Глава 04.1 Адиабатное охлаждение воздуха

Адиабатное охлаждение воздуха происходит в том случае, когда вся теплота, необходимая для испарения влаги, поступает из окружающего воздуха, являющегося единственным источником теплоты. Процесс испа­рения (или сушки) при этом происходит по адиабате, т. е. без потерь теп­лоты и подвода ее извне.

Воздух, отдавая теплоту, охлаждается и одновременно поглощает пары влаги, в результате чего происходит увеличение его влагосодержания и относительной влажности ф.

Температура испаряющейся влаги при этом постепенно устанавливается постоянной, носит название температуры мокрого термометра и обозначается t_м. 

Адиабатная разность температур воздуха и испаряющейся влаги t_c-t_м, не зависящая от посторонних тепловых влияний и скоростей пото­ка, характеризует способность воздуха поглощать (или испарять) влагу и носит названия потенциала сушки "Е". Эта разность по мере испарения влаги уменьшается и становится равной нулю при температуре воздуха, равной t_м. При этом процесс испарения влаги полностью прекращается. Следова­тельно, температура мокрого термометра t_м является температурой возду­ха, соответствующей его насыщению в адиабатических условиях. Поэтому ее называют также пределом адиабатного охлаждения воздуха.

На принципе адиабатного испарения основан прибор, называемый психрометром, служащий для определения относительной влажности воз­духа по показаниям сухого и мокрого термометров, помещенных в поток исследуемого воздуха. Сухой термометр представляет собой обычный ртутный термометр, а мокрый отличается от него тем, что его ртутный ша­рик покрывается материей (марлей или батистом), непрерывно смачивае­мой водой. Температура, показываемая мокрым термометром психромет­ра, всегда немного выше истинной температуры мокрого термометра за счет подвода теплоты излучением, теплопроводностью и ряда других при­чин. Ошибку в показаниях мокрого термометра можно уменьшить, обер­нув выступающий столбик ртути смоченной материей (защитив тем самым его от излучения) и сообщив потоку воздуха, омывающему психрометр, бблыпую скорость. При увеличении скорости движения воздуха возрастает скорость испарения, увеличивается расход на испарение воды; и дополни­тельный поток теплоты, создающий ошибку в показаниях мокрого термо­метра, становится относительно малым по сравнению с затратой теплоты на испарение. Таким образом, при увеличении скорости движения воздуха ошибка в показаниях мокрого термометра резко уменьшается.

Экспериментально показано, что в неподвижном воздухе значение ошибки составляет 14,5 % замеренной психометрической разницы. С уве­личением скорости эта ошибка быстро уменьшается и при скорости 1,5-2 м/с становится меньше 1 %.

Процессы смешения воздуха различных состояний в I, d-диаграмме представляют большой интерес, так как большинство установок для кон­диционирования воздуха и  сушилок работает по принципу многократной циркуляции, при которой свежий воздух смешивается с некоторой частью отработавшего воздуха, и эта смесь вновь поступает в аппарат.

Смешение воздуха различных параметров показано на рис. 1.3,б. Влажный воздух в состоянии А, имеющий массу G₁, кг, и параметры d₁ и i₁, смешивается с воздухом в состоянии В, имеющим массу G₂ и парамет­ры d₂ и i₂, т. е.