Процессы смешения различных масс воздуха с разными параметрами

В системах кондиционирования и вентиляции очень часто осуществляется смешение двух потоков воздуха с различными начальными параметрами. Предположим, что смешиваются G ₁ (кг) влажного воздуха с параметрами J ₁, d ₁ и G ₂ (кг) влажного воздуха с параметрами J ₂, d ₂ (рисунок).

В общем случае, количество сухого воздуха G _c (кг), содержащегося в G (кг) влажного воздуха может быть выражено отношением:

, кг.

Тогда, баланс влаги, участвующей в процессе смешения, имеет вид:

G _с1× d ₁ + G _с2× d ₂ = (G _с1 + G _c2)× d ₃,

Рисунок.

где d ₃ - влагосодержание смеси.

Аналогично можно записать уравнение для теплового баланса:

G _с1× J ₁ + G _с2× J ₂ = (G _с1 + G _c2)× J ₃,

где J ₃ - энтальпия смеси.

Представим два последних выражения в виде:

G _с1(J ₁ - J ₃) = G _с2 (J ₃ - J ₂);

G _с1(d ₁ - d ₃) = G _с2 (d ₃ - d ₂).

Разделив первое уравнение на второе, получим:

.

В координатной сетке J и d это выражение представляет собой уравнение прямой, проходящей через заданные точки 1 и 2. Величины J ₃ и d ₃ - координаты точки смеси 3, лежащей на прямой 1-2.

Положение точки 3 на прямой 1-2 определяют путем деления отрезка 1-2 на части в отношении:

.

Из уравнений материального и теплового баланса можно получить зависимость:

.

Аналитически значения влагосодержания и энтальпии смеси следует определять по формулам:

;

.

При построении процесса смешения для холодного периода года точка смеси 6' (рисунок) может оказаться ниже кривой j = 100%, т.е. процесс смешения сопровождается конденсацией части содержащегося в смеси водяного пара.

Вместе со сконденсировавшимся водяным паром из воздуха уйдет часть тепла, равная Q_кон.:

,

где D d = d '₆ – d ₆ - количество выделившегося конденсата, г/кг с.в.;

t _м - температура конденсата, равная температуре мокрого термометра, °С;

с _ж - теплоемкость конденсата, кДж/кг×°С.

Из теплового баланса следует, что энтальпия воздуха после выпадения конденсата уменьшается, т.е.:

.

Учитывая, что величина D d обычно очень мала, в практических расчетах последним слагаемым можно пренебречь и считать, что J ₆ = J '₆.