I-d діаграма для початківців (ID діаграма стану вологого повітря для чайників) - cool_oracool - LiveJournal. Мікроклімат в камері вирощування гливи Основні властивості вологого повітря

2018-05-15

В радянських часів в підручниках з вентиляції та кондиціювання, а також в середовищі інженерів-проектувальників і наладчиків i-d-діаграма зазвичай іменувалася як «діаграма Рамзина» - на честь Леоніда Костянтиновича Рамзина, великого радянського учёноготеплотехніка, науково-технічна діяльність якого була багатогранна і охоплювала широке коло наукових питань теплотехніки. У той же час в більшості західних країн вона завжди носила назву «діаграма Молье» ...

i-d-діаграма як досконалий інструмент

27 червня 2018 року минає 70 років від дня смерті Леоніда Костянтиновича Рамзина, великого радянського вченого теплотехніка, науково-технічна діяльність якого була багатогранна і охоплювала широке коло наукових питань теплотехніки: теорії проектування теплосилових і електричних станцій, аеродинамічного та гідродинамічного розрахунку котельних установок, горіння і випромінювання палива в топках, теорії сушильного процесу, а також вирішення багатьох практичних проблем, наприклад, ефективне використання підмосковного вугілля в якості палива. До дослідів Рамзина даний вугілля вважався незручним для використання.

Одна з численних робіт Рамзина була присвячена питанню змішування сухого повітря і водяної пари. Аналітичний розрахунок взаємодії сухого повітря і водяної пари являє собою досить складну математичну задачу. але існує i-d-діаграма. Її застосування спрощує розрахунок так само, як i-s-діаграма знижує трудомісткість розрахунку парових турбін і інших парових машин.

Сьогодні роботу проектувальника або інженера-наладчика з кондиціонування повітря важко уявити без використання i-d-діаграми. З її допомогою можна графічно представити і розрахувати процеси обробки повітря, визначити потужність холодильних установок, детально проаналізувати процес сушіння матеріалів, визначити стан вологого повітря на кожній стадії його обробки. Діаграма дозволяє швидко і наочно розрахувати повітрообмін приміщення, визначити потребу кондиціонерів в холоді або теплоті, виміряти витрату конденсату при роботі воздухоохладителя, вирахувати потреби витрачається води при адіабатні охолодженні, визначити температуру точки роси або температуру мокрого термометра.

За радянських часів в підручниках з вентиляції та кондиціювання, а також в середовищі інженерів-проектувальників і наладчиків i-d-діаграма зазвичай іменувалася як «діаграма Рамзина». У той же час в ряді західних країн - Німеччини, Швеції, Фінляндії та багатьох інших - вона завжди носила назву «діаграма Молье». З плином часу технічні можливості i-d-діаграми постійно розширювалися й удосконалювалися. Сьогодні завдяки їй проводяться розрахунки станів вологого повітря в умовах змінного тиску, перенасиченого вологою повітря, в області туманів, поблизу поверхні льоду і т.д. .

Вперше повідомлення про i-d-діаграмі з'явилося в 1923 році в одному з німецьких журналів. Автором статті був відомий в Німеччині вчений Ріхард Молье. Минуло кілька років, і раптом в 1927 році в журналі Всесоюзного теплотехнічного інституту з'явилася стаття директора інституту професора Рамзина, в якій він, практично повторюючи i-d-діаграму з німецького журналу і всі наведені там аналітичні викладки Молье, оголошує себе автором цієї діаграми. Рамзин пояснює це тим, що ще в квітні 1918 року він в Москві на двох публічних лекціях в Політехнічному суспільстві демонстрував подібну діаграму, яка в кінці 1918 року була видана Тепловим комітетом Політехнічного суспільства в літографованому вигляді. У такому вигляді, пише Рамзин, діаграма в 1920 році широко застосовувалася їм в МВТУ як навчальний посібник при читанні лекцій.

Сучасним шанувальникам професора Рамзина хотілося б вірити, що він був першим в розробці діаграми, тому в 2012 році група викладачів кафедри теплогазопостачання та вентиляції Московської державної академії комунального господарства і будівництва спробувала в різних архівах відшукати документи, що підтверджують викладені Рамзіна факти першості. На жаль, ніяких прояснюють матеріалів за період 1918-1926 років в доступним викладачам архівів виявити не вдалося.

Правда, слід зазначити, що період творчої діяльності Рамзина припав на важкий для країни час, і якісь ротопрінтние видання, а також чернетки лекцій по діаграмі могли бути втрачені, хоча інші його наукові розробки, навіть рукописні, добре збереглися.

ніхто з колишніх студентів професора Рамзина, крім М. Ю. Лур'є, також не залишив ніяких відомостей про діаграмі. Тільки інженер Лур'є, як керівник сушильної лабораторії Всесоюзного теплотехнічного інституту, підтримав і доповнив свого начальника - професора Рамзина - в статті, вміщеній в одному і тому ж з ним журналі ОТІ за 1927 рік.

При розрахунку параметрів вологого повітря обидва автори, Л. К. Рамзін і Ріхард Молье, з достатнім ступенем точності вважали, що до вологого повітря можна застосувати закони ідеальних газів. Тоді за законом Дальтона барометричний тиск вологого повітря можна уявити як суму парціальних тисків сухого повітря і водяної пари. А рішення системи рівнянь Клайперона для сухого повітря і водяної пари дозволяє встановити, що вологовміст повітря при даному барометричному тиску залежить тільки від парціального тиску водяної пари.

Діаграма як Молье, так і Рамзина побудована в косокутній системі координат з кутом 135 ° між осями ентальпії і вмісту вологи і базується на рівнянні ентальпії вологого повітря, віднесеної до 1 кг сухого повітря: i \u003d i c + i п d, де i c і i п - ентальпія сухого повітря і водяної пари, відповідно, кДж / кг; d - вологовміст повітря, кг / кг.

Згідно з даними Молье і Рамзина, відносна вологість повітря являє собою відношення маси водяної пари в 1 м³ вологого повітря до максимально можливої \u200b\u200bмасі водяної пари в тому ж обсязі цього повітря при тій же самій температурі. Або ж, приблизно, відносну вологість можна представити як відношення парціального тиску пари в повітрі в ненасиченому стані до парціального тиску пари в тому ж повітрі в насиченому стані.

На підставі наведених вище теоретичних передумов в системі косокутних координат і була складена i-d-діаграма для певного барометричного тиску.

По осі ординат відкладені значення ентальпії, по осі абсцис, спрямованої під кутом 135 ° до ординате, - значення влагосодержание сухого повітря, а також нанесені лінії температури, вологовмісту, ентальпії, відносної вологості, дана шкала парціального тиску водяної пари.

Як зазначалося вище, i-d-діаграмма була складена для певного барометричного тиску вологого повітря. Якщо ж барометричний тиск змінюється, то на діаграмі лінії влагосодержания і ізотерм зберігаються на своїх місцях, але значення ліній відносної вологості змінюються пропорційно барометричному тиску. Так, наприклад, якщо барометричний тиск повітря зменшиться в два рази, то на i-d-діаграмі на лінії відносної вологості 100% слід написати вологість 50%.

Біографія Ріхарда Молье підтверджує, що i-d-діаграмма була не першою складеної ним розрахункової діаграмою. Він народився 30 листопада 1863 року в італійському місті Трієсті, який входив в багатонаціональну Австрійську імперію, керовану Габсбурзької монархією. Його батько, Едуард Молье, спочатку був судновим інженером, потім став директором і співвласником місцевої машинобудівної фабрики. Мати, уроджена фон Дік, відбувалася родом з аристократичної сім'ї з міста Мюнхена.

Закінчивши в 1882 році в Трієсті з відзнакою гімназію, Ріхард Молье почав вчитися спочатку в університеті в місті Грац, а потім перевівся в Мюнхенський технічний університет, Де багато уваги приділяв математиці і фізиці. Улюбленими його викладачами були професори Моріс Шретер і Карл фон Лінде. Після успішного завершення навчання в університеті і короткою інженерної практики на підприємстві свого батька Ріхард Молье в 1890 році в Мюнхенському університеті був зарахований асистентом Моріса Шретера. Його перша наукова робота в 1892 році під керівництвом Моріса Шретера була пов'язана з побудовою теплових діаграм для курсу теорії машин. Через три роки Молье захистив докторську дисертацію, присвячену питанням ентропії пара.

З самого початку інтереси Ріхарда Молье були зосереджені на властивостях термодинамічних систем і можливості достовірного уявлення теоретичних розробок у вигляді графіків і діаграм. Багато колег вважали його чистим теоретиком, оскільки замість проведення власних експериментів він спирався в своїх дослідженнях на емпіричні дані інших. Але насправді він був таким собі «сполучною ланкою» між теоретиками (Рудольф Клаузіус, Дж. У. Гіббс і ін.) І практичними інженерами. У 1873 році Гіббс в якості альтернативи аналітичним розрахункам запропонував t-s-діаграмму, на якій цикл Карно перетворювався в простій прямокутник, завдяки чому з'явилася можливість легко оцінювати ступінь апроксимації реальних термодинамічних процесів по відношенню до ідеальних. Для цієї ж діаграми в 1902 році Молье запропонував використовувати поняття «ентальпії» - такої собі функції стану, яка в той час була ще маловідома. Термін «ентальпія» був раніше за пропозицією голландського фізика і хіміка Гейке Камерлінг-Оннес (лауреата Нобелівської премії з фізики 1913 року) вперше введений в практику теплових розрахунків Гиббсом. Подібно «ентропії» (цей термін був запропонований в 1865 році Клаузиусом), ентальпія є абстрактним властивістю, яке не може бути безпосередньо виміряно.

Значна перевага цього поняття полягає в тому, що воно дозволяє описувати зміна енергії термодинамічної середовища без урахування відмінності між теплотою і роботою. Використовуючи цю функцію стану, Молье запропонував в 1904 році діаграму, яка відображатиме взаємозв'язок ентальпії і ентропії. У нашій країні вона відома як i-s-діаграма. Ця діаграма, зберігаючи більшість достоїнств t-s-діаграмми, дає деякі додаткові можливості, дозволяє дивно просто ілюструвати сутність як першого, так і другого законів термодинаміки. Вкладаючи зусилля в широкомасштабну реорганізацію термодинамічної практики, Ріхард Молье розробив цілу систему термодинамічних розрахунків, заснованих на використанні поняття ентальпії. За базу для цих розрахунків він використовував різні графіки та діаграми властивостей пара і ряду холодоагентів.

У 1905 році німецький дослідник Мюллер для наочного вивчення процесів обробки вологого повітря побудував діаграму в прямокутній системі координат з температури і ентальпії. Ріхард Молье в 1923 році удосконалив цю діаграму, зробивши її косокутній з осями ентальпії і вмісту вологи. У такому вигляді діаграма практично і дожила до наших днів. За своє життя Молье опублікував результати ряду важливих досліджень з питань термодинаміки, виховав цілу плеяду видатних вчених. Його учні, такі як Вільгельм Нуссельта, Рудольф Планк і інші, зробили ряд фундаментальних відкриттів в області термодинаміки. Помер Ріхард Молье в 1935 році.

Л. К. Рамзін був на 24 роки молодший Молье. Біографія його цікава і трагічна. Вона тісно пов'язана з політичною та економічною історією нашої країни. Він народився 14 жовтня 1887 року в селі Соснівка Тамбовської області. Його батьки, Парасковія Іванівна і Костянтин Пилипович, були вчителями земської школи. Закінчивши Тамбовську гімназію із золотою медаллю, Рамзин вступив до Вищого Імператорська технічне училище (пізніше МВТУ, зараз МГТУ). Ще будучи студентом, він бере участь в наукових роботах під керівництвом професора В. І. Гриневецького. У 1914 році він, з відзнакою закінчивши навчання і отримавши диплом інженера-механіка, був залишений в училище для наукової і викладацької роботи. Не минуло й п'яти років, як ім'я Л. К. Рамзина стало згадуватися в одному ряду з такими відомими російськими вченими-теплотехніки, як В. І. Гриневецький та К. В. Кірш.

У 1920 році Рамзин обирається професором МВТУ, де завідує кафедрами «Паливо, топки та котельні установки» і «Теплові станції». У 1921 році він стає членом Держплану країни і залучається до роботи над планом ГОЕРЛО, де внесок його був виключно вагою. Одночасно Рамзин є активним організатором створення теплотехнічного інституту (ОТІ), директором якого був з 1921 по 1930 роки, а також його науковим керівником з 1944 по 1948 роки. У 1927 році він призначається членом Всесоюзної ради народного господарства (ВРНГ), масштабно займається питаннями теплопостачання та електрифікації всієї країни, виїжджає в важливі закордонні відрядження: в Англію, Бельгію, Німеччину, Чехословаччину, США.

Але ситуація в кінці 1920-х років в країні загострюється. Після смерті Леніна різко загострюється боротьба за владу між Сталіним і Троцьким. Ворогуючі сторони заглиблюються в нетрі антагоністичних суперечок, заклинаючи один одного ім'ям Леніна. Троцький, як народний комісар оборони, має на своєму боці армію, його підтримують профспілки на чолі з їх лідером М. П. Томський, який виступає проти сталінського плану підпорядкування профспілок партії, захищаючи автономію профспілкового руху. На стороні Троцького практично вся російська інтелігенція, яка незадоволена господарськими невдачами і розрухою в країні, де переміг більшовизму.

Ситуація сприяє планам Льва Троцького: в керівництві країною намітилися розбіжності між Сталіним, Зінов'євим і Каменєвим, вмирає головний ворог Троцького - Дзержинський. Але Троцький в цей час не використовує свої переваги. Противники, користуючись його нерішучістю, в 1925 році знімають його з поста народного комісара оборони, позбавляючи контролю над Червоною армією. Через деякий час Томського звільняють від керівництва профспілками.

Спроба Троцького 7 листопада 1927 року, в день святкування десятиліття Жовтневої революції, вивести на вулиці Москви своїх прихильників не вдалася.

А становище в країні продовжує погіршуватися. Провали і невдачі соціально-економічної політики в країні змушують партійне керівництво СРСР перекласти провину за зриви темпів індустріалізації і колективізації на «шкідників» з числа «класових ворогів».

До кінця 1920-х років промислове обладнання, що залишилося в країні ще з царських часів, яке пережило революцію, громадянську війну і господарську розруху, знаходилося в жалюгідному стані. Результатом цього стало збільшує в країні число аварій і катастроф: у вугільній промисловості, на транспорті, в міському господарстві і інших областях. А раз є катастрофи, то повинні бути і винуватці. Вихід був знайдений: у всіх неприємностях, що відбуваються в країні, винна технічна інтелігенція - шкідники-інженери. Ті самі, які всіма силами намагалися цих неприємностей не допускати. Інженерів почали судити.

Першим було гучне «Шахтинська справа» 1928 року, потім послідували процеси по наркомату шляхів сполучення і золоторудної промисловості.

Настала черга «справи Промпартії» - великого судового процесу за сфабрикованими матеріалами у справі про шкідництво в 1925-1930 роках в промисловості і на транспорті, нібито задуманої і виконаної антирадянської підпільної організацією, відомою під назвами «Союз інженерних організацій», «Рада Союзу інженерних організацій »,« Промислова партія ».

За даними слідства, до складу центрального комітету «Промпартії» входили інженери: П. І. Пальчінскій, який був розстріляний за вироком колегії ОГПУ по справі про шкідництво в золотоплатиновому промисловості, Л. Г. Рабинович, який був засуджений за «Шахтинська справі», і С. А. Хренніков, який помер під час слідства. Після них главою «Промпартії» був оголошений професор Л. К. Рамзін.

І ось в листопаді 1930 року в Москві, в Колонному залі Будинку Союзів, спеціальне судове присутність Верховного Ради СРСР під головуванням прокурора А. Я. Вишинського починає відкрите слухання у справі контрреволюційної організації «Союзу інженерних організацій» ( «Промислова партія»), центр керівництва і фінансування якої нібито знаходився в Парижі і складався з колишніх російських капіталістів: Нобеля, Манташева, Третьякова, Рябушинського та інших. Головним обвинувачем на суді виступає Н. В. Криленко.

На лаві підсудних вісім чоловік: керівники відділів Держплану, найбільших підприємств і учбових закладів, Професора академій та інститутів, включаючи Рамзина. Звинувачення стверджує, що «Промпартії» планувала державний переворот, що обвинувачені навіть розподіляли посади в майбутньому уряді - наприклад, на пост міністра промисловості і торгівлі планувався мільйонер Павло Рябушинський, з яким Рамзин, перебуваючи у закордонному відрядженні в Парижі, нібито вів таємні переговори. Після публікації обвинувального висновку іноземні газети повідомляли, що Рябушинский помер ще в 1924 році, задовго до можливого контакту з Рамзіна, але такі повідомлення не бентежили слідство.

Цей процес відрізнявся від безлічі інших тим, що державний обвинувач Криленко грав тут не саму головну роль, Ніяких документальних підтверджень він не міг уявити, так як їх не було в природі. Фактично, головним обвинувачем став сам Рамзин, який зізнався у всіх пред'явлених йому звинуваченнях, а також підтвердив участь всіх обвинувачених в контрреволюційних діях. Фактично, Рамзин з'явився автором звинувачень своїх товаришів.

Як показують відкриті архіви, Сталін уважно стежив за ходом судового процесу. Ось що він пише в середині жовтня 1930 році начальнику ОГПУ В. Р. Менжинського: « Мої пропозиції: зробити одним з найважливіших вузлових пунктів в показаннях верхівки ТКП "Промпартії" і особливо Рамзина питання про інтервенцію і терміни інтервенції ... необхідно залучити до справи інших членів ЦК "Промпартії" і допитати їх суворо про те ж, давши їм прочитати показання Рамзина ...».

Всі визнання Рамзина були покладені в основу обвинувального висновку. На суді всі обвинувачені зізналися у всіх злочинах, які їм були пред'явлені, аж до зв'язку з французьким прем'єром Пуанкаре. Глава французького уряду виступив зі спростуванням, яке навіть було опубліковано в газеті «Правда» і оголошено на процесі, але наслідком ця заява була залучена до справи як заяву відомого противника комунізму, що доводить існування змови. П'ятьох обвинувачених, в тому числі Рамзина, засудили до розстрілу, потім замінений на десять років таборів, інших трьох - до восьми років таборів. Всі вони були відправлені відбувати покарання, і всі вони, крім Рамзина, загинули в таборах. Рамзіна ж була надана можливість повернутися в Москву і в ув'язненні продовжити свою роботу з розрахунку і конструюванню прямоточного котла великої потужності.

Для реалізації цього проекту в Москві на базі Бутирській в'язниці в районі нинішньої Автозаводській вулиці було створено «Особливе конструкторське бюро прямоточного котлобудування »(одна з перших« шарашек »), де під керівництвом Рамзина із залученням вільних фахівців з міста велися конструкторські роботи. До речі, одним з залучених до цієї роботи вільних інженерів був майбутній професор МІСД імені В. В. Куйбишева М. М. Щоголєв.

І ось 22 грудня 1933 року прямоточний котел Рамзина, виготовлений на Невському машинобудівному заводі ім. Леніна, продуктивністю 200 тонн пари на годину, що має робочий тиск 130 атм і температуру 500 ° C, був введений в експлуатацію в Москві на ТЕЦ-ВТІ (нині «ТЕЦ-9»). Кілька аналогічних котелень по проекту Рамзина було побудовано в інших районах. У 1936 році Рамзина повністю звільнили. Він став завідувати новоствореної кафедри котлобудування в Московському енергетичному інституті, а також був призначений науковим керівником ОТІ. Влада нагородила Рамзина сталінською премією першого ступеня, орденами Леніна і Трудового Червоного Прапора. У той час такі нагороди дуже високо цінувалися.

ВАК СРСР присудив Л. К. Рамзін вчений ступінь доктора технічних наук без захисту дисертації.

Однак громадськість не пробачила Рамзіна його поведінки на суді. Навколо нього виникла крижана стіна, багато колег не подавали йому руки. У 1944 році він за рекомендацією відділу науки ЦК ВКП (б) був висунутий в члени-кореспонденти АН СРСР. На таємному голосуванні в Академії він отримав 24 голоси «проти» і лише один «за». Рамзин був повністю зломлений, морально знищений, життя для нього закінчилася. Помер він в 1948 році.

Порівнюючи наукові розробки та біографії цих двох вчених, які працювали практично в один час, можна припустити, що i-d-діаграма для розрахунку параметрів вологого повітря, швидше за все, була народжена на німецькій землі. Дивує те, що професор Рамзин став претендувати на авторство i-d-діаграми тільки через чотири роки після появи статті Ріхарда Молье, хоча завжди уважно стежив за новою технічною літературою, в тому числі іноземної. У травні 1923 року на засіданні теплотехнічного секції Політехнічного товариства при Всесоюзній асоціації інженерів він навіть виступав з науковою доповіддю про свою поїздку до Німеччини. Будучи в курсі робіт німецьких вчених, Рамзин, ймовірно, хотів використовувати їх у себе на батьківщині. Можливо, що у нього були спроби паралельно вести аналогічні науково-практичні роботи в МВТУ в цій області. Але жодної заявочної статті по i-d-діаграмме в архівах поки не виявлено. Збереглися чернетки його лекцій з теплосилового станціям, по випробуванню різних паливних матеріалів, по економіці конденсаційних установок і т.д. І жодної, навіть чорновий записи по i-d-діаграмме, написаної ним до 1927 року, поки не знайдено. Ось і доводиться, незважаючи на патріотичні почуття, робити висновки, що автором i-d-діаграмми є саме Ріхард Молье.

1. Нестеренко О.В., Основи термодинамічних розрахунків вентиляції і кондиціонування повітря. - М .: Вища школа, 1962.
2. Михайлівський Г.А. Термодинамічні розрахунки процесів парогазових сумішей. - М.-Л .: Машгиз, 1962.
3. Воронін Г.І., Вербі М.І. Кондиціювання повітря на літальних апаратах. - М .: Машгиз, 1965.
4. Прохоров В.І. Системи кондиціонування повітря з повітряними холодильними машинами. - М .: Стройиздат, 1980.
5. Mollier R. Ein neues. Diagramm fu? R Dampf-Luftgemische. Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure. 1923. No. 36.
6. Рамзин Л.К. Розрахунок сушарок в i-d-діаграмі. - М .: Известия теплотехнічного інституту, №1 (24). 1927.
7. Гусєв О.Ю., Єлховський А.Е., Кузьмін М.С., Павлов М.М. Загадка i-d-діаграми // АВОК, 2012. №6.
8. Лур'є М.Ю. Спосіб побудови i-d-діаграми професора Л. К. Рамзина і допоміжні таблиці для вологого повітря. - М .: Известия теплотехнічного інституту, 1927. №1 (24).
9. Удар по контрреволюції. Обвинувальний висновок у справі контрреволюційної організації Союзу інженерних організацій ( «Промислова партія»). - М.-Л., 1930.
10. Процес «Промпартії» (з 25.11.1930 по 07.12.1930). Стенограма судового процесу та матеріали, долучені до справи. - М., 1931.

Після прочитання цієї статті, рекомендую прочитати статтю про ентальпію, Приховану холодопродуктивність і визначення кількості конденсату, що утворюється в системах кондиціонування і осушення:

Доброго времени суток шановні початківці колеги!

На самому початку свого професійного шляху я натрапив на цю діаграму. При першому погляді вона може здатися страшнуватої, але якщо розібратися в головних принципах, за якими вона працює, то можна її і полюбити: D. У побуті вона називається і-д діаграма.

У даній статті я спробую просто (на пальцях) пояснити основні моменти, щоб ви потім відштовхуючись від отриманого фундаменту самостійно заглибилися в цю павутину характеристик повітря.

Приблизно так вона виглядає в підручниках. Якось моторошно стає.

Я приберу все те зайве, що не мені потрібне для мого пояснення і представлю і-д діаграму в такому вигляді:

(Для збільшення малюнка необхідно клацнути і потім ще раз клацнути по ньому)

Все одно ще не зовсім зрозуміло, що це таке. Розберемо її на 4 елементи:

Перший елемент - вологовміст (D або d). Але перш ніж я почну розмову про вологості повітря в цілому, я б хотів дещо про що з вами домовитися.

Давайте домовимося "на березі" відразу про одне поняття. Позбудемося одного міцно засів в нас (принаймні, в мене) стереотипу про те, що таке пар. З самого дитинства мені показували на киплячу каструлю або чайник і говорили, тикаючи пальцем на валить з посудини "дим": "Дивись! Ось це пар ". А коли довгі, дружать із фізикою люди, ми повинні розуміти, що "Водяна пара - газоподібний стан води . Не має кольору, Смаку і запаху ". Це всього лише, молекули H2O в газоподібному стані, яких не видно. А то що ми бачимо, Валя з чайника - це суміш води в газоподібному стані (пар) і "крапельок води в прикордонному стані між рідиною і газом", вірніше бачимо ми останнім (так само, з застереженнями, можна назвати те що ми бачимо - туманом). У підсумку ми отримуємо, що в наразі, Навколо кожного з нас знаходиться сухе повітря (суміш кисню, азоту ...) і пар (H2O).

Так ось, вологовміст говорить нам про те, скільки цього пара присутня в повітрі. На більшості і-д діаграм дана величина вимірюється в [г / кг], тобто скільки грам пара (H2O в газоподібному стані) знаходиться в одному кілограмі повітря (1 кубічний метр повітря у вашій квартирі важить близько 1,2 кілограма). У вашій квартирі для комфортних умов в 1 кілограмі повітря повинно бути 7-8 грам пара.

на і-д діаграмі влагосодержание зображується вертикальними лініями, а інформація про градації розташована в нижній частині діаграми:

(Для збільшення малюнка необхідно клацнути і потім ще раз клацнути по ньому)

Другий важливий для розуміння елемент - температура повітря (T або t). Думаю тут нічого пояснювати не потрібно. На більшості і-д діаграм дана величина вимірюється в градусах Цельсія [° C]. На і-д діаграмі температура зображується похилими лініями, а інформація про градації розташована в лівій частині діаграми:

(Для збільшення малюнка необхідно клацнути і потім ще раз клацнути по ньому)

Третій елемент ВД-діаграми - відносна вологість (φ). Відносна вологість, це як раз та вологість, про яку ми чуємо з телевізорів і радіо, коли слухаємо прогноз погоди. Вимірюється вона в процентах [%].

Виникає резонне питання: "Чим відрізняється відносна вологість від вмісту вологи?" На дане питання я відповім поетапно:

Перший етап:

Повітря здатний вміщати в себе певну кількість пара. У повітря є певна "парова вантажопідйомність". Наприклад, у вашій кімнаті кілограм повітря може "взяти на свій борт» не більше 15 грам пара.

Припустимо, що у вашій кімнаті комфортно, і в кожному кілограмі повітря, що знаходиться у вашій кімнаті, є по 8 грам пара, а вмістити кожен кілограм повітря в себе може по 15 грам пара. У підсумку ми отримуємо, що в повітрі знаходиться 53,3% пара від максимально можливого, тобто відносна вологість повітря - 53,3%.

Другий етап:

Місткість повітря різна при різних температурах. Чим вище температура повітря, тим більше пара він може в себе вмістити, чим нижче температура, тим менше місткість.

Припустимо, що ми нагріли повітря у вашій кімнаті звичайним нагрівачем з +20 градусів до +30 градусів, але при цьому кількість пара в кожному кілограмі повітря залишилося колишнім - по 8 грам. При +30 градусах повітря може "взяти собі на борт" до 27 грам пара, в результаті в нашому нагрітому повітрі - 29,6% пара від максимально можливого, тобто відносна вологість повітря - 29,6%.

Теж саме і з охолодженням. Якщо ми охолодити повітря до +11 градусів, то ми отримаємо "вантажопідйомність" рівну 8,2 грам пара на кілограм повітря і відносну вологість рівну 97,6%.

Зауважимо, що вологи в повітрі була однакова кількість - 8 грам, а відносна вологість стрибала від 29,6% до 97,6%. Відбувалося це через стрибки температури.

Коли ви взимку чуєте про погоду по радіо, де говорять, що на вулиці мінус 20 градусів і вологість 80%, то це означає, що в повітрі близько 0,3 грамів пара. Потрапляючи до вас в квартиру це повітря нагрівається до +20 і відносна вологість такого повітря стає дорівнює 2%, а це дуже сухе повітря (насправді в квартирі взимку вологість тримається на рівні 10-30% завдяки виділенням вологи з сан-вузлів, з кухні і від людей, але що теж нижче параметрів комфорту).

Третій етап:

Що станеться, якщо ми опустимо температуру до такого рівня, коли "вантажопідйомність" повітря буде нижче, ніж кількість пара в повітрі? Наприклад, до +5 градусів, де місткість повітря дорівнює 5,5 грам / кілограм. Та частина газоподібного H2O, яка не вміщується в "кузов" (у нас це 2,5 грам), почне перетворюватися в рідину, тобто у воду. У побуті особливо добре видно цей процес, коли пітніють вікна в зв'язку з тим, що температура стекол нижче, ніж середня температура в кімнаті, на стільки що вологи стає мало місця в повітрі і пар, перетворюючись на рідину, осідає на стеклах.

На і-д діаграмі відносна вологість зображується вигнутими лініями, а інформація про градації розташована на самих лініях:

(Для збільшення малюнка необхідно клацнути і потім ще раз клацнути по ньому)

Четвертий елемент ID діаграми - ентальпія (I або i). У ентальпії закладена енергетична складова тепловлажностного стану повітря. При подальшому вивченні (за межами цієї статті, наприклад в моїй статті про ентальпію ) варто звернути на неї особливу увагу, коли мова заходитиме про осушенні і зволоженні повітря. Але поки що особливої \u200b\u200bуваги на цьому елементі ми загострювати не будемо. Вимірюється ентальпія в [кДж / кг]. На і-д діаграмі ентальпія зображується похилими лініями, а інформація про градації розташована на самому графіку (або зліва і у верхній частині діаграми).

I-d-діаграма вологого повітря була розроблена російським ученим, професором Л.К. Рамзіна в 1918 р На заході аналогом I-d-діаграми є діаграма Молье або Психрометричний діаграма. I-d-діаграма застосовується в розрахунках систем кондиціонування повітря, вентиляції та опалення і дозволяє швидко визначити всі параметри повітрообміну в приміщенні.

I-d-діаграма вологого повітря графічно пов'язує всі параметри, що визначають тепловлажностной стан повітря: ентальпію, вологовміст, температуру, відносну вологість, парціальний тиск водяної пари. Використання діаграми дозволяє наочно відобразити вентиляційний процес, уникаючи складних обчислень за формулами.

Основні властивості вологого повітря

навколишній нас атмосферне повітря є сумішшю сухого повітря з водяною парою. Цю суміш називають вологим повітрям. Вологе повітря оцінюють за такими основними параметрами:

• Температура повітря по сухому термометру tc, ° C - характеризує ступінь його нагрівання;
• Температура повітря по мокрому термометру tм, ° C - температура, до якої потрібно охолодити повітря, щоб він став насиченим при збереженні початкової ентальпії повітря;
• Температура точки роси повітря tp, ° C - температура, до якої потрібно охолодити ненасичений повітря, щоб він став насиченим при збереженні постійного вологовмісту;
• Вологовміст повітря d, г / кг - це кількість водяної пари в г (або кг), що припадає на 1 кг сухої частини вологого повітря;
• Відносна вологість повітря j,% - характеризує ступінь насиченості повітря водяними парами. Це відношення маси водяної пари, що містяться в повітрі, до максимально можливої \u200b\u200bїх масі в повітрі при тих же умовах, тобто температурі і тиску, і виражене у відсотках;
• Насичене стан вологого повітря - стан, при якому повітря насичене водяними парами до межі, для нього j \u003d 100%;
• Абсолютна вологість повітря е, кг / м 3 - це кількість водяної пари в г, що містяться в 1 м 3 вологого повітря. чисельно абсолютна вологість повітря дорівнює щільності вологого повітря;
• Питома ентальпія вологого повітря I, кДж / кг - кількість теплоти, необхідне для нагрівання від 0 ° С до даної температури такої кількості вологого повітря, суха частина якого має масу 1 кг. Ентальпія вологого повітря складається з ентальпії сухої його частини і ентальпії водяної пари;
• Питома теплоємність вологого повітря з, кДж / (кг.К) - теплота, яку треба затратити на один кілограм вологого повітря, щоб підвищити температуру його на один градус Кельвіна;
• Парціальний тиск водяної пари Рп, Па - тиск, під яким знаходяться водяні пари в вологому повітрі;
• Повний барометричний тиск Рб, Па - дорівнює сумі парціальних тисків водяної пари і сухого повітря (відповідно до закону Дальтона).

Опис I-d-діаграми

По осі ординат діаграми відкладені значення ентальпії I, кДж / кг сухої частини повітря, по осі абсцис, спрямованої під кутом 135 ° до осі I, відкладені значення вологовмісту d, г / кг сухої частини повітря. Поле діаграми розбите лініями постійних значень ентальпії I \u003d const і вологовмісту d \u003d const. На нього нанесені також лінії постійних значень температури t \u003d const, які не паралельні між собою: чим вище температура вологого повітря, тим більше відхиляються вгору його ізотерми. Крім ліній постійних значень I, d, t, на поле діаграми нанесені лінії постійних значень відносної вологості повітря φ \u003d const. У нижній частині I-d-діаграми розташована крива, що має самостійну вісь ординат. Вона пов'язує влагосодержание d, г / кг, з пружністю водяної пари Рп, кПа. Вісь ординат цього графіка є шкалою парціального тиску водяної пари Рп. Все поле діаграми розділене лінією j \u003d 100% на дві частини. Вище цієї лінії розташована область ненасиченого вологого повітря. Лінія j \u003d 100% відповідає стану повітря, насиченого водяними парами. Нижче розташована область пересичені стану повітря (область туману). Кожна точка на I-d-діаграмі відповідає певному тепловлажностной станом Лінія на I-d-діаграмі відповідає процесу тепловологісної обробки повітря. Загальний вигляд I-d-діаграми вологого повітря представлений нижче у вкладеному файлі PDF придатний для друку в форматах А3 і А4.

Побудова процесів обробки повітря в системах кондиціонування і вентиляції на I-d-діаграмі.

Процеси нагрівання, охолодження і змішування повітря

На I-d-діаграмі вологого повітря процеси нагрівання та охолодження повітря зображуються променями по лінії d-const (рис. 2).

Мал. 2. Процеси сухого нагріву і охолодження повітря на I-d-діаграмі:

• В_1, В_2, - сухий нагрів;
• В_1, В_3 - сухе охолодження;
• В_1, В_4, В_5 - охолодження з осушенням повітря.

Процеси сухого нагріву і сухого охолодження повітря на практиці здійснюють, застосовуючи теплообмінники (повітронагрівачі, калорифери, повітроохолоджувачі).

Якщо вологе повітря в теплообміннику охолоджується нижче точки роси, то процес охолодження супроводжується випаданням конденсату з повітря на поверхні теплообмінника, і охолодження повітря супроводжується його осушенням.

I-d діаграма вологого повітря - діаграма, широко використовувана в розрахунках систем вентиляції, кондиціонування, осушення та інших процесів, пов'язаних зі зміною стану вологого повітря. Вперше була складена в 1918 році радянським інженером-теплотехніком Леонід Костянтинович Рамзін.

Різні I-d діаграми

I-d діаграма вологого повітря (Діаграма Рамзина):

збільшити

збільшити

збільшити

збільшити

опис діаграми

I-d-діаграма вологого повітря графічно пов'язує всі параметри, що визначають тепловлажностной стан повітря: ентальпію, вологовміст, температуру, відносну вологість, парціальний тиск водяної пари. Діаграма побудована в косокутній системі координат, що дозволяє розширити область ненасиченого вологого повітря і робить діаграму зручною для графічних побудов. По осі ординат діаграми відкладені значення ентальпії I, кДж / кг сухої частини повітря, по осі абсцис, спрямованої під кутом 135 ° до осі I, відкладені значення вологовмісту d, г / кг сухої частини повітря.

Поле діаграми розбите лініями постійних значень ентальпії I \u003d const і вологовмісту d \u003d const. На нього нанесені також лінії постійних значень температури t \u003d const, які не паралельні між собою - чим вище температура вологого повітря, тим більше відхиляються вгору його ізотерми. Крім ліній постійних значень I, d, t, на поле діаграми нанесені лінії постійних значень відносної вологості повітря φ \u003d const. У нижній частині I-d-діаграми розташована крива, що має самостійну вісь ординат. Вона пов'язує влагосодержание d, г / кг, з пружністю водяної пари Рп, кПа. Вісь ординат цього графіка є шкалою парціального тиску водяної пари Рп.

Визначати параметри вологого повітря, а також вирішувати ряд практичних питань, пов'язаних з сушінням різних матеріалів, вельми зручно графічним шляхом з допомогою i-d діаграми, вперше запропонованим радянським вченим Л. К. Рамзін в 1918 році.

Будується для барометричного тиску 98 кПа. Практично діаграмою можна користуватися в усіх випадках розрахунку сушарок, так як при звичайних коливаннях атмосферного тиску значення i і d змінюються мало.

діаграма в координатах i-d являє собою графічну інтерпретацію рівняння ентальпії вологого повітря. Вона відображає зв'язок основних параметрів вологого повітря. Кожна точка на діаграмі виділяє деякий стан з цілком певними параметрами. Для знаходження будь-який з характеристик вологого повітря досить знати тільки два параметри його стану.

I-d діаграма вологого повітря побудована в косокутній системі координат. На осі ординат вгору і вниз від нульової точки (i \u003d 0, d \u003d 0) відкладають значення ентальпії і проводять лінії i \u003d const паралельно осі абсцис, тобто під кутом 135 0 до вертикалі. При цьому ізотерма 0 ° С в ненасиченої області розташовується майже горизонтально. Що ж стосується масштабу для відліку влагосодержания d, то для зручності його зносять на горизонтальну пряму, що проходить через початок координат.

На i-d діаграму наносять також криву парціального тиску водяної пари. З цією метою використовують рівняння:

Р п \u003d В * d / (0,622 + d),

Hешая яке для змінних значень d отримуємо, що, наприклад при d \u003d 0 Р п \u003d 0, при d \u003d d 1 Р п \u003d Р п1, при d \u003d d 2 Р п \u003d Р п2 і т.д. Переймаючись певним масштабом для парціальних тисків, в нижній частині діаграми в прямокутній системі осей координат за вказаними точкам будують криву Р п \u003d f (d). Після цього на i-d діаграму наносять криві лінії постійної відносної вологості (φ \u003d const). Нижня крива φ \u003d 100% характеризує стан повітря, насиченого водяною парою ( крива насичення).

Також на i-d діаграмі вологого повітря будуються прямі лінії ізотерм (t \u003d const), що характеризують процеси випаровування вологи з урахуванням додаткової кількості теплоти, що вноситься водою, що має температуру 0 о С.

В процесі випаровування вологи ентальпія повітря залишається постійною, так як теплота, що відбирається від повітря для підсушування матеріалів, повертається назад до нього разом з испаренной вологою, тобто в рівнянні:

i \u003d i в + d * i п

Зменшення першого доданка буде компенсуватися збільшенням другого доданка. На i-d діаграмі цей процес проходить по лінії (i \u003d const) і носить умовну назву процесу адиабатного випаровування. Межею охолодження повітря є адіабатне температура мокрого термометра, яку знаходять на діаграмі як температуру точки на перетині ліній (i \u003d const) з кривою насичення (φ \u003d 100%).

Або іншими словами, якщо з точки А (з координатами i \u003d 72 кДж / кг, d \u003d 12,5 г / кг сух. Пов., T \u003d 40 ° C, V \u003d 0,905 м 3 / кг сух. Віз. Φ \u003d 27%), що виділяє деякий стан вологого повітря, провести вниз вертикальний промінь d \u003d const, то він буде являти собою процес охолодження повітря без зміни його вмісту вологи; значення ж відносної вологості φ при цьому поступово наростає. При продовженні цього променя до перетину з кривою φ \u003d 100% (точка "В" з координатами i \u003d 49 кДж / кг, d \u003d 12,5 г / кг сух. Пов., T \u003d 17,5 ° C, V \u003d 0 , 84 м 3 / кг сух. віз. j \u003d 100%), ми отримуємо найменшу температуру tp (вона називається температурою точки роси), При якій повітря з даними влагосодержанием d ще здатний зберігати пари в неконденсоване вигляді; подальше зниження температури призводить до випадання вологи або у зважений стан (туман), або у вигляді роси на поверхнях огороджень (стінах вагона, продуктах), або інею і снігу (трубах випарника холодильної машини).

Якщо повітря в стані А зволожувати без підведення або відведення тепла (наприклад, з відкритої водної поверхні), то процес характеризується лінією АС, буде відбуватися без зміни ентальпії (i \u003d const). Температура t м на перетині цієї лінії з кривою насичення (точка "С" з координатами i \u003d 72 кДж / кг, d \u003d 19 г / кг сух. Пов., T \u003d 24 ° C, V \u003d 0,87 м 3 / кг сухий. віз. φ \u003d 100%) і є температура мокрого термометра.

За допомогою i-d зручно аналізувати процеси, що відбуваються при змішуванні потоків вологого повітря.

Також i-d діаграма вологого повітря широко застосовується для розрахунків параметрів кондиціонування повітря, під яким розуміють сукупність засобів і способів впливу на температуру і вологість повітря.