Цель работы. Выработка практических навыков определения параметров воздуха в конкретном помещении до, после и в процессе его вентиляции наружным воздухом.
Общие указания. Для обеспечения сохранности груза в грузовом помещении необходимо предотвратить возможность конденсации влаги на грузе, на ограждениях помещения, создать оптимальные температурно-влажностные условия для груза.
Универсальные сухогрузные суда и портовые склады общего назначения, как правило, не имеют специальных систем обработки вентиляционного (наружного) воздуха. Практически единственным средством регулирования тепло-влажностных параметров в грузовых помещениях является вентиляция их необработанным наружным воздухом.
Возможность и целесообразность вентиляции зависит от параметров наружного воздуха и их соотношения с параметрами системы «груз – трюм (склад) – воздух». Для решения любых вопросов связанные с состоянием такой системы необходимо оперативно и с достаточной точностью определять ее параметры. Наиболее динамичной составляющей этой системы является воздух, и определение его параметров имеет основное значение.
Основными приборами для определения параметров воздуха в помещениях являются термометры и гигрометры.
Гигрометр показывает относительную влажность воздуха (j), принцип его действия основан на изменении линейного размера волоса при изменении влажности. Он прост в обращении и использовании, но его периодически необходимо калибровать при помощи измерений относительной влажности психрометром.
Определение j при помощи психрометра основано на разности температур смоченного (влажного) и сухого термометров этого прибора. Эта разность обеспечивается за счет снижения температуры смоченного термометра из-за испарения влаги с его поверхности. Чем меньше j, тем интенсивней испарение и больше разность температур. Принцип действия психрометра основан на физических законах, поэтому точность его измерений зависит только от точности и качества его изготовления.
Для измерения температуры воздуха в основном используют жидкостные термометры. При использовании психрометра его не смоченный (сухой) термометр может также служить для измерения температуры воздуха.
Существует несколько диаграмм зависимости температуры, относительной влажности и точки росы, но наиболее удобно пользоваться t-t диаграммой влажного воздуха. Использование t-t диаграммы (рис. 33) позволяе т определить точку росы, калибровать (проверять точность измерения) гигрометры, определять парциальное давление пара.
Поэтому основой для определения параметров воздуха по показаниям психрометра, является t-t диаграмма.
На поле диаграммы (рис. 33) под углом 45° проведены градуированные прямые (цена деления 1°С) насыщенного паром воздуха (j = 100 %). Параллельно им, через промежутки влево, нанесены наклонные прямые линии меньшого значения относительной влажности.
От этих градуированных линий через каждый градус проведены:
горизонтально влево – прямые линии температуры воздуха (сухого или обыкновенного термометра);
вверх и влево – кривые линии температур смоченного (влажного) термометра;
вертикально вверх и вниз – прямые линии, которые примыкают к замыкающим (ограничивающим) поле диаграммы сверху и снизу градуированным горизонтальными прямым линиям точек росы t. Точка росы (t) это такая температура, при которой достигается 100 % относительная влажность (воздух максимально насыщен паром) и начинается конденсация влаги (выпадает роса).
Ниже поля диаграммы расположена градуированная горизонтальная прямая линия парциального давления водяного пара (e, h).
Относительная влажность j = 100 % является погранично й, при которой начинается процесс конденсации. Относительная влажность не может быть более 100 %, и если температура воздуха или предмета меньше t, то происходит конденсация избыточной (более 100 %) влаги в воздухе или на предмете.
Конденсация влаги в воздухе происходит из-за наличия в нем микроскопических взвешенных твердых частиц различного происхождения. Такие частицы в воздухе являются центрами конденсации или кристаллизации (образование снежинок).
Влага из воздуха выпадает на поверхности п редметов, которые имеет температуру равную или меньше t воздуха.
Все построения на t-t диаграмме производятся «мысленно » (не рисуются), так как любые построения и отметки пачкают диаграмму, что может привести ее в полную негодность для работы.
Значения с t-t диаграммы необходимо снимать с максимально возможной точностью.
Порядок выполнения работы. Работа состоит из пяти задач. В соответствии с заданным вариантом определяем для каждой задачи:
температуру сухого термометра психрометра tc, °С;
Рис. 33. t-t диаграмма влажного воздуха
температуру влажного термометра психрометра, tвл °С;
температуру воздуха снаружи (tн) и в складе (tск), °С;
температуру ограждений склада (tо) и груза (tгр), °С;
относительную влажность воздух в помещении (j), %;
относительную влажность воздух снаружи (jн) и в складе (jск), %;
пропорции воздуха снаружи (Nн) и воздуха в складе (Nск).
Задача 1. При помощи психрометра определены температура сухого термометра tс и смоченного (влажного) tвл. На основании этих данных по t-t диаграмме необходимо определить относительную влажность j, точку росы t, упругость (парциальное давление) водяного пара в миллиметрах ртутного столба h и в миллибарах e.
Находим шкалу температур (наклонная градуированная прямая линия (рис. 34, а, линия 1)) на которой находятся оба значения – tс и tвл. От точки tвл проводим кривую линию вверх налево (рис. 34, а, линия 3), а от точки tс проводим горизонтально налево прямую линию (рис. 34, а, линия 2) до пересечения линий tс и tвл.
Рис. 34. Пример порядка построений на t-t диаграмме
Когда точка пересечения tс и tвл лежит на наклонной прямой линии (рис. 34, а, линия 4), находим величину j (%), как значение, указанное на этой линии. Если же точка пересечения tс и tвл не лежит на наклонной линии, то величина j находится интерполяцией ближайших значений j, между которыми она находится. Т. е. мысленно проводится наклонная линия (рис. 34, а, линия 4), с необходимым значением j.
Из точки пересечения опускаем вертикальную линию (рис. 34, а, линия 5) до пересечения со шкалами t, h, e и снимаем их значения.
Задача 2. Заданы tс (tвл) и j, необходимо найти t, h, e.
Находим шкалу температур (рис. 34, а, линия 1) на которой находится значение tс (tвл).
Если задано tвл, то от точки tвл проводим кривую линию вверх налево (рис. 34, а, линия 3) до пересечения с наклонной прямой линией j (рис. 34, а, линия 4).
Если задано tс, то от точки tс проводим горизонтально налево прямую линию (рис. 34, а, линия 2) до пересечения с наклонной прямой линией j (рис. 34, а, линия 4).
Из точки пересечения опускаем вертикальную линию (рис. 34, а, линия 5) до пересечения со шкалами t, h, e и снимаем их значения.
Задача 3. Определить, будет ли в грузовом помещении отпотевание, если его вентилировали днем воздухом с параметрами tн и jн, а ночью температура ограждений стала tо, поверхности груза – tгр.
Находим шкалу температур (рис. 34, а, линия 1) на которой находится значение tн. От точки tн проводим горизонтально налево прямую линию (рис. 34, а, линия 2) до пересечения с наклонной прямой линией jн (рис. 34, а, линия 4). Из точки пересечения опускаем вертикальную линию (рис. 34, а, линия 5) до пересечения со шкалой t и снимаем значение.
Для того чтобы сделать выводы сравниваем tо и tгр с t. Если t больше или равна одной или обеим сразу температурам в помещении (tо и tгр), то происходит выпадение влаги (отпотевание) на этом предмете (предметах). Если же t меньше – влага не выпадает.
Задача 4. Определить параметры смеси воздуха в складе (tсм, jсм, tсм, hсм, eсм) после вентилирования, если в процессе вентиляции смешали две части (Nн) наружного воздуха имеющего параметры tн и jн с тремя частями (Nск) складского воздуха с параметрами tск и jск.
На t‑t диаграмме находим шкалу температур (рис. 34, б, линия 1) на которой находится значение tн. От точки tн проводим горизонтально налево прямую линию (рис. 34, б, линия 2) до пересечения с наклонной прямой линией jн (рис. 34, б, линия 3). Обозначим эту точкой буквой «А» (рис. 34, б).
Находим шкалу температур (рис. 34, б, линия 1) на которой находится значение tск. От точки tск проводим горизонтально налево прямую линию (рис. 34, б, линия 2) до пересечения с наклонной прямой линией jск (рис. 34, б, линия 3). Обозначим эту точкой буквой «В» (рис. 34, б). Точки А и В могут меняться местами.
Эти точки соединяем прямой (рис. 34, б, прямая А – В), которую делим на пять частей (так как задана пропорция Nн = 2 к Nск = 3, что в сумме составляет 5). От точки, характеризующей наружный воздух (А), откладываем две части (рис. 34, б, отрезок 5 линии А – В) и находим точку С, которая характеризует смесь. Откладывать необходимую пропорцию можно и от точки В. Тогда от точки, характеризующей складской воздух (В), откладываем три части (рис. 34, б, отрезок 6 линии А – В) и находим точку С.
Для точки С находим ближайшую наклонную прямую линию j (рис. 34, б, линия 3) и определяем величину jсм. От точки С проводим горизонтально направо прямую линию (рис. 34, б, линия 2) до пересечения с наклонной прямой шкалы температур (рис. 34, б, линия 1) на которой находится значение tсм. Из точки С опускаем вертикальную линию (рис. 34, б, линия 7) до пересечения со шкалами t, h, e и снимаем значения tсм, hсм, eсм.
Задача 5. Определить, будет ли происходить парообразование от смешивания наружного воздуха с воздухом в помещении, если заданы значения tн, jн и tск, jск, а отношение смешиваемых пропорций наружного воздуха Nн и воздуха в помещении Nск.
На t‑t диаграмме находим шкалу температур (рис. 34, б, линия 1) на которой находится значение tн. От точки tн проводим горизонтально налево прямую линию (рис. 34, б, линия 2) до пересечения с наклонной прямой линией jн (рис. 34, б, линия 3). Обозначим эту точкой буквой «А» (рис. 34, б). Из точки А опускаем вертикальную линию (рис. 34, б, линия 7) до пересечения со шкалой е и снимаем значения ен.
Находим шкалу температур (рис. 34, б, линия 1) на которой находится значение tск. От точки tск проводим горизонтально налево прямую линию (рис. 34, б, линия 2) до пересечения с наклонной прямой линией jск (рис. 34, б, линия 3). Обозначим эту точкой буквой «В» (рис. 34, б). Из точки В опускаем вертикальную линию (рис. 34, б, линия 7) до пересечения со шкалой е и снимаем значения еск.
Далее рассчитываем параметры смеси по выражениям:
tсм = (tн × Nн + tск × Nск) / (Nн + Nск);
есм = (ен × Nн + еск × Nск) / (Nн + Nск).
Находим шкалу температур (рис. 34, б, линия 1) на которой находится значение tсм. От точки tсм проводим горизонтально налево прямую линию (рис. 34, б, линия 2). На шкале парциальных давлений (шкале е) находим значение есм и от этой точки проводим вверх вертикальную прямую линию (рис. 34, б, линия 7) до пресечения с линией tсм.
Если точка пересечения на поле диаграммы, то парообразование не происходит. Если же точка пересечения вне поля диаграммы, то происходит парообразование (конденсация избыточной влаги в воздухе).