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 G₁ (кг) влажного воздуха с параметрами J₁, d₁ и G₂ (кг) влажного воздуха с параметрами J₂, d₂ (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×d₁ + G_с2×d₂ = (G_с1 + G_c2)×d₃,

Рисунок.

где d₃ - влагосодержание смеси.

Аналогично можно записать уравнение для теплового баланса:

G_с1×J₁ + G_с2×J₂ = (G_с1 + G_c2)×J₃,

где J₃ - энтальпия смеси.

Представим два последних выражения в виде:

G_с1(J₁ - J₃) = G_с2 (J₃ - J₂);

G_с1(d₁ - d₃) = G_с2 (d₃ - d₂).

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 J₃ и d₃ - 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 Dd = d'₆ – d₆ - 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 Dd обычно очень мала, в практических расчетах последним слагаемым можно пренебречь и считать, что J₆ = J'₆.