Moljēra jeb I-d diagramma piemēros (sausināšana, mitrināšana)

Gaisa sausināšana.

b). Vēl gaisa sausināšanu panāk, laižot gaisu caur materiāliem, kuri adsorbē ūdens tvaiku (aktivizētais silīcijs, u.c.). Tā, ka gaisa apstrādes procesā siltums no gaisa netiek ne pievadīts, ne atņemts, tad tas notiek pie nemainīgas entalpijas (I).

Piemērs iz dzīves. Nepieciešams sausināt gaisu. Āra gaisa parametri – temperatūra t = 20°C, relatīvais mitrums φ = 50%. Lai darbotos tehnoloģiskā iekārta, gaisa mitrumam telpā jābūt φ = 20%.

Tātad vēlreiz – mums nepieciešams sausināt, kontaktējot gaisu ar adsorbentu. Tas nozīmē, ka nekur netiek ne pievadīts, ne atņemts siltums. Process pārvietosies nevis un augšu (sildīšanā) vai leju(dzesēšanā), bet pa entalpijas I asi, t.i. pie nemainīgas entalpijas I.

Stāvokli Moljēra diagrammā attēloju augstāk.  punkts 1 raksturo ieņemtā gaisa parametrus, punkts 2 – telpā ieplūstošā gaisa parametrus. Gaisa relatīvais mitrums φ ir samazinājies (50% ->20%), tāpat arī gaisa mitruma saturs d (~0,0073kg/kg -> 0,0044kg/kg), taču temperatūra t ir pieaugusi (20°C -> 27°C). Varam aprēķināt, cik kondensāta izdalīsies no ieņemtā gaisa pie dažādas gaisa plūsmas.

Gk (kondensāta apjoms, l/s) = G (gaisa plūsma, m³/s) * 1,2 (koeficients) * Δd (sākuma un beigu gaisu mitruma saturs, kg/kg).

Ja gaisa plūsma 0,1 m³/s -> Gk = 0,1 * 1,2 * (0,0073 – 0,0044) = 0,00035 l/s = 1,25 l/h

Ja gaisa plūsma 1 m³/s -> Gk = 1 * 1,2 * (0,0073 – 0,0044) = 0,0035 l/s = 12,5 l/h

Ja gaisa plūsma 10 m³/s -> Gk = 10 * 1,2 * (0,0073 – 0,0044) = 0,035 l/s = 125 l/h

Mitruma satura starpība Δd ir atkarīga no tā, cik biezs ir adsorbenta slānis un cik ātri gaiss caur to izplūst. Protams, ka nekas dabā nav konstants, t.i., no āra ieņemtā gaisa parametri visu laiku mainās. Darbinot kaut kādu tehnoloģisko agregātu darbiniekiem būs vienalga, cik kondensāta aizies kanalizācijā, viņiem būs svarīgi šajā gadījumā nodrošināt tieši gaisa relatīvo mitrumu φ = 20% robežās. Jo precīzāku ciparu viņi gribēs, jo dārgāku kondicionēšanas agregātu vajadzēs.

Gaisa mitrināšana.

Gaisa mitrināšanu veic, izsmidzinot gaisa plūsmā ūdens pilienus vai ļaujot gaisa plūsmai saskarties ar atklātu ūdens virsmu.

Zemāk attēlots piemērs, kad gaisam kontaktējot ar ūdeni, kura temperatūra T_ū ir aptuveni vienāda ar mitrā termometra temperatūru T_M.

Tātad relatīvais mitrums φ un mitruma saturs d pieaug, temperatūra t samazinās, bet entalpija I paliek nemainīga (I = const) – notiek adiabātiska mitrināšana. Teorētiski gaisa mitrums var pieaugt līdz φ = 100%, bet praktiski φ < 100%. Mitruma starpība Δd ir atkarīga no tā, cik liela ir gaisa un ūdens kontakta virsma un ilgums.

Ja kontaktējošā ūdens sākuma temperatūra Tū > T_M, tad gaisa entalpija I pieaugs (Process 1-2). Ja, savukārt, Tū < T_M – samazināsies (Process 1-3). Situācijas katīt zemāk.

Lai paaugstinātu gaisa entalpiju no I₁ līdz I₂, gaisam ar ūdeni jāpievada siltuma daudzums

Q = G * 1,2 * (I₂ – I₁),

bet lai pazeminātu tā entalpiju no I₁ līdz I3 – jāatņem siltuma daudzums

Q = G * 1,2 * (I₁ – I₃).

Kad gaiss kontaktē ar ūdens tvaiku, gaisa mitrināšana notiek pe nemainīgas temperatūras t (t = const), pieaugot entalpijai I. Šādu procesu sauc par izotermisku mitrināšanas procesu. Šāds process tiek attēlots ar taisni, kas vilkta no punkta 1, kurš raksturo gaisa sākuma stāvokli, līdz krustpunktam ar robežlīniju φ = 100% punktā 2. Tas attēlots zemāk.

Kā redzams pēc diagrammas, gaisa mitruma saturs d pieaug, tāpat arī relatīvais mitrums.

Kontaktējot gaisu ar pietiekami aukstu ūdeni, tā entalpiju I var pazemināt līdz I₂ (attēlā zemāk), pie kuras gaisa mitruma saturs d paliek nemainīgs (o,oo5 kg/kg), lai gan joprojām būs saskarē ar ūdeni. Pie vēl zemākas temperatūras t gaisa entalpiju I var pazemināt līdz I₃ un tā mitruma saturs var samazināties par Δd (d₂ – d₃), tātad notiks gaisa sausināšana.

Moljēra diagrammas programmu variet atrast šeit: http://www.ivprodukt.se/Documents/IVProdukt/Documents/Mollier%20chart%202.1b.exe