadnicovém systému vynesena křivka P p = f (d). Poté jsou do i-d diagramu vyneseny křivky konstantní relativní vlhkosti (φ = konst). Spodní křivka φ = 100 % charakterizuje stav vzduchu nasyceného vodní párou ( saturační křivka).
Také na i-d diagramu vlhkého vzduchu jsou vyneseny přímky izoterm (t = konst), které charakterizují procesy odpařování vlhkosti, s přihlédnutím k dodatečnému množství tepla vnesenému vodou o teplotě 0 ° C.
V procesu odpařování vlhkosti zůstává entalpie vzduchu konstantní, protože teplo odebrané ze vzduchu pro sušení materiálů se do něj vrací spolu s odpařenou vlhkostí, tedy v rovnici:
i = i b + d * i p
Pokles v prvním termínu bude kompenzován zvýšením ve druhém termínu. Na i-d diagramu tento proces probíhá podél čáry (i = const) a běžně se nazývá proces adiabatické odpařování... Mez ochlazování vzduchu je adiabatická teplota vlhkého teploměru, kterou na diagramu najdeme jako teplotu bodu na průsečíku čar (i = konst) s křivkou nasycení (φ = 100 %).
Nebo jinými slovy, pokud z bodu A (se souřadnicemi i = 72 kJ / kg, d = 12,5 g / kg suchého vzduchu, t = 40 ° C, V = 0,905 m3 / kg suchého vzduchu. Φ = 27 %), emitující určitý stav vlhkého vzduchu, stáhněte svislý paprsek d = konst, pak se bude jednat o proces ochlazování vzduchu bez změny jeho vlhkosti; hodnota relativní vlhkosti φ v tomto případě postupně narůstá. Když tento paprsek pokračuje, dokud se neprotne s křivkou φ = 100 % (bod "B" se souřadnicemi i = 49 kJ / kg, d = 12,5 g / kg suchého vzduchu, t = 17,5 ° C, V = 0, 84 m 3 / kg suchého nákladu j = 100%), získáme nejnižší teplotu tp (tzv teplota rosného bodu), při které je vzduch s daným obsahem vlhkosti d ještě schopen zadržovat páry v nezkondenzované formě; další pokles teploty vede k usazování vlhkosti buď ve svěšeném stavu (mlha), nebo ve formě rosy na plochách plotů (stěny auta, potraviny), nebo námrazy a sněhu (potrubí výparníku chladicí stroj).
Pokud je vzduch ve stavu A zvlhčován bez přívodu nebo odvodu tepla (například z otevřené vodní hladiny), pak proces charakterizovaný AC čárou proběhne bez změny entalpie (i = konst). Teplota t m v průsečíku této přímky se saturační křivkou (bod "C" se souřadnicemi i = 72 kJ / kg, d = 19 g / kg suchého vzduchu, t = 24 ° C, V = 0,87 m 3 / kg suchého vzduchu φ = 100 %) a je teplota vlhkého teploměru.
Pomocí i-d je vhodné analyzovat procesy probíhající při míchání proudů vlhkého vzduchu.
Taky i-d graf vlhký vzduch se hojně využívá pro výpočet parametrů vzduchotechniky, která je chápána jako soubor prostředků a metod ovlivňování teploty a vlhkosti vzduchu.