5.3.5. Осушение воздуха абсорбентами

Для осушения влажного воздуха с понижением энтальпии применяют жидкие поглотители влаги - абсорбенты.

Рис. 9.

Наибольшее применение в системах кондиционирования воздуха получили водные растворы солей хлористого кальция CaCl₂ + 6H₂O и хлористого лития LiCl.

Особенность указанных растворов заключается в том, что при равных температурах давление насыщенного водяного пара в пограничном слое над поверхностью раствора ниже давления насыщенного водяного пара над поверхностью воды.

Применение жидких сорбентов позволяет осуществлять непрерывную регенерацию раствора и получать осушенный воздух относительно низкой температуры, т.к. в контур рециркуляции раствора кроме осушителя (контактного аппарата) могут быть включены кипятильник (для восстановления концентрации раствора) и охладитель (для охлаждения раствора перед подачей его в воздухоосушитель).

Рис. 10.

Регулируя степень охлаждения жидкого сорбента, можно осушать воздух с повышением температуры (луч 1-2 рис. 10), изотермически (луч 1-3) и с понижением температуры (луч 1-4).

Изотермическое осушение влажного воздуха можно произвести при одинаковых начальных температурах воздуха и орошающего раствора. Причем расход последнего должен быть таким, чтобы теплота конденсации водяного пара и теплота разбавления незначительно повышали температуру раствора.

Для осушения воздуха с повышением температуры раствор должен иметь более высокую температуру, чем обрабатываемый воздух, однако при этом упругость водяного пара над поверхностью раствора должна быть меньше упругости водяного пара в осушаемом воздухе.

Для осушения воздуха с одновременным понижением его температуры необходимо, чтобы температура раствора была ниже, чем при изотермическом процессе.

Заметим, что абсорбенты осушают воздух не так глубоко, как твердые поглотители, например, конечное влагосодержание воздуха при применении раствора хлористого лития не менее 1 г/кг с.в.

Рис. 11.

5.3.6. Процессы смешения различных масс воздуха с разными параметрами

В системах кондиционирования 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 (рис. 11).

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

G_с =  , кг.

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

G_с1 · d₁ + G_с2 · d₂ = (G_с1 + G_с2) · d₃,

где d₃ - влагосодержание смеси.

Аналогично можно записать уравнение для теплового баланса:

G_с1 · J₁ + G_с2 · J₂ = (G_с1 + G_с2) · 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:

 и  .

Из уравнений материального и теплового баланса можно получить зависимость:

 =   = 

Аналитически значения влагосодержания и энтальпии смеси следует определять по формулам:

d₃ = 

J₃ = 

В практике кондиционирования воздуха значения G и G_с отличаются обычно на 1 ... 2 %, поэтому некоторые авторы предлагают вести построения и расчеты при смешении влажного воздуха, используя значение G, однако в некоторых случаях это может привести к значительной погрешности.

При построении процесса смешения для холодного периода года точка смеси 6' (рис. 11) может оказаться ниже кривой φ = 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.:

Q_кон. =   · t_м · c_ж,

где Δd = d'₆ - d₆ - количество выделившегося конденсата, г/кг с.в.;

t_м - температура конденсата, равная температуре мокрого термометра, °С;

c_ж - теплоемкость конденсата, кДж/кг·°С.

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

J₆ = J'₆ -   · t_м · c_ж.

Учитывая, что величина Δd обычно очень мала, в практических расчетах последним слагаемым можно пренебречь и считать, что J₆ = J'₆.