- Chế độ quét gió Chế độ ngủ
4.1.2. Trƣờng hợp nƣớc và khơng khí chuyển động cùng chiều
Xét trƣờng hợp trao đổi nhiệt ẩm giữa nƣớc có nhiệt độ ban đầu là tn, khơng khí có trạng thái A ( tA, φA) trong thiết bị trao đổi nhiệt ẩm kiểu hỗn hợp. Ở đầu ra thiết bị trao đổi nhiệt ẩm, khơng khí đạt bão hịa đạt φ = 100%, nƣớc và khơng khí có cùng nhiệt độ tnk, trạng thái khơng khí là AK đạt bão hịa.
Ta nghiên cứu sự thay đổi trạng thái khơng khí trong q trình trao đổi nhiệt ẩm dọc theo chiều dài của thiết bị. Để thấy rõ quá trình này, ta chia thiết bị trao đổi nhiệt thành k đoạn ( hình 4-1).
Trong quá trình trao đổi nhiệt ẩm, nhiệt độ nƣớc tăng từ tn đến tnk, khơng khí thay đổi trạng thái từ trạng thái ban đầu A( tA, φA) tới trạng thái bão hòa A(tnk, 100%), vì nhƣ giả thiết ở trên quá trình trao đổi là lý tƣởng và thời gian tiếp xúc là vơ cùng nên trạng thái khơng khí khi ra buồng phun có nhiệt độ bằng nhiệt độ nƣớc tnk và đạt trạng thái bão hòa với độ ẩm φ = 100%.
Hình 4.1. Trao đổi nhiệt ẩm giữa khơng khí và nước khi chuyển động cùng chiều
- Quá trình trao đổi nhiệt ẩm ở vùng 1:
Khơng khí đầu vào có trạng thái là A( tA, φA) và nƣớc có nhiệt độ tn. Do quá trình trao đổi nhiệt ẩm với các giọt nƣớc, lớp khơng khí biên tiếp xúc với các giọt nƣớc đạt trạng thái bão hòa (φ = 100%) và nhiệt độ nƣớc t=tn ( trạng thái B). Các phần tử khơng khí ở xa ngồi lớp biên coi nhƣ vẫn giữ nguyên trạng thái ban đầu A(tA, φA). Nhƣ vậy ra khỏi vùng 1, khơng khí có trạng thái A1 là hỗn hợp của hai khối khí có trạng thái A( tA, φA) và B(tn, 100%). Theo tính chất của q trình hỗn hợp, điểm A1 sẽ nằm trên đoạn AB. Do trao đổi nhiệt với khơng khí nên nhiệt độ của nƣớc đầu ra vùng 1 tăng lên và đạt giá trị tn1.
- Quá trình trao đổi nhiệt ẩm ở vùng 2:
Khơng khí đầu vào vùng 2 có trạng thái là A1 và nƣớc có nhiệt độ tn1. Bằng cách phân tích tƣơng tự ta thấy khơng khí đầu ra A2 của vùng 2 là hỗn hợp của hai khối khí có trạng thái A1 và B1(tn1, 100%). Nhƣ vậy điểm A2 nằm trên A1B1 và nhiệt độ nƣớc vùng 2 tăng lên tn2.
Cứ phân tích tƣơng tự nhƣ vậy ta thấy, khơng khí đầu ra thiết bị sẽ ở trạng thái bão hịa, có nhiệt độ nƣớc đầu ra tnk( trạng thái Ak ≡ Bk).
Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh -54- Hình 4.2. Sự thay đổi trạng thái khơng khí khi chuyển động cùng chiều với nước
Nối tất cả các điểm A. A1, A2,…Ak ta có đƣờng cong biểu thị sự thay đổi trạng thái của khơng khí trong q trình trao đổi nhiệt ẩm với nƣớc. Các điểm B. B1, B2,.. Bk tƣơng ứng là các trạng thái khơng khí trong lớp biên của các giọt nƣớc, có nhiệt độ bằng nhiệt độ nƣớc. Lớp biên đó lớn dần, đến cuối thiết bị xử lý nhiệt ẩm sẽ chiếm tồn bộ dịng khơng khí.
Nhƣ vậy, q trình thay đổi trạng thái của khơng khí thực tế là một đƣờng cong. Đối với thiết bị trao đổi nhiệt ẩm kiểu song song cùng chiều nó là đƣờng cong lõm. Tùy thuộc nhiệt độ nƣớc đầu ra mà dung ẩm của khơng khí có thể tăng hoặc giảm. Nếu nhiệt độ nƣớc đầu ra lớn hơn nhiệt độ đọng sƣơng của khơng khí đầu vào thì dung ẩm của khơng khí tăng, tức là có một lƣợng hơi ẩm khuếch tán vào khơng khí và ngƣợc lại. Khi chuyển động song song cùng chiều, khả năng làm tăng dung ẩm rất lớn do nhiệt độ nƣớc tăng dần và nhiệt độ nƣớc đầu ra có nhiều khả năng lớn hơn nhiệt độ đọng sƣơng. Do độ chênh nhiệt độ giữa nƣớc và khơng khí khơng q lớn và ngƣời ta chỉ chú trọng đến trạng thái cuối quá trình xử lý nên thƣờng biểu diễn quá trình thay đổi trạng thái của khơng khí theo đƣờng thẳng. Mặt khác do q trình trao đổi nhiệt ẩm khơng đạt lý tƣởng, thời gian tiếp xúc là hữu hạn nên độ ẩm của khơng khí đầu ra chỉ đạt tới điểm O nào đó mà khơng đạt tới điểm B.
Ngƣời ta nhận thấy quá trình thay đổi trạng thái của khơng khí cũng xảy ra tƣơng tự khi nó trao đổi nhiệt ẩm với thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt.