Методики построения и свойства унифицированных и индивидуальных по давлению диаграмм «энтальпия - влагосодержание» сжатого воздуха

Валерий Николаевич Диденко; Дмитрий Анатольевич Хворенков; Ильшат Индусович Фахразиев

doi:10.22213/2413-1172-2022-2-64-71

Авторы

В. Н. Диденко ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
Д. А. Хворенков ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
И. И. Фахразиев ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-2-64-71

Ключевые слова:

энтальпия, влагосодержание, воздух, давление, точка росы, температура

Аннотация

В инженерной практике при определении характеристик атмосферного воздуха широко используются I-d-диаграммы Рамзина, разработанные для некоторого среднего барометрического давления. Прямой перенос (без пересчета) характеристик с атмосферных I-d- диаграмм на сжатый воздух ведет к серьезным ошибкам. К сжатому воздуху применимы лишь индивидуальные и унифицированные по давлению I-d-диаграммы. Цель исследования - создание рабочих (до уровня алгоритмов) методик построения таких I-d-диаграмм и установление границ их применимости к воздуху в другом состоянии и при другом давлении. Для построения I-d-диаграмм сжатого воздуха используется поле атмосферной I-d-диаграммы. Влажный воздух полагается идеальным газом, энтальпия которого не зависит от давления. С атмосферной I-d-диаграммы копируются изотермы и изоэнтальпы с сохранением их масштаба. Также копируется график парциального давления водяного пара, но его масштаб изменяется пропорционально отношению давления сжатого воздуха к принятому барометрическому. В статье приведен алгоритм построения индивидуальных по давлению I-d-диаграмм с сеткой кривых постоянной относительной влажности и методика определения в заданной точке такой I-d-диаграммы относительной влажности воздуха для другого давлении. Эта методика позволяет изображать на атмосферной I-d-диаграмме кривые относительной влажности сжатого воздуха. Для практических задач с конденсацией водяного пара сжатого воздуха удобно использовать унифицированные по давлению I-d-диаграммы, отличающиеся наличием сетки кривых относительной влажности насыщенного воздуха для ряда значений давления. Поэтому в статье также приводится алгоритм построения унифицированных I-d-диаграмм и дается методика определения относительной влажности ненасыщенного воздуха при давлении P в заданной точке такой диаграммы. Представлены примеры применения данной методики.

Биографии авторов

В. Н. Диденко, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры теплоэнергетики

Д. А. Хворенков, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент кафедры теплоэнергетики

И. И. Фахразиев, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

старший преподаватель, заведующий учебной лабораторией

Библиографические ссылки

Столетие I-d-диаграммы влажного воздуха: устройство, применение, модернизация / А. Г. Аверкин, А. И. Ерёмкин, Е. Г. Ежов, Ю. А. Аверкин // Региональная архитектура и строительство. 2017. № 4 (33). С. 166-172.

Аверкин А. Г., Ерёмкин А. И., Аверкин Ю. А. К вопросу расширения области применения I-d-диаграммы влажного воздуха при создании микроклимата помещений // Sciences of Europe. 2018. № 24-2 (24). С. 40-45.

Воронова О. С., Конопацкий Е. В. Геометрическое моделирование параметров физического состояния воды и водяного пара // Вестник кибернетики. 2019. № 1 (33). С. 29-38.

Olkhovskiy D.V., Zaitsev A.V., Semin M.A. Variation of cooling efficiency of air conditioning systems in working spaces of deep mines. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2021, no. 12, pp. 110-119. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_12_0_110.

Erdogan M., Bau U., Bardow A. Benchmarking commercial adsorbents for drying air in a packed bed. Applied Thermal Engineering, 2019, vol. 160, no. 113942. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.113942.

Lowrey S., Sun Z. Experimental investigation and numerical modelling of a compact wet air-to-air plate heat exchanger. Applied Thermal Engineering, 2018, vol. 131, pp. 89-101. DOI:10.1016/j.applthermaleng.2017.11.127.

Giampieri A., Ma Z., Ling-Chin J., Bao H., Smallbone A. J., Roskilly А. Р. Liquid desiccant dehumidification and regeneration process: Advancing correlations for moisture and enthalpy effectiveness. Applied Energy, 2022, vol. 314, no. 118962. DOI: 10.1016/j.apenergy. 2022.118962.

Huang-Xi Fu, Xiao-Hua Liu. Review of the impact of liquid desiccant dehumidification on indoor air quality. Building and Environment, 2017, vol. 116, рр. 158-172. DOI:10.1016/j.buildenv.2017.02.014.

Bamimore O.T., Enibe S.O., Adedeji Paul. A. Parametric Effects On The Performance Of An Industrial Cooling Tower. Journal of Thermal Engineering, 2021, vol. 7, no. 4, рр. 905-917. DOI: 10.18186/thermal. 930791.

Риполь-Сарагоси Т. Л., Риполь-Сарагоси Л. Ф. Повышение энергоэффективности процесса адсорбционной осушки сжатого воздуха // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2019. № 3 (75). С. 135-142.

Обзор методов очистки и осушки сжатого воздуха / А. А. Подчуфаров, А. А. Жердев, А. Н. Спирина, Д. А. Лавринов, Е. М. Быценко // Холодильная техника. 2020. № 4. С. 26-31.

Демин Ю. К., Картавцев С. В. Энерго- и ресурсосбережение при осушке сжатого воздуха в компрессорной установке // Энергосбережение и водоподготовка. 2017. № 1 (105). С. 8-12.

Курзина И. А., Мещеряков Е. П. Разработка энергосберегающих технологий осушения сжатого воздуха в процессе компримирования и подготовки для использования в промышленности и на транспорте // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2017. № 9. С. 80-82. DOI: 10.17223/24135542/9/8.

Козлов В. В., Крылов П. В., Пискун Е. С. Анализ перспективных технологических схем подготовки воздуха в системах термостатирования стартовых комплексов // Инженерный журнал: наука и инновации. 2021. № 9 (117). DOI: 10.18698/2308-6033-2021-9-2111.

Балалаев А. Н., Фащевский Н. Н. Совершенствование процесса осушения сжатого воздуха при техническом обслуживании пассажирских вагонов на ПТО // Вестник Донецкой академии автомобильного транспорта. 2019. № 2. С. 55-64.

Kozlov V.V., Shadrin V.S., Podchufarov A.A. Express analysis of technological processes of compression and drying of wet air at the stages of design and operation of compressor stations. AIP Conference Proc., 2019, vol. 2141, pp. 1-11. DOI: 10.1063/1.5122079.

Dai J., fa Diao Y. Numerical analysis of transient coupled heat and moisture transfer in textile drying with porous relative impact jet. Applied Thermal Engineering, 2022, vol. 212, no. 118613. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2022.118613.

Kashif Shahzad M., Ding Y., Li Q., Xuan Y., Gao N., Chen G. Novel multifunctional open absorption heat pump system with compressed air dryer assisted preliminary flash regeneration-an industrial application. Applied Thermal Engineering, 2022, vol. 211, no. 118526. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2022.118526.

Srivatsa A., Perry Y. Li. How moisture content affects the performance of a liquid piston air compressor/expander. Journal of Energy Storage, 2018, vol. 18, рр. 121-132. DOI: 10.1016/j.est.2018.04.017.

Zhan C., Yin Y., Guo X., Jin X., Zhang X. Investigation on drying performance and alternative analysis of different liquid desiccants in compressed air drying system. Energy, 2018, vol. 165, pp. 1-9. DOI: 10.1016/j.energy.2018.09.164.