Во влажном воздухе
Задача 1
Определить коэффициент влаговыпадения ξвпроцессе охлаждения влажного воздуха, если уклон процесса тепловлагоассимиляции ε равен 5000 (кДж/кг влаги).
Решение задачи с помощью диаграммы H,d
Задаемся произвольной точкой на диаграмме H,d, например t1 = 20 °С и φ1 = 50 % (рис.5.3). Определяем энтальпию и влагосодержание воздуха в этом состоянии Н 1= 38 кДж/(кг с.в.) и d 1= 7,3 г/(кг с.в.). Произвольно задаемся влагосодержанием во второй точке (бóльшим или меньшим, чем значение d 1). Пусть d 2= 12 г/(кг с.в.), тогда 
.
Рис. 5.3. К решению задачи 1
Из математического определения уклона процесса (5.17) рассчитываем разность энтальпий в принятом процессе
Поскольку 
, то
На пересечении линий Н2=idem и d2 = idem определяем положение точки 2 на диаграмме H,d и значение температуры воздуха в этом состоянии t2 = 31,0 ° С (рис.5.3).
Значение коэффициента влаговыпадения в заданном процессе определяем из соотношения (5.18)
.
Аналитическое решение
Задаемся произвольным состоянием влажного воздуха, например t 1= 30 °С и φ1 = 60 %. Из соотношений (5.15) и (5.7) рассчитываем значения паросодержания и энтальпии воздуха в этом состоянии
При этом принимаем барометрическое давление В = 1 бар. Давление насыщенных паров рs = 0,042417 бар определяем по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [3] в зависимости от принятого значения температуры t 1= 30 °С.
Произвольно задаемся влагосодержанием во второй точке, пусть d2 = 13,0 г/кг с.в., тогда 
Из соотношения (5.17) рассчитываем разность энтальпий в точках 1 и 2 в заданном процессе
Так как 
, то 
Соотношение (5.7) преобразуем к виду
.
Тогда, применив это соотношение для второй точки, получим
.
Значение коэффициента влаговыпадения определим из соотношения
.
Расхождение результатов графического и аналитического решений задачи составляет 2,4 %, что допустимо, учитывая точность определения параметров влажного воздуха по диаграмме H,d.
Задача 2
Определить значения коэффициентов охлаждения η t и осушения η d влажного воздуха в воздухоохладителе, если начальные параметры воздуха t1 = 50 °С и φ1= 40 %, а конечные – Н2 = 80 кДж/(кг с.в.) и рп2 = 3,1 кПа. Рассчитать также значения коэффициента влаговыпадения ξи уклона процесса тепловлагоассимиляции воздуха ε, а также температуру поверхности воздухоохладителя. Изобразить процесс на диаграмме H-d.
Решение задачи с помощью диаграммы H,d
На пересечении линий t1 = 50 °С и φ1 =40 % находим точку 1 (рис.5.4) и определяем значения энтальпии и влагосодержания воздуха в этом состоянии: Н1 = 132,0 кДж/(кг с.в.) и d1 = 32,0 г/кг с.в. На пересечении линий Н2 =80 кДж/(кг с.в.) и рп2 =3,1 кПа находим точку 2, а затем определяем значения температуры и влагосодержания воздуха на выходе из воздухоохладителя: t2 = 28,5 °С и d2 = 20,0 г/(кг с.в.)
Рис. 5.4 К решению задачи 2
Через точки 1 и 2 проводим прямую до пересечения с линией φ = 100 %. Точка пересечения характеризует состояние влажного воздуха, равновесного с поверхностью воздухоохладителя (точка F). Определяем параметры воздуха в этой точке: температуру tf = 21 °C и влагосодержание df =15,8 г/кг с.в. По формуле (5.20), рассчитываем значение коэффициента охлаждения воздуха
.
Аналогично по (5.21) рассчитываем коэффициент осушения воздуха
.
По (5.18) и (5.17) рассчитываем коэффициент влаговыпадения и уклон процесса тепловлагоассимиляции
.
Задача 3
Определить параметры влажного воздуха в состоянии, заданном значением температуры по мокрому и сухому термометру: tм = 20 °C, и tс = 25 °C.
Решение задачи с помощью диаграммы H,d.
Рис. 5.5. К решению задачи 3
На пересечении изотермы tм =20 °C с изофитой φ = 100 % находим точку М (рис. 5.5). Из этой точки проводим прямую параллельную линиям Н = idem до пересечения с изотермой tс = 25 °C. Точка пересечения соответствует заданному состоянию влажного пара (точка 1). Определяем остальные параметры влажного воздуха в этом состоянии: энтальпия Н1 = 57 кДж/(кг с.в.); влагосодержание d1 = 12,0 г/(кг с.в.); парциальное давление водяного пара рп1 = 0,02 бар; точку росы τр= 17,5°C и относительную влажность φ 1 = 60 %.
Задача 4
Определить температуру поверхности воздухоохладителя, если параметры воздуха на входе в охладитель t1 = 40 °C и φ 1 = 60 %, а коэффициент влаговыпадения в процессе тепловлагообмена (охлаждения и осушения) ξ = 3. Изобразить процесс на диаграмме H,d.
Решение задачи с помощью диаграммы H,d
Рис. 5.6. К решению задачи 4
На пересечении изолиний t 1 = 40 °C и φ1 = 60 % находим точку 1, характеризующую состояние воздуха на входе в воздухоохладитель (рис.5.6). Определяем начальное значение энтальпии Н1 = 112,0 кДж/(кг с.в.). Задаемся произвольным значением Нх = 75,0 кДж/(кг с.в.). Тогда из соотношения (5.18) рассчитываем значение температуры tх
.
На пересечении изолиний Нх = 75,0 кДж/(кг с.в.)и tх = 27,7 °С находим точку Х. Через точки 1 и Х проводим прямую до пересечения с линией φ = 100 % (точка F). Это и будет точка, характеризующая состояние влажного воздуха, равновесного с поверхностью воздухоохладителя. Температура поверхности воздухоохладителя (t F) в этом случае равна 15,0 °С.
Задача 5
Поверхность воздухоохладителя имеет температуру tf = 25 °С, а процесс тепломассообмена при охлаждении воздуха протекает при значении ξ = 2,75.
Определить температуру точки росы t рвоздуха на входе в охладитель, если температура воздуха в этой точке по сухому термометру равна 45°С. Изобразить процесс надиаграмме H,d.
Рис.5.7. К решению задачи 5
Решение задачи с помощью диаграммы H,d
На пересечении изолиний tf = 25 °Си φ = 100 % определяем точку, характеризующую состояние влажного воздуха, равновесного с поверхностью воздухоохладителя (точка F на рис.5.7). Задаемся произвольным значением Нх>Нf, например, Н х = 100 кДж/(кг с.в.) Из соотношения (5.18) определяем температуру воздуха в этом произвольно выбранном состояния
.
На пересечении изолиний t х= 33,36 °С и Нх = 100 кДж/(кг с.в.) определяем точку Х. Через точки F и Х проводим прямую до пересечения с изолинией t1=45 °С. Это и есть точка 1, характеризующая состояние воздуха на входе в охладитель. Из точки 1 проводим прямую d1 = idem до пересечения с линией φ = 100 %. Точка пересечения этих линий и определяет точку росы воздуха, входящего в воздухоохладитель, t р = 34,0 °С.
Задача 6
Нагретая в конденсаторе паротурбинной установки циркуляционная вода охлаждается в градирне. Мелкие капли воды, получаемые при её разбрызгивании, соприкасаясь с окружающим ненасыщенным воздухом, частично испаряются и за счет этого охлаждаются.
Определить до какой предельной температуры tпр может охладиться вода в градирне, если температура воздуха равна 20 °С, а его относительная влажность φ = 50 %. Определите также каковы потери воды на каждую тонну, если вода нагревается в конденсаторе на 6 °С до температуры 33 °С, и охлаждение воды происходит только за счет её испарения.
Рис. 5.8. К решению задачи 6
Решение задачи с помощью диаграммы H,d
На пересечении изолиний t 1= 20 °С и φ1= 50 % находим точку 1, соответствующую состоянию окружающего воздуха (рис. 5.8). Точка пересечения изоэнтальпы H1=idem, проведенной через точку 1, с линией φ = 100 % определяет температуру адиабатного насыщения (температуру мокрого термометра t м). Она же является предельной температурой охлаждения воды в градирне t пр= 13,7 °С.
Потерю циркуляционной воды определим из теплового баланса: количество теплоты, выделяющийся при охлаждении 1000 кг воды на 6 °С, равно количеству теплоты, необходимой для испарения Δ G кг воды
или
,
где rs,p = 2430,2 кДж/кг – удельная теплота парообразования воды при среднем значении температуры в процессе взаимодействия её с воздухом в градирне (в процессе охлаждения) (30 °С).
Тогда 
.
Таким образом, потеря циркуляционной воды равна примерно 1 %.
