Những kiến thức cơ bản về không khí ẩm

Như vậy nhiệt độ nhiệt kế ướt của một trạng thái là nhiệt độ ứng với trạng thái bão hòa và có entanpi I bằng entanpi của trạng thái đã cho. Giữa entanpi I và nhiệt độ nhiệt kế ướt tư có mối quan hệ phụ thuộc. Trên thực tế ta có thể đo được nhiệt độ nhiệt kế ướt của trạng thái không khí hiện thời là nhiệt độ trên bề mặt thoáng của nước.

Entanpi

Entanpi của không khí ẩm bằng entanpi của không khí khô và của hơi nước chứa trong nó.

(1-9)Entanpi của không khí ẩm được tính cho 1 kg không khí khô. Ta có công thức:

I = Cpk.t + d (ro + Cph.t) kJ/kg kkk

Trong đó :

Cpk - Nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí khô Cpk = 1,005 kJ/kg.oC

Cph - Nhiệt dung riêng đẳng áp của hơi nước ở 0oC : Cph = 1,84 kJ/kg.oC

ro - Nhiệt ẩn hóa hơi của nước ở 0oC : ro = 2500 kJ/kg

(1-10)Như vậy:

I = 1,005.t + d (2500 + 1,84.t) kJ/kg kkk

Đồ thị i-d và t-d của không khí ẩm

Đồ thị i-d.

Đồ thị I-d biểu thị mối quan hệ của các đại lượng t, , I, d và pbh của không khí ẩm . Đồ thị được giáo sư L.K.Ramzin (Nga) xây dựng năm 1918 và sau đó được giáo sư Mollier (Đức) lập năm 1923. Nhờ đồ thị này ta có thể xác định được tất cả các thông số còn lại của không khí ẩm khi biết 2 thông số bất kỳ . Đồ thị I-d thường được các nước Đông Âu và Liên xô (cũ) sử dụng.

Đồ thị I-d được xây dựng ở áp suất khí quyển 745mmHg và 760mmHg.

Đồ thị gồm 2 trục I và d nghiêng với nhau một góc 135o. Mục đích xây dựng các trục nghiêng một góc 135o là nhằm làm giãn khoảng cách giữa các đường cong tham số để thuận lợi cho việc tra cứu.

Trên đồ thị này các đường I = const nghiêng với trục hoành một góc 135o, đường d = const là những đường thẳng đứng. Đối với đồ thị I-d được xây dựng theo cách trên cho thấy các đường tham số hầu như chỉ nằm trên góc 1/4 thứ nhất .Vì vậy, để hình vẽ được gọn người ta xoay trục d lại vuông góc với trục I mà vẫn giữ nguyên các đường cong như đã biểu diễn, tuy nhiên khi tra cứu entanpi I của không khí ta vẫn tra theo đường nghiêng với trục hoành một góc 135o.

Trên đồ thị I-d các đường đẳng nhiệt t=const là những đường thẳng chếch lên trên , các đường  = const là những đường cong lồi, càng lên trên khoảng cách giữa chúng càng xa. Các đường  = const không cắt nhau và không đi qua gốc toạ độ. Đi từ trên xuống dưới độ ẩm  càng tăng. Đường cong  =100% hay còn gọi là đường bão hoà ngăn cách giữa 2 vùng : Vùng chưa bão hoà và vùng ngưng kết hay còn gọi là vùng sương mù. Các điểm nằm trong vùng sương mù thường không ổn định mà có xung hướng ngưng kết bớt hơi nước và chuyển về trạng thái bão hoà .

Khi áp suất khí quyển thay đổi thì đồ thị I-d cũng thay đổi theo. Áp suất khí quyển thay đổi trong khoảng 20mmHg thì sự thay đổi đó là không đáng kể.

Trên hình 1.1 là đồ thị I-d của không khí ẩm , xây dựng ở áp suất khí quyển Bo= 760mmHg. Trên đồ thị này ở xung quanh còn có vẽ thêm các đường =const giúp cho tra cứu các sơ đồ tuần hoàn không khí trong chương 4.

Hình 1.1 : Đồ thị I-d của không khí ẩm

Đồ thị d-t.

Đồ thị d-t được các nước Anh, Mỹ , Nhật, Úc ...vv sử dụng rất nhiều

Đồ thị d-t có 2 trục d và t vuông góc với nhau , còn các đường đẳng entanpi I=const tạo thành gốc 135o so với trục t. Các đường  = const là những đường cong tương tự như trên đồ thị I-d. Có thể coi đồ thị d-t là hình ảnh của đồ thị I-d qua một gương phản chiếu.

Hình 1.2 : Đồ thị t-d của không khí ẩm

Đồ thị d-t chính là đồ thị t-d khi xoay 90o , được Carrrier xây dựng năm 1919 nên thường được gọi là đồ thị Carrier.

Trục tung là độ chứa hơi d (g/kg), bên cạnh là hệ số nhiệt hiện SHF (Sensible)

Trục hoành là nhiệt độ nhiệt kế khô t (oC)

Trên đồ thị có các đường tham số

- Đường I=const tạo với trục hoành một góc 135o. Các giá trị entanpi của không khí cho tbên cạnh đường =100%, đơn vị kJ/kg không khí khô

- Đường =const là những đường cong lõm, càng đi lên phía trên (d tăng)  càng lớn. Trên đường =100% là vùng sương mù.

- Đường thể tích riêng v = const là những đường thẳng nghiêng song song với nhau, đơn vị m3/kg không khí khô.

- Ngoài ra trên đồ thị còn có đường Ihc là đường hiệu chỉnh entanpi (sự sai lệch giữa entanpi không khí bão hoà và chưa bão hoà)

Một số quá trình cơ bản trên đồ thị i-d

Quá trình thay đổi trạng thái của không khí .

Quá trình thay đổi trạng thái của không khí ẩm từ trạng thái A (tA, A) đến B (tB, B) được biểu thị bằng đoạn thẳng AB, mủi tên chỉ chiều quá trình gọi là tia quá trình.

Đặt (IA - IB)/(dA-dB) = I/d =AB gọi là hệ số góc tia của quá trình AB

Ta hãy xét ý nghĩa hình học của hệ số AB

Ký hiệu góc giữa tia AB với đường nằm ngang là . Ta có

I = IB - IA = m.AD

d= dB - dA = n.BC

Trong đó m, n là tỉ lệ xích của các trục toạ độ.

Từ đây ta có

AB = I/d = m.AD/n.BC

AB = (tg + tg45o).m/n = (tg + 1).m/n

Như vậy trên trục toạ độ I-d có thể xác định tia AB thông qua giá trị AB . Để tiện cho việc sử dụng trên đồ thị ở ngoài biên người ta vẽ thêm các đường  = const . Các đường  = const có các tính chất sau :

- Hệ số góc tia  phản ánh hướng của quá trình AB, mỗi quá trình  có một giá trị nhất định.

- Các đường  có trị số như nhau thì song song với nhau.

- Tất cả các đường  đều đi qua góc tọa độ (I=0 và d=0).

Quá trình hòa trộn hai dòng không khí.

Trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta thường gặp các quá trình hòa trộn 2 dòng không khí ở các trạng thái khác nhau để đạt được một trạng thái cần thiết. Quá trình này gọi là quá trình hoà trộn.

Giả sử hòa trộn một lượng không khí ở trạng thái A(IA, dA) có khối lượng phần khô là LA với một lượng không khí ở trạng thái B(IB, dB) có khối lượng phần khô là LB và thu được một lượng không khí ở trạng thái C(IC, dC) có khối lượng phần khô là LC. Ta xác định các thông số của trạng thái hoà trộn C.

Ta có các phương trình:

- Cân bằng khối lượng

LC = LA + LB(1-11)

- Cân bằng ẩm

dC.LC = dA .LA + dB .LB(1-12)

- Cân bằng nhiệt

IC.LC = IA .LA + IB .LB(1-13)

Thế (a) vào (b), (c) và trừ theo vế ta có :

(IA - IC).LA = (IC - IB).LB

(dA - dC).LA = (dC - dB).LB

$\frac{I_A-I_C}{d_A-d_C}=\frac{I_C-I_B}{d_C-d_B}$ (1-14)hay :

$\frac{I_A-I_C}{I_C-I_B}=\frac{d_A-d_C}{d_C-d_B}=\frac{L_B}{L_A}$ (1-15)Từ biểu thức này ta rút ra:

- Phương trình (1-14) là các phương trình đường thẳng AC và BC, các đường thẳng này có cùng hệ số góc tia và chung điểm C nên ba điểm A, B, C thẳng hàng. Điểm C nằm trên đoạn AB.

- Theo phương trình (1-15) suy ra điểm C nằm trên AB và chia đoạn AB theo tỷ lệ LB/LA

(1-16) $I_C=I_A\text{.}\frac{L_A}{L_C}+I_B\text{.}\frac{L_B}{L_C}$ Trạng thái C được xác định như sau :

$d_C=d_A\text{.}\frac{L_A}{L_C}+d_B\text{.}\frac{L_B}{L_C}$

(1-17)

* * *