湿空气的参数图——参数图的应用
参数图的应用
(1)湿空气状态参数的确定 若已知任意两个独立的参数,就可根据Id图确定湿空气的状态,并求出其它状态参数。
设用悬挂在湿空气中的湿度计测得干球温度为80℃,湿球温度为60℃,确定此湿空气的状态点,并求其它参数。
解:先在Id图上查出t=60℃的直线与φ=100%的曲线的交点A,从A点沿I=const线向上与t=80℃线相交于一点,则B为所求的状态点。该点的热含量为461kJ/kg,湿含量为145g/kg。相对湿度0.39(39%),水蒸气分压19.8kpa;从图1-2查得湿空气密度0.91kg/m3,比容1.27m3/kg。
(2)湿空气的加热和冷却 湿空气的加热或冷却过程,是在湿含量d保持不变的情况下进行的,因此,在Id图上状态点将沿着垂线上下移动(图1-3)。设有状态点A的湿空气被加热,它的温度和热含量升高,但相对湿度减小,点A上升;冷却时点A下降,继续冷却,空气将在湿含量不变的情况下被水蒸气饱和,B点相当于饱和空气状态。空气冷却到饱和状态时(φ=100%)的温度叫露点温度(即B点温度)。如果饱和湿空气继续冷却,它的湿含量将因一部分水分的排出而减小,
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图1-3 Id图上的空气的加热与冷却
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这时状态点B将沿φ=100%线向下移动。排出的水分将以露滴的形状凝聚在冷却表面上或以雾珠的形状悬浮在空气中。
(3)水分蒸发过程 设有状态为A的空气与0℃的水相接触(水的焓为0),而与外界无热量交换,空气的φ<1,则水蒸发。此时空气供给水分蒸发的热量(汽化潜热),又被蒸发出来的水蒸气带回到空气中去,即水分蒸发前后空气的焓不变。
在热含量不变的条件下水分蒸发的过程叫绝热蒸发过程。此过程在Id图上由A点沿热含量常数线进行,直至与φ=100%线相交于一点C(图1-4)。水分绝热蒸发时,空气达到饱和状态时的温度计叫冷却极限温度,或湿球温度。注意:湿球温度是在绝对蒸发过程中出现的,是I=const
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图1-4 Id图上的蒸发过程
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线与φ=100%线交点的温度;而露点温度是在冷却过程中出现的,是d=const线与φ=100%线交点的温度。
干球温度与湿球温度之差(t-tM=Δt)称为干燥势,表示空气蒸发液态水分的能力。
绝热蒸发过程是理论上的蒸发过程,实际上被蒸发的水分温度大于0℃,其焓大于0,因此,空气在吸收从木材中蒸发出来的水蒸气的同时,其热含量将会增加。实际蒸发过程将沿着倾斜角小于I=const线而进行(AD线)。过程终点D的热含量将比开始时的A点大些。
另外,在各种干燥装置内建立有效蒸发过程时,还存在透过壳体的热损失,此时的蒸发过程将沿着倾斜角比I=const线大的A E线进行。过程终点E的热含量将比开始时的A点小些。但这种减小或实际蒸发过程的热含量增加,数值通常很小,因此,可近似认为蒸发过程为绝热过程。
(4)不同状态空气的混合过程
1)两种状态空气的混合 木材窑干过程中,常需从窑外引入新鲜空气与窑内循环空气相混合,混合过程可在Id图上绘出,并可进行相应的计算。
设状态为0(参数为Io,do)的新鲜空气Gokg,与状态为2(参数为I2,d2)的窑内循环空气
G2kg相混合。若G2/G0=n,n为混合比例系数,又称循环空气补充系数。设混合气体参数为Ic,dc,由此可得: (1-12)
(1-13)
移项得: (1-14)
(1-15)
用公式(1-14)除以(1-15)得:
(1-16)
式(1-16)是通过点Iodo及I2d2的直线方程,混合空气状态点在此直线上。
混合空气状态点的确定:若已知混合气体的湿含量dc,则可求混合比例系数n:
若已知n,则可根据公式(1-14)和(1-15)求Ic和dc:;
总之,两种状态(0点和2点)的空气混合过程,沿着02线进行,混合空气点C点把02线分成两段,两段长度的比值等于混合比例系数n,且C点靠近组分量较大的状态点,如n>1,则靠近2点。
2)三种及多种状态空气的混合 设有状态参数I1d1的空气1份(重量份),状态I2d2的空气m份,状态I3d3的空气n份相混合。求解的方法是先使1份I1d1状态的空气和m份状态为I2d2的空气相混合,混合空气的状态为Ic1dc1,份量为m+1;再使混合空气与状态为I3d3(n份)的空气相混合,得到份,参数为Ic2dc2的第二次混合气体。即采取两两混合依次图解的方法求解。
3)混合点的虚假状态与真实状态 若用上述方法求出的混合点C′位于φ=100%线的下方,那末这一点就不是真实的,而是虚假的。为了求出混合气体的真实状态,必须通过C′点引直线Ic=const向上与φ=100%线相交
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图1-5 两种状态空气的混合
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得C点,这C点才是混合气体的真实状态点。
(4)空气与蒸汽的混合 木材干燥调湿处理时及干燥硬阔叶树材时,常需向窑内喷射蒸汽以增湿。此时窑内循环空气状态I2d2为已知,混合后的状态Ic则是工艺预先指定的,蒸汽的焓I汽也已知,那未用公式(1-14)可求混合比例系数n:
若窑内循环空气量为G2 kg,则需喷入的蒸汽量为G汽 kg,
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