I-d діаграма для початківців (ID діаграма стану вологого повітря для чайників) - cool_oracool

Для багатьох грибників знайомі вирази «точка роси» та «зловити конденсат на примордіях».

Давайте розберемо природу цього явища та як його уникнути.

Зі шкільного курсу фізики та власного досвіду всі знають, що коли на вулиці досить різко холодає, то можливе утворення туману та випадання роси. І коли мова заходить про конденсат, більшість уявляє собі це явище так: якщо досягнуто точки роси, то з примордій цівками буде стікати вода від конденсату або на грибах, що ростуть, будуть видно краплі (саме з краплями асоціюється слово «роса»). Однак, у більшості випадків, конденсат утворюється у вигляді тонкої, практично не видимої водяної плівки, яка дуже швидко випаровується і не відчувається навіть на дотик. Тому багато хто дивується: у чому ж небезпека цього явища, якщо його навіть не видно?

Таких небезпек дві:

так як воно відбувається практично непомітно для ока, неможливо оцінити, скільки разів на день примордії, що ростуть, покривалися такою плівкою, і яку шкоду вона їм завдала.

Саме через цю «непомітність» багато грибників не надають значення самому явищу випадання конденсату, не розуміють важливості його наслідків для формування якості грибів та їхньої врожайності.

Водяна плівка, яка повністю покриває поверхню примордій та молодих грибів, не дає випаровуватися волозі, яка накопичується в клітинах поверхневого шару грибного капелюшка. Конденсат виникає через стрибки температури в камері вирощування (подробиці – нижче). Коли температура вирівнюється, тонкий шар конденсату з поверхні капелюшка випаровується і тільки потім починає випаровуватися волога з тіла самої гливи. Якщо вода в клітинах грибного капелюшка застоюється досить довго, то клітини починають відмирати. Тривалий (або короткочасний, але періодичний) вплив водяної плівки настільки гальмує випаровування власної вологи грибних тіл, що примордії та молоді гриби розміром до 1 см у діаметрі гинуть.

Коли примордії стають жовтими, м'якими як вата, з них тече при натисканні, грибники зазвичай списують все на «бактеріоз» або «поганий міцелій». Але, як правило, така загибель пов'язана з розвитком вторинних інфекцій (бактеріальних або грибкових), що розвиваються на примордіях та грибах, що загинули від наслідків впливу конденсату.

Звідки виникає конденсат, і якими мають бути коливання температури, щоб настала точка роси?

Для відповіді звернемося до діаграми Мольє. Вона була придумана для вирішення завдань графічним способомзамість громіздких формул.

Ми розглянемо найпростішу ситуацію.

Уявимо, що вологість в камері залишається незмінною, але з якихось причин починає падати температура (наприклад, теплообмінник надходить вода з температурою нижче звичайної).

Допустимо, температура повітря в камері 15 град і вологість – 89%. На діаграмі Мольє це синя точка А, до якої від цифри 15 привела помаранчева пряма. Якщо цю пряму продовжити вгору, то ми побачимо, що вміст вологи в цьому випадку складе 9,5 грам водяної пари в 1 м³ повітря.

Т.к. ми припустили, що вологість змінюється, тобто. кількість води у повітрі не змінилася, то коли температура опуститься всього на 1 градус, вологість становитиме вже 95%, при 13,5 – 98%.

Якщо опустити вниз від точки А пряму (червоного кольору), то при перетині з кривою вологості 100% (це і є точка роси) отримаємо точку Б. Провівши горизонтальну пряму до осі температур побачимо, що конденсат почне випадати при температурі 13,2.

Що нам дає цей приклад?

Ми бачимо, що зниження температури в зоні формування молодих друзів всього на 1,8 градуса може спричинити явище конденсації вологи. Випадатиме роса саме на примордії, так вони завжди мають температуру на 1 градус нижче, ніж у камері – через постійне випаровування власної вологи з поверхні капелюшка.

Звичайно, в реальній ситуації, якщо з повітроводу виходить повітря нижче на два градуси, то воно поєднується з більш теплим повітряму камері та вологість підвищується не до 100%, а в діапазоні від 95 до 98%.

Але, необхідно відзначити, що крім коливань температури в реальній камері вирощування ми маємо ще форсунки зволоження, які постачають вологу з надлишком, у зв'язку з чим вміст вологи теж змінюється.

В результаті холодне повітря може бути пересичене водяними парами, і при змішуванні на виході з повітроводу опиниться в області туманоутворення. Так як ідеального розподілу повітряних потоків не буває, будь-яке зміщення потоку може призвести до того, що саме біля примордя, що росте, утворюється та сама зона роси, яка його загубить. При цьому примордій, що росте поряд, може не потрапити під вплив цієї зони, і конденсат на ньому не випаде.

Найсумніше в цій ситуації те, що, як правило, датчики висять тільки в камері, а не в повітроводах. Тому більшість грибів навіть не підозрюють про те, що в їх камері існують такі коливання мікрокліматичних параметрів. Холодне повітря, виходячи з повітроводу, поєднується з великим об'ємом повітря в приміщенні, і до датчика приходить повітря з «усередненими значеннями» по камері, а для грибів важливий комфортний мікроклімат саме в зоні їх зростання!

Ще більш непередбачуваною ситуація щодо випадання конденсату стає, коли форсунки зволоження знаходяться не в самих повітроводах, а розвішані по камері. Тоді повітря, що заходить, може підсушувати гриби, а форсунки, що раптово включилися, — утворити на капелюшку суцільну водяну плівку.

З усього цього випливають важливі висновки:

1. Навіть незначні коливання температури 1,5-2 градуси можуть спричинити утворення конденсату та загибель грибів.

2. Якщо у вас немає можливості уникнути коливань мікроклімату, то доведеться опускати вологість до найнижчих із можливих значень (при температурі +15 градусів вологість повинна бути не менше 80-83%), тоді менше ймовірності, що станеться повне насичення повітря вологою при зниженні температури.

3. Якщо в камері більшість примордій вже пройшли стадію флоксу*, і мають розміри більше 1-1,5 см, то небезпека загибелі грибів від конденсату зменшується у зв'язку зі зростанням капелюшка і відповідно площі поверхні випаровування.
Тоді вологість можна підняти до оптимальної (87-89%), щоб гриб був більш щільним і важким.

Але робити це поступово, не більше 2% на добу, тому що в результаті різкого підвищення вологості знову можна отримати явище конденсування вологи на грибах.

* Стадією флоксу називається стадія розвитку приморій, коли йде поділ на окремі грибочки, але сам примордій ще нагадує кулю. Зовні це схоже на квітку з аналогічною назвою.

4. Обов'язково наявність датчиків вологості та температури не тільки в приміщенні камери вирощування гливи, але і в зоні зростання примордій і в самих повітроводах, для фіксації температурних та вологих коливань.

5. Будь-яке зволоження повітря (як і його догрівання, і охолодження) у самій камері неприпустимо!

6. Наявність автоматики допомагає уникнути як коливань температури та вологості, і загибелі грибів з цієї причини. Програма, яка контролює та узгоджує вплив параметрів мікроклімату, має бути написана спеціально для камер зростання гливи.

I-d діаграма вологого повітря - діаграма, що широко використовується в розрахунках систем вентиляції, кондиціювання, осушення та інших процесів, пов'язаних зі зміною стану вологого повітря. Вперше було складено 1918 року радянським інженером-теплотехніком Леонідом Костянтиновичем Рамзіним.

Різні I-d діаграми

I-d діаграма вологого повітря (Діаграма Рамзіна):

Опис діаграми

I-d-діаграма вологого повітря графічно пов'язує всі параметри, що визначають тепловологий стан повітря: ентальпію, вміст вологи, температуру, відносну вологість, парціальний тиск водяної пари. Діаграма побудована в косокутній системі координат, що дозволяє розширити область ненасиченого вологого повітря та робить діаграму зручною для графічних побудов. По осі ординат діаграми відкладені значення ентальпії I, кДж/кг сухої частини повітря, осі абсцис, спрямованої під кутом 135° до осі I, відкладені значення вмісту вологи d, г/кг сухої частини повітря.

Поле діаграми розбито лініями постійних значень ентальпії I = const і вміст вологи d = const. На нього нанесені також лінії постійних значень температури t = const, які не є паралельними між собою — чим вище температура вологого повітря, тим більше відхиляються вгору його ізотерми. Крім ліній постійних значень I, d, t, поле діаграми нанесені лінії постійних значень відносної вологості повітря φ = const. У нижній частині I-d-діаграми розташована крива, що має самостійну вісь ординат. Вона зв'язує вміст вологи d, г/кг, з пружністю водяної пари pп, кПа. Вісь ординат цього графіка є шкалою парціального тиску водяної пари pп.

Після прочитання цієї статті, рекомендую прочитати статтю про ентальпію, приховану холодопродуктивність та визначення кількості конденсату, що утворюється в системах кондиціювання та осушення:

Доброго часу доби шановні колеги-початківці!

На самому початку свого професійного шляху я натрапив на цю діаграму. При першому погляді вона може здатися страшнуватою, але якщо розібратися в основних принципах, за якими вона працює, то можна її і полюбити: D. У побуті вона називається і-д діаграма.

У цій статті я спробую просто пояснити основні моменти, щоб ви потім відштовхуючись від отриманого фундаменту самостійно заглибилися в дану павутину характеристик повітря.

Приблизно так вона виглядає у підручниках. Якось моторошно стає.

Я приберу все те зайве, що не буде мені потрібним для мого пояснення і представлю діаграму в такому вигляді:

(Для збільшення малюнка необхідно клацнути і потім ще раз клацнути по ньому)

Все ще не зовсім зрозуміло, що це таке. Розберемо її на 4 елементи:

Перший елемент - вміст вологи (D або d). Але перш ніж я почну розмову про вологість повітря в цілому, я хотів би дещо з вами домовитися.

Давайте домовимося "на березі" відразу про одне поняття. Позбавимося одного стереотипу, що міцно засів у нас (принаймні, в мене) про те, що таке пара. З самого дитинства мені показували на киплячу каструлю або чайник і говорили, тикаючи пальцем на дим, що валяв із посудини: «Дивись! Ось це пара”. Але як багато людей, які дружать з фізикою, ми повинні розуміти, що “Водяна пара – газоподібний стан води. Не має кольори, смаку та запаху”. Це лише молекули H2O в газоподібному стані, яких не видно. А те що ми бачимо, що валяє з чайника - це суміш води в газоподібному стані (пар) і "краплинка води в прикордонному стані між рідиною і газом", вірніше бачимо ми останнє (так само, з застереженнями, можна назвати те, що ми бачимо - туманом). У результаті ми отримуємо, що в Наразі, навколо кожного з нас знаходиться сухе повітря (суміш кисню, азоту…) та пар (H2O).

Так ось, вміст вологи говорить нам про те, скільки цієї пари присутня в повітрі. На більшості і-д діаграм дана величина вимірюється [г/кг], тобто. скільки грам пари (H2O в газоподібному стані) знаходиться в одному кілограмі повітря (1 кубічний метр повітря у вашій квартирі важить близько 1,2 кілограма). У вашій квартирі для комфортних умов в 1 кілограмі повітря має бути 7-8 грамів пари.

На і-д діаграмі вміст вологи зображується вертикальними лініями, а інформація про градацію розташована в нижній частині діаграми:

(Для збільшення малюнка необхідно клацнути і потім ще раз клацнути по ньому)

Другий важливий розуміння елемент - температура повітря (T чи t). Думаю, тут нічого пояснювати не потрібно. На більшості і-д діаграм дана величина вимірюється градусах Цельсія [°C]. На і-д діаграмі температура зображується похилими лініями, а інформація про градацію розташована в лівій частині діаграми:

(Для збільшення малюнка необхідно клацнути і потім ще раз клацнути по ньому)

Третій елемент ІД-діаграми – відносна вологість (φ). Відносна вологість, це якраз та вологість, яку ми чуємо з телевізорів і радіо, коли слухаємо прогноз погоди. Вимірюється вона у відсотках [%].

Виникає резонне питання: "Чим відрізняється відносна вологість від вмісту вологи?" На це питання я відповім поетапно:

Перший етап:

Повітря здатне вміщати в собі певну кількість пари. У повітря є певна "парова вантажопідйомність". Наприклад, у вашій кімнаті кілограм повітря може "взяти на свій борт" не більше 15 грамів пари.

Припустимо, що у вашій кімнаті комфортно, і в кожному кілограмі повітря, що знаходиться у вашій кімнаті, є по 8 грамів пари, а вмістити кожен кілограм повітря в себе може по 15 грамів пари. У результаті отримуємо, що у повітрі перебуває 53,3% пари від максимально можливого, тобто. відносна вологість повітря – 53,3%.

Другий етап:

Місткість повітря різна за різних температур. Чим вище температура повітря, тим більше пари він може вмістити, чим нижче температура, тим менше місткість.

Припустимо, що ми нагріли повітря у вашій кімнаті звичайним нагрівачем з +20 до +30 градусів, але при цьому кількість пари в кожному кілограмі повітря залишилася колишньою - по 8 грам. При +30 градусах повітря може “взяти собі борт” до 27 грам пари, у результаті нашому нагрітому повітрі - 29,6% пари від максимально можливого, тобто. відносна вологість повітря – 29,6%.

Теж саме і з охолодженням. Якщо ми охолодимо повітря до +11 градусів, ми отримаємо “вантажопідйомність” рівну 8,2 грам пари на кілограм повітря та відносну вологість рівну 97,6%.

Зауважимо, що вологи у повітрі була однакова кількість – 8 грам, а відносна вологість стрибала від 29,6% до 97,6%. Відбувалося це через стрибки температури.

Коли ви взимку чуєте про погоду по радіо, де кажуть, що на вулиці мінус 20 градусів та вологість 80%, то це означає, що в повітрі близько 0,3 г пари. Потрапляючи до вас у квартиру це повітря нагрівається до +20 і відносна вологість такого повітря стає рівна 2%, а це дуже сухе повітря (насправді в квартирі взимку вологість тримається на рівні 10-30% завдяки виділенням вологи з сан-вузлів, кухні і від людей, але що теж нижче за параметри комфорту).

Третій етап:

Що станеться, якщо ми опустимо температуру до такого рівня, коли “вантажопідйомність” повітря буде нижчою за кількість пари в повітрі? Наприклад, до +5 градусів, де місткість повітря дорівнює 5,5 г/кілограм. Та частина газоподібного H2O, яка не вміщається в "кузов" (у нас це 2,5 г), почне перетворюватися на рідину, тобто. у воду. У побуті особливо добре видно цей процес, коли пітніють вікна у зв'язку з тим, що температура скла нижче, ніж Середня температурав кімнаті, на стільки що волозі стає мало місця в повітрі і пара, перетворюючись на рідину, осідає на шибках.

На і-д діаграмі відносна вологість зображується вигнутими лініями, а інформація про градацію розташована на самих лініях:

(Для збільшення малюнка необхідно клацнути і потім ще раз клацнути по ньому)

Четвертий елемент ID діаграми – ентальпія (I або i). В ентальпії закладена енергетична складова тепловологого стану повітря. При подальшому вивченні (за межами цієї статті, наприклад, у моїй статті про ентальпію ) варто звернути на неї особливу увагу, коли мова буде заходити про осушення та зволоження повітря. Але поки що особливої уваги на цьому елементі ми загострювати не будемо. Вимірюється ентальпія [кДж/кг]. На і-д діаграмі ентальпія зображується похилими лініями, а інформація про градацію розташована на самому графіку (або ліворуч і у верхній частині діаграми).

2018-05-15

У радянський часу підручниках з вентиляції та кондиціювання, а також у середовищі інженерів-проектувальників та наладчиків i-d-діаграма зазвичай іменувалася як «діаграма Рамзіна» - на честь Леоніда Костянтиновича Рамзіна, великого радянського вченого теплотехніка, науково-технічна діяльність якого була багатогранна наукових питань теплотехніки Водночас у більшості західних країн вона завжди мала назву «діаграма Мольє».

i-d-діаграма як досконалий інструмент

27 червня 2018 року виповнюється 70 років від дня смерті Леоніда Костянтиновича Рамзіна, великого радянського вченого теплотехніка, науково-технічна діяльність якого була багатогранна та охоплювала широке коло наукових питань теплотехніки: теорії проектування теплосилових та електричних станцій, аеродинамічного та гідродинамічного розрахунку котельних. випромінювання палива в топках, теорії сушильного процесу, а також вирішення багатьох практичних проблем, наприклад, ефективне використання підмосковного вугілля як паливо. До дослідів Рамзіна дане вугілля вважалося незручним для використання.

Одна з численних робіт Рамзіна була присвячена питанню змішування сухого повітря та водяної пари. Аналітичний розрахунок взаємодії сухого повітря і водяної пари є досить складним математичним завданням. Але існує i-d-діаграми. Її застосування полегшує розрахунок так само, як i-s-діаграма знижує трудомісткість розрахунку парових турбін та інших парових машин.

Сьогодні роботу проектувальника або інженера-наладчика з кондиціювання повітря важко уявити без використання i-d-діаграми. З її допомогою можна графічно уявити та розрахувати процеси обробки повітря, визначити потужність холодильних установок, детально проаналізувати процес сушіння матеріалів, визначити стан вологого повітря на кожній стадії його обробки. Діаграма дозволяє швидко і наочно розрахувати повітрообмін приміщення, визначити потребу кондиціонерів у холоді або теплоті, виміряти витрату конденсату при роботі охолоджувача повітря, вирахувати потрібну витрату води при адіабатному охолодженні, визначити температуру точки роси або температуру мокрого термометра.

За радянських часів у підручниках з вентиляції та кондиціювання, а також у середовищі інженерів-проектувальників та наладчиків i-d-діаграма зазвичай називалася як «діаграма Рамзіна». Водночас у низці західних країн — Німеччині, Швеції, Фінляндії та багатьох інших — вона завжди мала назву «діаграма Мольє». З часом технічні можливості i-d-діаграми постійно розширювалися та вдосконалювалися. Сьогодні завдяки ній проводяться розрахунки станів вологого повітря в умовах змінного тиску, перенасиченого вологою повітря, області туманів, поблизу поверхні льоду і т.д. .

Вперше повідомлення про i-d-діаграма з'явилася в 1923 році в одному з німецьких журналів. Автором статті був відомий у Німеччині вчений Ріхард Мольє. Минуло кілька років, і раптом у 1927 році в журналі Всесоюзного теплотехнічного інституту з'явилася стаття директора інституту професора Рамзіна, в якій він практично повторюючи i-d-діаграму з німецького журналу і всі аналітичні викладки Молье, що там наводяться, оголошує себе автором цієї діаграми. Рамзін пояснює це тим, що ще у квітні 1918 року він у Москві на двох публічних лекціях у Політехнічному товаристві демонстрував подібну діаграму, яка наприкінці 1918 року була видана Тепловим комітетом Політехнічного товариства у літографованому вигляді. У такому вигляді, пише Рамзін, діаграма в 1920 широко застосовувалася ним в МВТУ в якості навчального посібникапід час читання лекцій.

Сучасним шанувальникам професора Рамзіна хотілося б вірити, що він був першим у розробці діаграми, тому у 2012 році група викладачів кафедри теплогазопостачання та вентиляції Московської державної академіїкомунального господарства та будівництва спробувала у різних архівах відшукати документи, що підтверджують викладені Рамзіним факти першості. На жаль, жодних прояснювальних матеріалів за період 1918-1926 років у доступних викладачам архівам виявити не вдалося.

Щоправда, слід зазначити, що період творчої діяльності Рамзіна припав на важкий для країни час, і якісь ротопринтні видання, а також чернетки лекцій з діаграми могли бути втрачені, хоча решта його наукових розробок, навіть рукописні, добре збереглася.

Ніхто з колишніх студентів професора Рамзіна, крім М. Ю. Лур'є, також не залишив жодних відомостей про діаграму. Лише інженер Лур'є, як керівник сушильної лабораторії Всесоюзного теплотехнічного інституту, підтримав і доповнив свого начальника — професора Рамзіна — у статті, вміщеній в тому самому журналі ВТІ за 1927 рік.

При розрахунку параметрів вологого повітря обидва автори, Л. К. Рамзін і Ріхард Мольє, з достатньою мірою точності вважали, що до вологого повітря можна застосувати закони ідеальних газів. Тоді за законом Дальтона барометричний тиск вологого повітря можна подати як суму парціальних тисків сухого повітря та водяної пари. А рішення системи рівнянь Клайперону для сухого повітря і водяної пари дозволяє встановити, що вміст вологи при даному барометричному тиску залежить тільки від парціального тиску водяної пари.

Діаграма як Мольє, так і Рамзіна побудована в косокутній системі координат з кутом 135° між осями ентальпії та вмісту вологи і базується на рівнянні ентальпії вологого повітря, віднесеної до 1 кг сухого повітря: i = i c + iп d, де i c і iп — ентальпія сухого повітря та водяної пари, відповідно, кДж/кг; d- Вологовміст повітря, кг / кг.

Згідно з даними Молье і Рамзіна, відносна вологість повітря є відношенням маси водяної пари в 1 м³ вологого повітря до максимально можливої маси водяної пари в тому ж обсязі цього повітря при тій же температурі. Або ж, приблизно, відносну вологість можна представити як відношення парціального тиску пари в повітрі в ненасиченому стані до парціального тиску пари в тому ж повітрі в насиченому стані.

На підставі наведених вище теоретичних передумов у системі косокутних координат і було складено i-d-діаграма для певного барометричного тиску.

По осі ординат відкладені значення ентальпії, по осі абсцис, спрямованої під кутом 135° до ординати, - значення вмісту вологи сухого повітря, а також нанесені лінії температури, вмісту вологи, ентальпії, відносної вологості, дана шкала парціального тиску водяної пари.

Як зазначалося вище, i-d-Діаграма була складена для певного барометричного тиску вологого повітря. Якщо ж барометричний тиск змінюється, то на діаграмі лінії вмісту вологи і ізотерм зберігаються на своїх місцях, але значення ліній відносної вологості змінюються пропорційно барометричному тиску. Так, наприклад, якщо барометричний тиск повітря зменшиться вдвічі, то на i-d-діаграмі на лінії відносної вологості 100% слід написати вологість 50%.

Біографія Ріхарда Мольє підтверджує, що i-d-Діаграма була не першою складеною ним розрахунковою діаграмою. Він народився 30 листопада 1863 року в італійському місті Трієсті, яке входило до багатонаціональної Австрійської імперії, керованої Габсбурзькою монархією. Його батько, Едуард Мольє, спочатку був судновим інженером, потім став директором та співвласником місцевої машинобудівної фабрики. Мати, уроджена фон Дік, походила з аристократичної сім'ї з міста Мюнхена.

Закінчивши в 1882 році в Трієсті з відзнакою гімназію, Ріхард Мольє почав навчатися спочатку в університеті в місті Грац, а потім перевівся до Мюнхенського технічний університет, де багато уваги приділяв математиці та фізиці. Улюбленими його викладачами були професори Моріс Шрьотер та Карл фон Лінде. Після успішного завершення навчання в університеті та короткої інженерної практики на підприємстві свого батька Ріхард Мольє у 1890 році в Мюнхенському університеті був зарахований асистентом Моріса Шрьотера. Його перша наукова робота у 1892 році під керівництвом Моріса Шрьотера була пов'язана з побудовою теплових діаграм для курсу теорії машин. Через три роки Мол'є захистив докторську дисертацію, присвячену питанням ентропії пари.

З самого початку інтереси Ріхарда Мольє були зосереджені на властивостях термодинамічних систем та можливості достовірного представлення теоретичних розробок у вигляді графіків та діаграм. Багато колег вважали його чистим теоретиком, оскільки замість проведення власних експериментів він спирався у своїх дослідженнях на емпіричні дані інших. Але насправді він був якоюсь «сполучною ланкою» між теоретиками (Рудольф Клаузіус, Дж. У. Гіббс та ін) та практичними інженерами. У 1873 році Гіббс як альтернатива аналітичним розрахункам запропонував t-s-Діаграму, на якій цикл Карно перетворювався на простий прямокутник, завдяки чому з'явилася можливість легко оцінювати ступінь апроксимації реальних термодинамічних процесів по відношенню до ідеальних. Для цієї діаграми 1902 року Молье запропонував використовувати поняття «ентальпії» — певної функції стану, яка на той час була ще маловідома. Термін «ентальпія» був раніше за пропозицією голландського фізика та хіміка Хейке Камерлінга-Оннеса (лауреата Нобелівської премії з фізики 1913) вперше введений у практику теплових розрахунків Гіббсом. Подібно до «ентропії» (цей термін був запропонований у 1865 році Клаузіусом), ентальпія є абстрактною властивістю, яка не може бути безпосередньо виміряна.

p align="justify"> Велика гідність цього поняття полягає в тому, що воно дозволяє описувати зміна енергії термодинамічного середовища без урахування відмінності між теплотою і роботою. Використовуючи цю функцію стану, Молье запропонував у 1904 році діаграму, що відображає взаємозв'язок ентальпії та ентропії. У нашій країні вона відома як i-s-діаграми. Ця діаграма, зберігаючи більшість переваг t-s-діаграми, дає деякі додаткові можливості, дозволяє напрочуд просто ілюструвати сутність як першого, так і другого законів термодинаміки. Вкладаючи зусилля у широкомасштабну реорганізацію термодинамічної практики, Ріхард Мольє розробив цілу систему термодинамічних розрахунків, що ґрунтуються на використанні поняття ентальпії. Як базу для цих розрахунків він використовував різні графіки та діаграми властивостей пари та низки холодоагентів.

У 1905 році німецький дослідник Мюллер для наочного вивчення процесів обробки вологого повітря побудував діаграму у прямокутній системі координат із температури та ентальпії. Ріхард Мольє в 1923 році вдосконалив цю діаграму, зробивши її косокутною з осями ентальпії та вмісту вологи. У такому вигляді діаграма практично дожила до наших днів. За своє життя Мол'є опублікував результати низки важливих досліджень з питань термодинаміки, виховав цілу плеяду видатних вчених. Його учні, такі як Вільгельм Нуссельт, Рудольф Планк та інші, зробили низку фундаментальних відкриттів у галузі термодинаміки. Помер Ріхард Мольє у 1935 році.

Л. К. Рамзін був на 24 роки молодший за Мол'є. Біографія його цікава та трагічна. Вона тісно пов'язана з політичною та економічною історією нашої країни. Він народився 14 жовтня 1887 року в селі Соснівка Тамбовської області. Його батьки, Параска Іванівна та Костянтин Пилипович, були вчителями земської школи. Закінчивши Тамбовську гімназію із золотою медаллю, Рамзін вступив до Вищого Імператорського технічного училища (пізніше МВТУ, зараз МДТУ). Ще будучи студентом, він бере участь у наукових працяхпід керівництвом професора В. І. Гриневецького. У 1914 році він, з відзнакою завершивши навчання та отримавши диплом інженера-механіка, був залишений в училищі для наукової та викладацької роботи. Не минуло й п'яти років, як ім'я Л. К. Рамзіна стало згадуватися в одному ряду з такими відомими російськими вченими-теплотехніками, як В. І. Гриневецький та К. В. Кірш.

У 1920 році Рамзін обирається професором МВТУ, де завідує кафедрами «Паливо, топки та котельні установки» та «Теплові станції». У 1921 році він стає членом Держплану країни і залучається до роботи над планом ГОЕРЛО, де його внесок був виключно вагою. Одночасно Рамзін є активним організатором створення Теплотехнічного інституту (ВТІ), директором якого був з 1921 до 1930 року, а також його науковим керівником з 1944 по 1948 роки. У 1927 році він призначається членом Всесоюзної радинародного господарства (ВРНГ), що масштабно займається питаннями теплопостачання та електрифікації всієї країни, виїжджає у важливі закордонні відрядження: до Англії, Бельгії, Німеччини, Чехословаччини, США.

Але ситуація наприкінці 1920-х років у країні розпалюється. Після смерті Леніна різко загострюється боротьба влади між Сталіним і Троцьким. Ворогуючі сторони заглиблюються в нетрі антагоністичних суперечок, заклинаючи один одного ім'ям Леніна. Троцький як народний комісар оборони має на своєму боці армію, його підтримують профспілки на чолі з їх лідером М. П. Томським, який виступає проти сталінського плану підпорядкування профспілок партії, захищаючи автономію профспілкового руху. На боці Троцького практично вся російська інтелігенція, яка незадоволена господарськими невдачами і розрухою в країні більшовизму, що переміг.

Ситуація сприяє планам Льва Троцького: у керівництві країною намітилися розбіжності між Сталіним, Зінов'євим і Каменєвим, помирає головний ворог Троцького — Дзержинський. Але Троцький тим часом не використовує свої переваги. Противники, користуючись його нерішучістю, в 1925 знімають його з посади народного комісара оборони, позбавляючи контролю над Червоною армією. Через деякий час Томського звільняють від керівництва профспілками.

Спроба Троцького 7 листопада 1927 року, у день святкування десятиліття Жовтневої революції, Вивести на вулиці Москви своїх прихильників не вдалося.

А становище у країні продовжує погіршуватися. Провали та невдачі соціально-економічної політики в країні змушують партійне керівництво СРСР перекласти провину за зриви темпів індустріалізації та колективізації на «шкідників» з числа «класових ворогів».

До кінця 1920-х років промислове обладнання, що залишилося в країні ще з царських часів, що пережило революцію, громадянську війнута господарську розруху, перебувало у жалюгідному стані. Результатом цього стало збільшення кількості аварій і катастроф: у вугільній промисловості, на транспорті, в міському господарстві та інших областях. А якщо є катастрофи, то мають бути й винуватці. Вихід було знайдено: у всіх неприємностях, що відбуваються в країні, винна технічна інтелігенція — шкідники-інженери. Ті самі, котрі всіма силами намагалися цих неприємностей не допускати. Інженерів почали судити.

Першою була гучна «Шахтинська справа» 1928 року, потім були процеси з наркомату шляхів сполучення та золоторудної промисловості.

Настала черга «справи Промпартії» — великого судового процесу за сфабрикованими матеріалами у справі про шкідництво у 1925-1930 роках у промисловості та на транспорті, нібито задуманою та виконаною антирадянською підпільною організацією, відомою під назвами «Союз інженерних організацій», «Рада Спілки інженерних організацій» », «Промислова партія».

За даними слідства, до складу центрального комітету «Промпартії» входили інженери: П. І. Пальчинського, якого було розстріляно за вироком колегії ОГПУ у справі про шкідництво у золотоплатиновій промисловості, Л. Г. Рабіновича, якого було засуджено у «Шахтинській справі», та С. А. Хренніков, який помер під час слідства. Після них главою «Промпартії» було оголошено професора Л. К. Рамзіна.

І ось у листопаді 1930 року в Москві, у Колонній залі Будинку Союзів, спеціальна судова присутність Верховної Ради СРСР під головуванням прокурора А. Я. Вишинського розпочинає відкрите слухання у справі контрреволюційної організації «Союзу інженерних організацій» («Промислова партія»), центр керівництва та фінансування якої нібито перебував у Парижі та складався з колишніх російських капіталістів: Нобеля, Манташева, Третьякова, Рябушинського та інших. Головним обвинувачем на суді виступає М. В. Криленко.

На лаві підсудних вісім осіб: керівники відділів Держплану, найбільших підприємств та навчальних закладів, професора академій та інститутів, включаючи Рамзіна. Звинувачення стверджує, що «Промпартія» планувала держпереворот, що обвинувачені навіть розподіляли посади у майбутньому уряді — наприклад, на посаду міністра промисловості та торгівлі планувався мільйонер Павло Рябушинський, з яким Рамзін, перебуваючи у закордонному відрядженні в Парижі, нібито вів таємні переговори. Після публікації обвинувального висновку іноземні газети повідомляли, що Рябушинський помер ще 1924 року, задовго до можливого контакту з Рамзіним, але такі повідомлення не бентежили слідство.

Цей процес відрізнявся від багатьох інших тим, що державний обвинувач Криленко грав тут не найголовнішу роль, жодних документальних підтверджень він не міг уявити, оскільки їх не було в природі. Фактично, головним обвинувачем став сам Рамзін, який зізнався у всіх звинуваченнях, а також підтвердив участь усіх обвинувачених у контрреволюційних діях. Фактично, Рамзін став автором звинувачень своїх товаришів.

Як показують відкриті архіви, Сталін уважно стежив за перебігом судового процесу. Ось що він пише в середині жовтня 1930 начальнику ОГПУ В. Р. Менжинському: « Мої пропозиції: зробити одним із найважливіших вузлових пунктів у показаннях верхівки ТКП “Промпартія” і особливо Рамзіна питання про інтервенцію та терміни інтервенції… необхідно залучити до справи інших членів ЦК “Промпартії” і допитати їх найсуворіше про те, давши їм прочитати свідчення Рамзіна …».

Усі визнання Рамзіна було покладено основою обвинувального ув'язнення. На суді всі обвинувачені зізналися у всіх злочинах, які їм було пред'явлено, аж до зв'язку з французьким прем'єром Пуанкаре. Глава французького уряду виступив із спростуванням, яке навіть було опубліковано в газеті «Правда» і оголошено на процесі, але наслідком ця заява була долучена до справи як заява відомого супротивника комунізму, що доводить існування змови. П'ятьох обвинувачених, зокрема Рамзіна, засудили до розстрілу, потім заміненого на десять років таборів, решту трьох — до восьми років таборів. Усіх їх було відправлено відбувати покарання, і всі вони, крім Рамзіна, загинули в таборах. Рамзіну ж було надано можливість повернутися до Москви і в ув'язненні продовжити свою роботу з розрахунку та конструювання прямоточного котла великої потужності.

Для реалізації цього проекту в Москві на базі Бутирської в'язниці в районі нинішньої Автозаводської вулиці було створено «Особливе конструкторське бюро прямоточного котлобудування» (одна з перших «шарок»), де під керівництвом Рамзіна із залученням вільних фахівців із міста вели конструкторські роботи. До речі, одним із вільних інженерів, що залучаються до цієї роботи, був майбутній професор МІСД імені В. В. Куйбишева М. М. Щеголєв.

І ось 22 грудня 1933 прямоточний котел Рамзіна, виготовлений на Невському машинобудівному заводі ім. Леніна, продуктивністю 200 тонн пари на годину, що має робочий тиск 130 атм і температуру 500 °C, було введено в експлуатацію в Москві на ТЕЦ-ОТІ (нині «ТЕЦ-9»). Декілька аналогічних котелень за проектом Рамзіна було збудовано в інших районах. 1936 року Рамзіна повністю звільнили. Він став завідувати новоствореною кафедрою котлобудування в Московському енергетичному інституті, а також був призначений науковим керівником ВТІ. Влада нагородила Рамзіна Сталінською премією першого ступеня, орденами Леніна та Трудового Червоного Прапора. Тоді такі нагороди дуже високо цінувалися.

ВАК СРСР присудив Л. К. Рамзіну вчений ступінь доктора технічних наук без захисту дисертації.

Проте громадськість не пробачила Рамзіну його поведінки на суді. Навколо нього виникла крижана стіна, багато колег не подавали йому руки. У 1944 році він за рекомендацією відділу науки ЦК ВКП(б) був висунутий до членів-кореспондентів АН СРСР. На таємному голосуванні в Академії він отримав 24 голоси проти і лише один за. Рамзін був повністю зламаний, морально знищений, життя йому закінчилося. Помер він 1948 року.

Порівнюючи наукові розробки та біографії цих двох вчених, які працювали практично одночасно, можна припустити, що i-d-Діаграма для розрахунку параметрів вологого повітря, швидше за все, була народжена на німецькій землі. Дивує те, що професор Рамзін став претендувати на авторство i-d-діаграми лише через чотири роки після появи статті Ріхарда Мольє, хоча завжди уважно стежив за новою технічною літературою, зокрема іноземною. У травні 1923 року на засіданні Теплотехнічної секції Політехнічного товариства при Всесоюзній асоціації інженерів він навіть виступав із науковою доповіддю про свою поїздку до Німеччини. Будучи в курсі робіт німецьких учених, Рамзін, ймовірно, хотів використати їх у себе на батьківщині. Можливо, що він мав спроби паралельно вести аналогічні науково-практичні роботи в МВТУ в цій галузі. Але жодної заявкової статті щодо i-d-діаграмі в архівах поки що не виявлено. Збереглися чернетки його лекцій з теплосилових станцій, з випробування різних паливних матеріалів, з економіки конденсаційних установок тощо. І жодного, навіть чорнового запису по i-d-Діаграма, написана ним до 1927 року, поки не знайдено. Ось і доводиться, незважаючи на патріотичні почуття, робити висновки, що автором i-d-діаграми є саме Ріхард Мольє.

Нестеренко О.В., Основи термодинамічних розрахунків вентиляції та кондиціювання повітря. - М: вища школа, 1962.
Михайлівський Г.А. Термодинамічні розрахунки процесів парогазових сумішей. - М.-Л.: Машгіз, 1962.
Воронін Г.І., Вербе М.І. Кондиціювання повітря на літальних апаратах. - М: Машгіз, 1965.
Прохоров В.І. Системи кондиціювання повітря із повітряними холодильними машинами. - М.: Будвидав, 1980.
Mollier R. Ein neues. Diagramm fu?r Dampf-Luftgemische. Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure. 1923. No. 36.
Рамзін Л.К. Розрахунок сушарок в i-d-діаграмі. - М: Известия теплотехнічного інституту, №1(24). 1927.
Гусєв А.Ю., Єлховський А.Є., Кузьмін М.С., Павлов Н.М. Загадка i-d-діаграми // АВОК, 2012. №6.
Лур'є М.Ю. Спосіб побудови i-d-діаграми професора Л. К. Рамзіна та допоміжні таблиці для вологого повітря. - М: Известия теплотехнічного інституту, 1927. №1(24).
Удар із контрреволюції. Обвинувальний висновок у справі контрреволюційної організації Спілки інженерних організацій (Промислова партія). – М.-Л., 1930.
Процес «Промпартії» (з 25.11.1930 до 07.12.1930). Стенограма судового процесу та матеріали, долучені до справи. - М., 1931.

I-d-діаграма вологого повітря було розроблено російським ученим, професором Л.К. Рамзіним в 1918 р. На заході аналогом I-d-діаграми є діаграма Мольє або психрометрична діаграма. I-d-діаграма застосовується в розрахунках систем кондиціювання повітря, вентиляції та опалення та дозволяє швидко визначити всі параметри повітрообміну в приміщенні.

Основні властивості вологого повітря

Навколишній нас атмосферне повітряє сумішшю сухого повітря з водяною парою. Цю суміш називають вологим повітрям. Вологе повітря оцінюють за такими основними параметрами:

Температура повітря сухим термометром tc, °C - характеризує ступінь його нагрівання;
Температура повітря по мокрому термометру tм, °C - температура, до якої потрібно охолодити повітря, щоб воно стало насиченим при збереженні початкової ентальпії повітря;
Температура точки роси повітря tp, °C - температура, до якої потрібно охолодити ненасичене повітря, щоб воно стало насиченим при збереженні постійного вмісту вологи;
Вологовміст повітря d, г/кг – це кількість водяної пари в г (або кг), що припадає на 1 кг сухої частини вологого повітря;
Відносна вологість повітря j, % - характеризує ступінь насиченості повітря водяними парами. Це відношення маси водяної пари, що містяться в повітрі, до максимально можливої їхньої маси в повітрі за тих же умов, тобто температури і тиску, і виражене у відсотках;
Насичений стан вологого повітря – стан, у якому повітря насичений водяними парами до краю, йому j = 100 %;
Абсолютна вологість повітря е, кг/м 3 - це кількість водяної пари в г, що містяться в 1 м 3 вологого повітря. Чисельно абсолютна вологість повітря дорівнює щільності вологого повітря;
Питома ентальпія вологого повітря I, кдж/кг – кількість теплоти, необхідне нагрівання від 0 °З до цієї температури такої кількості вологого повітря, суха частина якого має масу 1 кг. Ентальпія вологого повітря складається з ентальпії сухої його частини та ентальпії водяної пари;
Питома теплоємністьвологого повітря з кДж/(кг.К) – теплота, яку треба витратити на один кілограм вологого повітря, щоб підвищити температуру його на один градус Кельвіна;
Парціальний тиск водяної пари Рп, Па - тиск, під яким знаходяться водяні пари у вологому повітрі;
Повний барометричний тиск Рб, Па - дорівнює сумі парціальних тисків водяної пари і сухого повітря (відповідно до закону Дальтона).

Опис I-d-діаграми

По осі ординат діаграми відкладені значення ентальпії I, кДж/кг сухої частини повітря, осі абсцис, спрямованої під кутом 135° до осі I, відкладені значення вмісту вологи d, г/кг сухої частини повітря. Поле діаграми розбито лініями постійних значень ентальпії I = const і вміст вологи d = const. На нього нанесені також лінії постійних значень температури t = const, які не є паралельними між собою: чим вище температура вологого повітря, тим більше відхиляються вгору його ізотерми. Крім ліній постійних значень I, d, t, поле діаграми нанесені лінії постійних значень відносної вологості повітря φ = const. У нижній частині I-d-діаграми розташована крива, що має самостійну вісь ординат. Вона пов'язує вміст вологи d, г/кг, з пружністю водяної пари Рп, кПа. Вісь ординат цього графіка є шкалою парціального тиску водяної пари Рп. Все поле діаграми поділено лінією j = 100% на дві частини. Вище за цю лінію розташована область ненасиченого вологого повітря. Лінія j = 100% відповідає стану повітря, насиченого водяними парами. Нижче розташована область пересиченого стану повітря (область туману). Кожна точка на I-d-діаграмі відповідає певному тепловологому стану Лінія на I-d-діаграмі відповідає процесу тепловологості обробки повітря. Загальний вигляд I-d-діаграми вологого повітря представлений нижче у вкладеному PDF файлпридатний для друку у форматах А3 та А4.

Побудова процесів обробки повітря в системах кондиціювання та вентиляції на I-d-діаграмі.

Процеси нагрівання, охолодження та змішування повітря

На I-d-діаграмі вологого повітря процеси нагрівання та охолодження повітря зображуються променями по лінії d-const (рис. 2).

Мал. 2. Процеси сухого нагріву та охолодження повітря на I-d-діаграмі:

В_1, В_2, - сухе нагрівання;
В_1, В_3 - сухе охолодження;
В_1, В_4, В_5 – охолодження із осушенням повітря.

Процеси сухого нагріву та сухого охолодження повітря на практиці здійснюють, застосовуючи теплообмінники (повітронагрівачі, калорифери, охолоджувачі повітря).

Якщо вологе повітря в теплообміннику охолоджується нижче за точку роси, то процес охолодження супроводжується випаданням конденсату з повітря на поверхні теплообмінника, і охолодження повітря супроводжується його осушенням.