Teniendo en cuenta cuál es el objeto principal del proceso de ventilación, en el campo de la ventilación a menudo es necesario determinar ciertos parámetros del aire. Para evitar numerosos cálculos, normalmente se determinan mediante un diagrama especial llamado diagrama Id. Le permite determinar rápidamente todos los parámetros del aire utilizando dos conocidos. El uso de un diagrama le permite evitar cálculos utilizando fórmulas y mostrar visualmente el proceso de ventilación. En la página siguiente se muestra un ejemplo de un gráfico de identificación. El análogo del gráfico Id en Occidente es diagrama de mollier o carta psicrométrica.
El diseño del diagrama puede, en principio, ser algo diferente. Típico esquema general El cuadro de identificación se muestra a continuación en la Figura 3.1. El diagrama es un campo de trabajo en el sistema de coordenadas oblicuas Id, en el que se trazan varias cuadrículas de coordenadas y escalas auxiliares a lo largo del perímetro del diagrama. La escala del contenido de humedad generalmente se ubica a lo largo del borde inferior del diagrama, y las líneas de contenido de humedad constante representan líneas rectas verticales. Las líneas constantes representan líneas rectas paralelas, que generalmente forman un ángulo de 135° con respecto a las líneas verticales de contenido de humedad (en principio, los ángulos entre las líneas de entalpía y contenido de humedad pueden ser diferentes). Se eligió el sistema de coordenadas oblicuas para aumentar el área de trabajo del diagrama. En un sistema de coordenadas de este tipo, las líneas de temperatura constante son líneas rectas que discurren con una ligera inclinación respecto a la horizontal y se abren ligeramente en abanico.
El campo de trabajo del diagrama está limitado por líneas curvas de igual humedad relativa 0% y 100%, entre las cuales se trazan líneas de otros valores de igual humedad relativa con un paso del 10%.
La escala de temperatura generalmente se encuentra en el borde izquierdo del área de trabajo del diagrama. Los valores de las entalpías del aire generalmente se trazan bajo la curva Ф = 100. Los valores de las presiones parciales a veces se trazan a lo largo del borde superior del campo de trabajo, a veces a lo largo del borde inferior debajo de la escala de contenido de humedad, a veces a lo largo del borde derecho. EN el último caso En el diagrama se representa adicionalmente una curva de presión parcial auxiliar.
Determinación de los parámetros del aire húmedo en el diagrama Id.
El punto en el diagrama refleja un cierto estado del aire y la línea representa el proceso de cambio de estado. La determinación de los parámetros del aire en un determinado estado, indicados por el punto A, se muestra en la Figura 3.1.diagrama de identificación aire húmedo- un diagrama ampliamente utilizado en cálculos de ventilación, aire acondicionado, secado y otros procesos asociados con cambios en el estado del aire húmedo. Fue compilado por primera vez en 1918 por el ingeniero de calefacción soviético Leonid Konstantinovich Ramzin.
Varios diagramas de identificación
Diagrama I-d de aire húmedo (diagrama de Ramzin):
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Descripción del diagrama
El diagrama I-d del aire húmedo conecta gráficamente todos los parámetros que determinan el estado térmico y de humedad del aire: entalpía, contenido de humedad, temperatura, humedad relativa, presión parcial del vapor de agua. El diagrama está construido en un sistema de coordenadas oblicuas, lo que permite expandir el área de aire húmedo no saturado y hace que el diagrama sea conveniente para la construcción gráfica. El eje de ordenadas del diagrama muestra los valores de la entalpía I, kJ/kg de la parte seca del aire; el eje de abscisas, dirigido en un ángulo de 135° con respecto al eje I, muestra los valores de la humedad; Contenido d, g/kg de la parte seca del aire.
El campo del diagrama está dividido por líneas de valores constantes de entalpía I = const y contenido de humedad d = const. También muestra líneas de valores de temperatura constante t = const, que no son paralelas entre sí: cuanto mayor es la temperatura del aire húmedo, más se desvían sus isotermas hacia arriba. Además de las líneas de valores constantes de I, d, t, en el campo del diagrama se trazan líneas de valores constantes de humedad relativa del aire φ = const. En la parte inferior del diagrama I-d hay una curva que tiene una ordenada independiente. Relaciona el contenido de humedad d, g/kg, con la presión de vapor de agua pp, kPa. El eje de ordenadas de este gráfico es la escala de presión parcial del vapor de agua pp.
Diagrama I-d para principiantes (diagrama ID del estado del aire húmedo para principiantes) 15 de marzo de 2013
Original tomado de Mrcynognathus en diagrama I-d para principiantes (diagrama ID del estado del aire húmedo para principiantes)
¡Buenos días, queridos colegas principiantes!
Al comienzo mismo de su camino profesional Me encontré con este diagrama. A primera vista, puede parecer aterrador, pero si comprendes los principios fundamentales por los que funciona, puedes enamorarte de él: D. En la vida cotidiana se le llama diagrama i-d.
En este artículo intentaré explicarte de forma sencilla (con los dedos) los puntos principales, para que luego, a partir de la base obtenida, puedas profundizar de forma independiente en esta red de características del aire.
Esto es más o menos lo que parece en los libros de texto. Se está poniendo un poco espeluznante.
Eliminaré todas las cosas innecesarias que no necesitaré para mi explicación y presentaré el diagrama i-d de esta forma:
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Todavía no está del todo claro qué es. Dividámoslo en 4 elementos:
El primer elemento es el contenido de humedad (D o d). Pero antes de empezar a hablar de la humedad del aire en general, me gustaría estar de acuerdo contigo en algo.
Pongámonos de acuerdo "en la orilla" sobre un concepto de inmediato. Deshagámonos de un estereotipo firmemente arraigado en nosotros (al menos en mí) sobre lo que es el vapor. Desde pequeño me señalaban una cacerola o tetera hirviendo y decían, señalando con el dedo el “humo” que salía del recipiente: “¡Mira!” Esto es vapor”. Pero como muchas personas amigas de la física, debemos entender que “el vapor de agua es un estado gaseoso agua. no tiene bandera, gusto y olfato”. Estas son solo moléculas de H2O en estado gaseoso que no son visibles. Y lo que vemos salir de la tetera es una mezcla de agua en estado gaseoso (vapor) y “gotas de agua en estado límite entre líquido y gas”, o mejor dicho, vemos esto último. Como resultado, obtenemos eso en en este momento, a nuestro alrededor hay aire seco (una mezcla de oxígeno, nitrógeno...) y vapor (H2O).
Entonces, el contenido de humedad nos dice qué cantidad de este vapor está presente en el aire. En la mayoría de los diagramas i-d, este valor se mide en [g/kg], es decir ¿Cuántos gramos de vapor (H2O en estado gaseoso) hay en un kilogramo de aire (1 metro cúbico de aire en su apartamento pesa alrededor de 1,2 kilogramos)? En su apartamento, para condiciones confortables, 1 kilogramo de aire debe contener entre 7 y 8 gramos de vapor.
En el diagrama i-d, el contenido de humedad se representa mediante líneas verticales y la información de gradación se encuentra en la parte inferior del diagrama:
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El segundo elemento importante a entender es la temperatura del aire (T o t). Creo que no hace falta explicar nada aquí. En la mayoría de las cartas de identificación, este valor se mide en grados Celsius [°C]. En el diagrama i-d, la temperatura se representa mediante líneas inclinadas y la información sobre la gradación se encuentra en el lado izquierdo del diagrama:
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El tercer elemento del diagrama ID es la humedad relativa (φ). La humedad relativa es exactamente la humedad de la que escuchamos en la televisión y la radio cuando escuchamos el pronóstico del tiempo. Se mide en porcentaje [%].
Surge una pregunta razonable: "¿Cuál es la diferencia entre humedad relativa y contenido de humedad?" En esta pregunta Responderé paso a paso:
Primera etapa:
El aire puede contener una cierta cantidad de vapor. El aire tiene una cierta "capacidad de transporte de vapor". Por ejemplo, en su habitación, un kilogramo de aire no puede "llevar a bordo" más de 15 gramos de vapor.
Supongamos que su habitación es cómoda y que cada kilogramo de aire en su habitación contiene 8 gramos de vapor, y cada kilogramo de aire puede contener 15 gramos de vapor. Como resultado, obtenemos que hay un 53,3% del máximo vapor posible en el aire, es decir Humedad relativa del aire: 53,3%.
Segunda etapa:
La capacidad de aire varía dependiendo de diferentes temperaturas. Cuanto mayor sea la temperatura del aire, más vapor puede contener; cuanto menor sea la temperatura, menor será la capacidad.
Supongamos que calentamos el aire de su habitación con un calentador convencional de +20 grados a +30 grados, pero la cantidad de vapor en cada kilogramo de aire siguió siendo la misma: 8 gramos. A +30 grados, el aire puede “tomar a bordo” hasta 27 gramos de vapor, como resultado, en nuestro aire calentado hay un 29,6% del vapor máximo posible, es decir, Humedad relativa del aire: 29,6%.
Lo mismo ocurre con el enfriamiento. Si enfriamos el aire a +11 grados, obtenemos una "capacidad de carga" de 8,2 gramos de vapor por kilogramo de aire y una humedad relativa del 97,6%.
Tenga en cuenta que había la misma cantidad de humedad en el aire: 8 gramos, y la humedad relativa saltó del 29,6% al 97,6%. Esto sucedió debido a las fluctuaciones de temperatura.
Cuando escuchas sobre el tiempo en la radio en invierno, donde dicen que afuera hace menos 20 grados y la humedad es del 80%, esto significa que hay alrededor de 0,3 gramos de vapor en el aire. Cuando este aire ingresa a su apartamento, se calienta hasta +20 y la humedad relativa de dicho aire llega a ser igual al 2%, y este es aire muy seco (de hecho, en un apartamento en invierno la humedad se mantiene entre 20 y 30% por la humedad que desprenden los baños y las personas, pero que también está por debajo de los parámetros de confort).
Tercera etapa:
¿Qué sucede si bajamos la temperatura a un nivel en el que la “capacidad de carga” del aire sea menor que la cantidad de vapor en el aire? Por ejemplo, hasta +5 grados, donde la capacidad de aire es de 5,5 gramos/kilogramo. Esa parte de H2O gaseoso que no cabe en el “cuerpo” (para nosotros son 2,5 gramos) comenzará a convertirse en líquido, es decir. al agua. En la vida cotidiana, este proceso es especialmente visible cuando las ventanas se empañan debido a que la temperatura del vidrio es más baja que la temperatura promedio en la habitación, tanto es así que hay poco espacio para la humedad en el aire y el vapor, que se convierte en líquido, se deposita sobre el vidrio.
En un diagrama i-d, la humedad relativa se representa mediante líneas curvas y la información de gradación se encuentra en las propias líneas:(para ampliar la imagen, haga clic y luego haga clic nuevamente)
Cuarto elementoIDENTIFICACIÓN diagramas - entalpía (I oi). La entalpía contiene el componente energético del estado de calor y humedad del aire. Tras un estudio más profundo (más allá del alcance de este artículo), merece la pena prestarle especial atención a la hora de deshumidificar y humidificar el aire. Pero por ahora no centraremos especial atención en este elemento. La entalpía se mide en [kJ/kg]. En un diagrama i-d, la entalpía se representa como líneas inclinadas y la información de gradación se encuentra en el propio gráfico (o a la izquierda y en la parte superior del diagrama):
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¡Entonces todo es sencillo! ¡El gráfico es fácil de usar! Tomemos, por ejemplo, su habitación cómoda, en el que la temperatura es de +20°C y la humedad relativa es del 50%. Encontramos la intersección de estas dos líneas (temperatura y humedad) y vemos cuántos gramos de vapor hay en nuestro aire.
Calentamos el aire a +30°C - la línea sube, porque... Todavía hay la misma cantidad de humedad en el aire, pero solo aumenta la temperatura. Le ponemos fin y vemos cuál es la humedad relativa: resultó ser 27,5%.
Enfriamos el aire a 5 grados; nuevamente dibujamos una línea vertical hacia abajo y en la región de +9,5 ° C nos encontramos con una línea de humedad relativa del 100%. Este punto se llama “punto de rocío” y en este punto (teóricamente, ya que en la práctica la deposición comienza un poco antes) comienza a formarse condensación. No podemos bajar a lo largo de una línea recta vertical (como antes), porque en este punto la “capacidad de carga” del aire a una temperatura de +9,5°C es máxima. Pero necesitamos enfriar el aire a +5°C, por lo que continuamos moviéndonos a lo largo de la línea de humedad relativa (que se muestra en la figura siguiente) hasta llegar a una línea recta inclinada de +5°C. Como resultado, nuestro punto final estaba en la intersección de la línea de temperatura de +5°C y la línea de humedad relativa del 100%. Veamos cuánto vapor queda en nuestro aire: 5,4 gramos en un kilogramo de aire. Y se liberaron los 2,6 gramos restantes. Nuestro aire se ha vuelto seco.(para ampliar la imagen, haga clic y luego haga clic nuevamente)
Otros procesos que se pueden realizar con aire mediante diversos dispositivos (deshumidificación, enfriamiento, humidificación, calentamiento...) se pueden encontrar en los libros de texto.
Además del punto de rocío, otro punto importante es la “temperatura de bulbo húmedo”. Esta temperatura se utiliza activamente en el cálculo de torres de refrigeración. A grandes rasgos, este es el punto hasta el que la temperatura de un objeto puede descender si lo envolvemos en un trapo húmedo y empezamos a “soplar” intensamente sobre él, por ejemplo, con la ayuda de un ventilador. El sistema de termorregulación humana funciona según este principio.
¿Cómo encontrar este punto? Para estos fines necesitaremos líneas de entalpía. Volvamos a nuestra cómoda habitación y encontremos el punto de intersección de la línea de temperatura +20°C y humedad relativa 50%. Desde este punto es necesario trazar una línea paralela a las líneas de entalpía hasta la línea de humedad del 100% (como en la figura siguiente). El punto de intersección de la línea de entalpía y la línea de humedad relativa será el punto del termómetro húmedo. En nuestro caso, desde este punto podemos saber qué hay en nuestra habitación, por lo que podemos enfriar el objeto a una temperatura de +14°C.(para ampliar la imagen, haga clic y luego haga clic nuevamente)
El rayo de proceso (coeficiente angular, relación calor-humedad, ε) se construye para determinar el cambio en el aire debido a la liberación simultánea de calor y humedad por una determinada fuente. Normalmente esta fuente es una persona. Algo obvio, pero entender los procesos. diagramas de identificación ayudará a detectar un posible error aritmético, si ocurre. Por ejemplo, si traza una viga en un diagrama y, en condiciones normales y en presencia de personas, su contenido de humedad o temperatura disminuye, entonces vale la pena pensar y verificar los cálculos.
En este artículo se simplifica mucho para una mejor comprensión del diagrama en la etapa inicial de su estudio. Es necesario buscar información más precisa, más detallada y más científica en la literatura educativa.
PAG. S. En algunas fuentesEs muy conveniente determinar los parámetros del aire húmedo, así como resolver una serie de cuestiones prácticas relacionadas con el secado de diversos materiales, gráficamente utilizando usando identificación diagramas, propuestos por primera vez por el científico soviético L.K. Ramzin en 1918.
Construido para una presión barométrica de 98 kPa. En la práctica, el diagrama se puede utilizar en todos los casos de cálculo de secadores, ya que con fluctuaciones normales presión atmosférica valores i Y d cambiar poco.
Diagrama en coordenadas de identificación es una interpretación gráfica de la ecuación de entalpía del aire húmedo. Refleja la relación entre los principales parámetros del aire húmedo. Cada punto del diagrama resalta un determinado estado con parámetros muy específicos. Para encontrar cualquiera de las características del aire húmedo, basta con conocer sólo dos parámetros de su estado.
El diagrama I-d del aire húmedo se construye en un sistema de coordenadas oblicuo. En el eje de ordenadas hacia arriba y hacia abajo desde el punto cero (i = 0, d = 0), se trazan los valores de entalpía y las líneas i = const se trazan paralelas al eje de abscisas, es decir, en un ángulo de 135 0 a la vertical. En este caso, la isoterma de 0 o C en la región no saturada se ubica casi horizontalmente. En cuanto a la escala para medir el contenido de humedad d, por conveniencia se traslada a una línea recta horizontal que pasa por el origen de coordenadas.
La curva de presión parcial del vapor de agua también se representa en el diagrama i-d. Para ello utilice la ecuación:
Rp = B*d/(0,622 + d),
Resolviendo cuál para valores de variables de d obtenemos que, por ejemplo, para d=0 P p =0, para d=d 1 P p =P p1, para d=d 2 P p =P p2, etc. Estableciendo una determinada escala para las presiones parciales, se construye una curva P p =f(d) en la parte inferior del diagrama en un sistema rectangular de ejes de coordenadas en los puntos indicados. Después de esto, se trazan líneas curvas de humedad relativa constante (φ = const) en el diagrama i-d. La curva inferior φ = 100% caracteriza el estado del aire saturado con vapor de agua ( curva de saturación).
Además, en el diagrama i-d del aire húmedo, se dibujan líneas rectas de isotermas (t = const), que caracterizan los procesos de evaporación de la humedad, teniendo en cuenta la cantidad adicional de calor aportada por el agua que tiene una temperatura de 0 o C.
Durante el proceso de evaporación de la humedad, la entalpía del aire permanece constante, ya que el calor tomado del aire para secar los materiales regresa a él junto con la humedad evaporada, es decir, en la ecuación:
yo = yo en + d*yo p
Una disminución en el primer período será compensada por un aumento en el segundo período. En el diagrama i-d, este proceso se ejecuta a lo largo de la línea (i = const) y se llama proceso evaporación adiabática. El límite de enfriamiento del aire es la temperatura adiabática del termómetro húmedo, que se encuentra en el diagrama como la temperatura del punto en la intersección de las líneas (i = const) con la curva de saturación (φ = 100%).
O dicho de otro modo, si desde el punto A (con coordenadas i = 72 kJ/kg, d = 12,5 g/kg de aire seco, t = 40 °C, V = 0,905 m 3 /kg de aire seco. φ = 27%), liberando un cierto estado de aire húmedo, dibuja hacia abajo un haz vertical d = const, entonces representará un proceso de enfriamiento del aire sin cambiar su contenido de humedad; el valor de la humedad relativa φ aumenta gradualmente. Cuando este rayo se continúa hasta cruzar con la curva φ = 100% (punto “B” con coordenadas i = 49 kJ/kg, d = 12,5 g/kg de aire seco, t = 17,5 °C, V = 0,84 m 3 /kg de aire seco j = 100%), obtenemos la temperatura más baja t p (se llama temperatura del punto de rocío), en el que el aire con un determinado contenido de humedad d todavía puede retener vapores en forma no condensada; Una disminución adicional de la temperatura conduce a la precipitación de humedad, ya sea en estado suspendido (niebla), o en forma de rocío en las superficies de las cercas (paredes de automóviles, productos), o escarcha y nieve (tuberías del evaporador de un frigorífico). máquina).
Si el aire se puede humidificar en el estado A sin suministrar ni eliminar calor (por ejemplo, de una superficie de agua abierta), entonces el proceso caracterizado por la línea de CA se producirá sin un cambio de entalpía (i = const). Temperatura t m en la intersección de esta línea con la curva de saturación (punto “C” con coordenadas i = 72 kJ/kg, d = 19 g/kg de aire seco, t = 24 °C, V = 0,87 m 3 /kg de peso seco φ = 100%) es temperatura de bulbo húmedo.
Con i-d es conveniente analizar los procesos que ocurren al mezclar flujos de aire húmedo.
Además, para calcular los parámetros del aire acondicionado se utiliza ampliamente el diagrama i-d de aire húmedo, entendido como un conjunto de medios y métodos para influir en la temperatura y humedad del aire.