T E R M O D I N A M I K A

Transcript

1 Univerzitet Sv. Kiril i Metodij - Skopje Ma{inski fakultet Filip A. Mojsovski T E R M O D I N A M I K A 05

2 Docent d-r Filip A. Mojsovski Univerzitet Sv. Kiril i Metodij vo Skopje Ma{inski fakultet - Skopje T E R M O D I N A M I K A Univerzitetski u~ebnik Odluka za izdavawe na u~ebnik broj 0-376/4 od godina, Ma{inski fakultet - Skopje Recenzenti: Prof. d-r Marko Serafimov, Ma{inski fakultet - Skopje Prof. D-r Mile Dimitrovski, Ma{inski fakultet - Skopje Odluka za opredeluvawe na recenzenti na Ma{inski fakultet - Skopje broj 0-376/ od godina (Bilten na Univerzitet Sv. Kiril i Metodij vo Skopje broj 075 od godina)

3 3 PREDGOVOR Vo periodot od 959 do 05 godina, na Ma{inskiot fakultet vo Skopje, za potrebite na nastavata, termodinamikata bila koristena za oformuvawe na pove}e predmeti: Termodinamika, Termodinamika, Prenos na toplina i masa, Tehni~ka termodinamika, Termodinamika (za Fakultetot za zemjodelski nauki i hrana), Termodinamika (za Tehnolo{ko-metalur{kiot fakultet), Termodinamika (za trigodi{nite studii na Ma{inskiot fakultet), Termodinamika - napredno nivo (za studentite od vtor stepen). Termodinamikata e vovedena vo Makedonija, na univerzitetsko nivo, pred 50 godini. Materijalot obraboten vo u~ebnikot e namenet za studentite od studiskite programi: Termi~ko inènerstvo, Proizvodno inènerstvo, Transport, mehanizacija i logistika, Hidrauli~no inènerstvo i menaxment na vodi, Materijali spojuvawe i konstruktivno inènerstvo, Industrisko inènerstvo i menaxment, Motorni vozila, Energetika i ekologija, Mehatronika i Avtomatika i upravuvawe so sistemi na Ma- {inskiot fakultet vo Skopje, no moè da im posluì i na site zainteresirani za klasi~nata termodinamika. Ovoj materijal se odnesuva na termodinamikata {to se predava na ma{inskite fakulteti kaj nas i vo svetot. Priodot i stilot na podgotveniot tekst proizleguvaat od iskustvoto {to avtorot go steknal kako asistent i nastavnik po termodinamika na Ma{inskiot fakultet vo Skopje, vo periodot od 000 do 05 godina. Odnapred se zablagodaruvam za eventualnite zabele{ki ili komentari vo vrska so prezentiraniot materijal vo u~ebnikot. Skopje, 05 godina Avtorot

4 4 VOVED Postulati na toplinska ramnote`a Temperatura - definicija Merewe na temperaturata Temperaturni skali Termometri TERMI^KA UDOBNOST..... Termi~ka udobnost vo avtomobilite PRV ZAKON NA TERMODINAMIKATA VTOR ZAKON NA TERMODINAMIKATA SODR@ANA TOPLINA GOLEMINI I ZAKONI ZA IDEALNI GASOVI Ravenka na sostojba za idealni gasovi Avogadrov zakon Gasna konstanta Normalen kuben metar Daltonov zakon PROMENI NA SOSTOJBA ZA IDEALNI GASOVI Politropa Izoterma Izohora Izobara Adijabata... 30

5 8. PROCESI SO GASOVI Proces pome u konstantni pritisoci Kru`ni procesi VODNA PARA Isparuvawe Parna postrojka VOZDUH Sostav i zasituvawe na vozduh Standardna atmosfera Promena na barometarskiot pritisok i temperaturata na atmosferskiot vozduh Zasituvawe na vlaèn vozduh Osnovni golemini Termodinami~ki svojstva na vlaèn vozduh Merewe na vla`nost na vozduh Psihrometri Dijagrami za vozduh Psihrometriski dijagram Dijagram sodràna toplina - sodràna vlaga Me{awe na vozdu{ni strui Vlaèwe na vozduh Greewe i ladewe na vozduh Su{ewe na vozduh Atmosferski vozduh Meteorologija Klimatski krivi Primena na vozduhot Kondicionirawe na vozduh Ladilni kuli Su{ilnici VTE^NUVAWE NA GASOVI Vte~nuvawe na vozduh spored Linde

6 6.. Pridu{en efekt Vte~nuvawe na vozduh so dvojna cirkulacija spored Linde IZGORUVAWE Goriva Temperatura na zapaluvawe Stehiometriski odnosi Minimalno koli~estvo na vozduh Cvrsti goriva Te~ni goriva Gasni goriva Koli~estvo na vozduh Toplinska mo} na gorivoto PRENOS NA TOPLINA Termi~ka sprovodlivost Zakonot na Fourier Koeficient na termi~ka sprovodlivost Termi~ka sprovodlivost vo eden pravec Termi~ka konvekcija Koeficient na termi~ka konvekcija Termi~ko zra~ewe Zra~ni svojstva Zakonot na Stefan-Boltzmann Zakonot na Lambert Zra~ewe vo poluprostor TOPLINOIZMENUVA^I Koeficient na prenos na toplina Istonaso~ni toplinoizmenuva~i Protivnaso~ni toplinoizmenuva~i Krstonaso~ni toplinoizmenuva~i... 7

7 Edinstvena presmetka za razli~ni toplinoizmenuva~i Efektnost na toplinoizmenuva~ot Tipovi na toplinoizmenuva~i Cevkasti toplinoizmenuva~i Plo~esti toplinoizmenuva~i Toplinoizmenuva~i so pro{irena povr{ina Regenerativni toplinoizmenuva~i OZNAKI... 4 LITERATURA... 46

8 8. VOVED Denes postojat pove}e termodinamiki razvieni za potrebite na odredeni oblasti vo tehnikata, no predmet na prou~uvawe na ma{incite - termi~ari e klasi~nata termodinamika. Ovaa termodinamika se odnesuva na doìvuvaweto na toplinskite pojavi vo prirodata od strana na setilata na ~ovekot. Toa zna~i deka termodinamikata se zanimava so dvièweto na toplinata, onakvo kakvo {to ~ovekot go registrira. Klasi~nata termodinamika se potpira na dva postulata i vaì samo za sredinite vo koi vaàt tie postulati. Termodinamikata e nauka za toplinata. Taa e izgradena na iskustvoto {to ~ovekot go steknal na makroskopski tela so voobi~aeni dimenzii, so umerena gustina i pri umereni temperaturi. Zatoa obidite da se primenat termodinami~kite zakoni na prostori so mnogu mali ili mnogu golemi dimenzii, kako molekularnite ili svemirski prostori, se tu i za klasi~nata termodinamika... POSTULATI NA TOPLINSKA RAMNOTE@A Prviot postulat na ramnoteà vo termodinamikata glasi: Sekoj sostav na prirodni tela {to e prepu{ten sam na sebe, te- ì kon sostojba na ramnoteà, a koga }e ja postigne toj ve}e ne e sposoben (bez nadvore{no vlijanie) da ja napu{ti. Ovoj postulat proizleguva od steknatoto iskustvo na ~ovekot, za materijalnata sredina so voobi~aeni razmeri vo koja toj ìvee. Klasi~nata termodinamika vo celina se potpira na nego. Za pojavite i podra~jata za koi ne vaì ovoj postulat, kako na primer za atomite ili za svemirot, zakonite na klasi~nata termodinamika ne moè da se primenat. Za dve tela prviot postulat na ramnoteà iskaùva: Ako telo i telo so razli~ni toplinski sostojbi se donesat vo me usebna vrska, sostojbite }e im se menuvaat dodeka ne se vospostavi toplinska ramnoteà. Vtoriot postulat na ramnoteà vo termodinamikata glasi: Ako

9 telo e vo toplinska ramnoteà so telo i so telo 3, toga{ i telata i 3 se vo toplinska ramnoteà. 9.. TEMPERATURA - DEFINICIJA Temperaturata, vo klasi~nata termodinamika, se definira na sledniot na~in: Dve tela se nao aat na ista temperatura koga se vo toplinska ramnoteà. Spored toa, poimot temperatura vo klasi~nata termodinamika e direktno povrzan so prviot i vtoriot postulat na ramnoteà. Treba da se istakne deka temperaturata e dogovoren termin za isti manifestacii na toplinskata sostojba, na koja i se pripi{uva nekoja vrednost na temperaturata. Na primer, ìviniot termometar ne ja meri temperaturata, tuku go meri {ireweto na ìvata {to e predizvikano od toplinata. Direktnoto merewe na temperaturata ne e vozmo`no..3. MEREWE NA TEMPERATURATA.3.-. TEMPERATURNI SKALI Me unarodniot komitet za tovari i merki (International Committee of Weights and Measures) vo 990 godina ja postavil Me unarodnata temperaturna skala, (ITS90). Vo nea edinica za temperatura e Kelvin (K). Vo Tabela.3.-. pokaàni se temperaturnite skali koi gi koristat termi~arite vo svetot. Tabela.3.-. Temperaturni skali Ime Edinica Broj na ednakvi Opseg delovi Celsius o C Kelvin K Fahrenheit o F Rankine o R

10 TERMOMETRI Termometar e ured koj ja meri temperaturata so koristewe na razli~ni principi. Denes vo praktikata se koristat pove}e konstrukcii na termometri. Vo Tabela.3.-. daden e pregled na naj~esto primenuvanite termometri. Temperaturata na mrazot e 0 o C, telesnata temperatura na ~ovekot e 37 o C, na dimnite gasovi 300 o C, na plamenot 000 o C, a temperaturata na povr{inata na Sonceto e 6000 o C. Vo praktikata ma{inskiot inèner - termi~ar naj~esto ne naiduva na temperaturi povisoki od 00 o C. Termometrite se izrabotuvaat so razli~en kvalitet, od obi~nite koi po proizvodstvoto odat direktno vo proda`ba i ~inat nekolku evra, do preciznite koi se ba`darat i sertificiraat i moè da ~inat i 000 evra. Termometrite od tipot te~nost vo staklo imaat golema primena vo procesite na greewe, ventilacija i klimatizacija na stambeni i industriski objekti. Na primer, ìvinite termometri se voobi~aeni kako meren instrument poradi nivnata relativno visoka preciznost vo mereweto i niskata cena. Tie rabotat vo temperaturen opseg od - 38,8 o C, temperatura na koja ìvata zamrznuva, do okolu 550 o C, temperatura na koja stakloto obi~no zapo~nuva da omeknuva. Spored regulativata 007/5/EC, vo zemjite ~lenki na Evropskata unija, vovedena e restrikcija vo proda`bata na ìvini termometri so cel za{tita na okolinata i javnoto zdravje od toksi~nosta na ìvata, (-, 009d). Kaj otporni~kite termometri e iskoristeno svojstvoto na senzorot, obi~no metal, da mu se menuva elektri~niot otpor pri promena na temperaturata (elektri~niot otpor se zgolemuva pri zgolemuvawe na temperaturata). Termistorskite termometri, termometrite so termoparovi i bimetalnite termometri isto taka gi koristat promenite na elektri- ~nite golemini za merewe na temperaturata.

11 Tabela.3.-. Termometri Tip Primena Opseg, o C Gre{ka, K Ograni~uvawe Te~nost vo Temperatura na gasovi i te~nosti so dopir - 38 / 550 0,03 - Kaj gasovite, na to~nosta vlijae zra~eweto. Organski fluid Temperatura na gasovi i te~nosti so dopir Otporni~ki termometri. Platinium To~nost, dale~insko merewe, temperatura na fluidi i cvrsti tela so dopir. Nikel Dale~insko merewe, temperatura so dopir 3. Germanium Dale~insko merewe, temperatura so dopir 4. Rodium/@elezo Za kriogeni aplikacii Termistori Dale~insko merewe, temperatura so dopir Termoparovi. Au/Pt Referentni termometri za laboratoriska namena so visoka to~nost. Fe/ Constantan Za visoki temperaturi i dale~inska upotreba 3. Ni-Cr/Constantan Za visoki i niski temperaturi, za dale~inska upotreba 4. Cu/ Constantan Za visoki i niski temperaturi, za dale~inska upotreba Bimetalni termometri Za pribli`ni temperaturi - 00 / 00 0,03 - Kaj gasovite, na to~nosta vlijae zra~eweto - 59 / 000 0,000-0, Visoka cena, kaj gasovite na to~nosta vlijae zra~eweto - 50 / 00 0,0 - Kaj gasovite, na to~nosta vlijae zra~eweto - 73 / ,0000-0, - 73 / ,0000-0, Visoka cena Do 00 0,0000-0, - 50 / 000 0,05 - Visoka cena Do 750 0, - 6 Mo`na pojava na oksidacija Do 900 0, - 7 Do 350 0, - 3 (Spored ASHRAE Handbook, Fundamentals, 009c) - 0 / 660 i pove}e Vreme na odziv, nesoodvetni za dale~inska upotreba

12 . TERMI^KA UDOBNOST Termi~kata udobnost se definira kako sostojba na mozokot so koja se izrazuva zadovolstvo od termi~kata okolina, vo koja ~ovekot se nao a. Svesta za ovakva sostojba se pojavuva pri rezimirawe na zaklu- ~ocite vo odnos na primenite oseti za temperatura i vlaga na koàta, za temperaturite vo vnatre{nosta na teloto i za naporite potrebni za regulirawe na temperaturata na teloto. Op{to, udobnost se postignuva koga telesnata temperatura se odrùva vo ramkite na tesno podra~je, vla`nosta na koàta e niska i fiziolo{kite napori za regulirawe na temperaturata se svedeni na minimum. Koga vozrasen ~ovek miruva, vo udobni uslovi, temperaturata na centarot za termoregulacija vo mozokot (hipotalamusniot del od mozokot) se nao a na temperatura od 36,8 o C. Taa se zgolemuva na 37,4 o C pri pe{a~ewe, a na 37,9 o C pri tr~awe. Temperaturate na koàta povisoki od 45 o C i poniski od 8 o C predizvikuvaat bolka. Povr{inskata temperatura na koàta, koga ~ovekot obavuva normalni aktivnosti sedej}i, iznesuva 33 do 34 o C. Vnater{nite temperaturi povisoki od 46 o C vodat do nepovratni o{tetuvawa na mozokot, a poniskite od 8 o C do aritmija na srceto i smrt. Poradi metabolizmot se sozdava toplina koja mora kontinuirano da se otstranuva od teloto za da toa ostane vo opsegot na normalnite temperaturi, odnosno da ne dojde do naru{uvawe, prvo na termi~kata udobnost, a podocna i na zdravjeto. Vozrasen ~ovek, koga sedi i miruva, sozdava okolu 00 W toplinski tek. Bidej}i najgolemiot del od toplinata se prenesuva vo okolinata preku koàta, a zemaj}i predvid deka prose~en ~ovek ima povr{ina na koàta,7 -,8 m, vovedena e osnovnata edinica za proizvedena toplina po edinica povr{ina na koàta met = 58, W/m, koja se definira kako metaboli~ka vrednost na li~nost koja sedi i miruva, (spored standardot ASHRAE 55-00). Za termoregulacijata na ~ovekot e bitna regulacijata na protekot na krvta kon koàta za da se kontrolira prenosot na toplinata od teloto kon koàta.

13 3 Koga }e se pojavat visoki vnatre{ni temperaturi protekot na krvta od teloto kon koàta moè da se zgolemi i do 5 pati. Pri povi{eni vnatre{ni temperaturi vo termoregulacijata se vklu~uva i procesot na potewe. Potnite `lezdi ispu{taat pot na ko- àta, koja potoa ishlapuva. Ako uslovite za ishlapuvawe se dobri ko- àta ostanuva relativno suva so malku pot na nea. Pri polo{i uslovi za ishlapuvawe, potta se {iri po koàta dodeka ne opfati povr{ina dovolna za nejzino ishlapuvawe. Vo literaturata, kontinuirano se zgolemuvaat informaciite za metodologijata na presmetka i za bilansirawe na prenesenata toplina od ~ovekot kon okolinata, (Fanger, 967), (Fanger, 97), (-, 009b). Za da se postigne unificirano ocenuvawe na nivoto na osetlivosta, postavena e i skala na termi~ka osetlivost so sedum nivoa: +3 vrelo, + toplo, + mlako, 0 neutralno, - sveò, - ladno, -3 mrazno. Spored standardot ASHRAE oble~enosta se meri vo odnos na standardnata oble~enost koja {to e ekvivalentna na kostum i ko{ula. r.v. - relativna vla`nost, v.t. - vlaèn termometar Slika.-. Zoni na termi~ka udobnost vo zimski i leten period

14 4 Definirana e i edinica za oble~enost, clo. clo e standardna oble~enost potrebna da obezbedi termi~ka udobnost na vozrasen ~ovek, koj sedi i miruva, vo normalno provetruvana prostorija (brzina na vozduhot 0, m/s) pri temperatura od o C i relativna vla`nost pomala od 50 %. Voveden e i standard koj gi specificira zonite na termi~ka udobnost. Vo nego, kako kriterium se zema, 80 % od lu eto koi u~estvuvale vo eksperimentot, da se izjasnat deka se ~uvstvuvaat isto. Zonite na termi~ka udobnost, za zimskiot i letniot period, se poka`ani na Slika TERMI^KA UDOBNOST VO AVTOMOBILITE Termi~kata udobnost vo sovremenite avtomobili se obezbeduva preku kombinacija od tri termi~ki sistemi: () sistem za greewe, () sistem za ventilacija, (3) sistem za klimatizacija. Prvite dva sistema se standardna oprema. Vo Evropskata unija najgolemiot del od vozilata se seriski opremeni i so sistem za klimatizacija, dodeka vo Isto~na i Jugoisto~na Evropa (kade spa a i na{ata dr`ava) ovie sistemi se na listata na doponitelna oprema. Cenata na sistemot e u{te povisoka koga se vgraduva vo avtomobili {to se kupeni bez sistem za klimatizacija i iznesuva okolu 0 % od nabavnata vrednost na voziloto, (-, 00b), (-, 00c), (-, 00d). Osnovnite elementi na termi~kite sistemi se ozna~eni na Slika..-.. Vo sistemite za klimatizacija kaj avtomobilite se koristat dva tipa na kompresori, spiralni i klipni. Se koristat kompresori so postojan potisok od 0, do 0, litri po vrte` i kompresori so promenliv potisok. Kaj vtoriot tip minimalniot potisok e 0,06 litri po vrte`, {to e okolu 0 % od maksimalniot potisok. Tipi~en spiralen kompresor so promenliv potisok ima maksimalen potisok od 0, litri po vrte` i minimum od 3 % od maksimalniot. Kaj sovremenite avtomobili prostorot za vgraduvawe na motorot e se pomal, bidej}i postojano se zgolemuva baraweto za {to e mo`no po-

15 5 golema ekonomi~nost vo potro{uva~kata na gorivo, a toa zna~i zgolemuvawe na brojot na vgradeni delovi pod poklopecot na motorot. Zatoa i dimenziite na novite tipovi na kompresori, vgradeni vo termi~kite sistemi se kompaktni i so namaleni dimenzii. - motor, 6 - kompresor, - termostat, 7 - kondenzator, 3 - ladilnik, 8 - resiver-su{a~, 4 - pumpa, 9 - ekspanzionen ventil, 5 - greja~, 0 - isparuva~. Slika..-. Elementi na sistem za termi~ka udobnost vo avtomobil Kompresorite se pogonuvani direktno od motorot na voziloto so pomo{ na remen. Poradi toa, tie mora da se predvideni da podnesat brzini od nad 00 vrteì vo sekunda, no i da rabotat tivko i bez potresi pri samo 8 vrteì vo sekunda. Pri postojana brzina na dvièwe na voziloto, moè da se pojavi potreba za zgolemuvawe na kompresorskata brzina so cel da se obezbedi potrebniot kapacitet na ispumpuvawe. Vklu~uvaweto i isklu~uvaweto na kompresorot se vr{i so pomo{ na magnetna spojka. Magnetnata spojka se napojuva od elektri~niot sistem na voziloto. Ovaa spojka e isklu~ena koga klima uredot ne raboti. Od ladilnite sredstva, kako industriski standard e prifaten

16 6 R -34a. Toa zna~i deka vo site novi avtomobili, vo sistemot za klimatizacija se koristi ovoj ladilen fluid kako zamena za R-. Ladilniot fluid R-34a e izbran kako zamena bidej}i negovite fizi- ~ki i termodinami~ki svojstva se najbliski do onie na R -. Komponentite na energetskiot bilans se pokaàni na Slika..-. Toplinskiot tek niz greja~ot,, poteknuva od vodata {to go ladi mo-torot. Nadvore{niot vozduh se gree minuvaj}i niz greja~ot i obezbeduva toplina za patnicite i eliminacija na vlagata {to se sozdava so di{eweto na patnicite i od drugi izvori na vlaga. Zagreaniot vozduh ja apsorbira vlagata od vnatre{nata povr{ina na voza~koto staklo i gi odrùva drugite stakla na temperatura nad to~ka na rosa. - toplinski tek niz greja~ot, - toplinski tek niz isparuva~ot, 3, 4 - toplinski tek so vlezen vozduh ili recirkulacija, 5, 6, 7 - toplinski tek kon ili od okolinata, 8 - toplinski tek so izlezen vozduh. Slika..-. Komponenti na energetskiot bilans Toplinskiot tek niz isparuva~ot,, poteknuva od ladilnoto sredstvo na kompresorskiot ladilen ciklus. Vozduhot minuva niz isparuva~ot i se ufrluva vo kabinata preku istite re{etki {to sluàt i za greewe i za ventilacija. Prenosot na toplinata od voziloto kon okolinata i obratno se sostoi od tri komponenti: 5 - konvektiven prenos na toplina od karoserijata, 6 - konvektiven prenos na toplina od staklata, 7 - zra~en

17 7 prenos na toplina, 8 - toplinskiot tek sodràn vo izlezniot vozduh. Za to~ni presmetki se zema predvid i toplinskiot tek od patnicite i zra~niot toplinski tek od motorot. Vo literaturata ima malku objaveni primeri za rangot na komponentite na energetskiot bilans vo avtomobili i avtobusi dobieni pri kompjuterska simulacija na termi~kata udobnost, (Ćućuz, 00), (-, 003). Vo zimskiot period, za uslovi na vozewe na avtomobil niz grad, nadvore{na temperatura -8 o S, vnatre{na temperatura 4 o S, temperatura na greja~ot 55 o S, primer za vrednostite na komponentite na energetskiot bilans, vo odredeni stacionarni uslovi, bi bil: Q = 7,7 kw, Q 5 = -,5 kw, Q 6 = -,5 kw, Q 8 = - 3,7 kw. Vo letniot period, za uslovi na vozewe na avtomobil niz grad, nadvore{na temperatura 7 o S, vnatre{na temperatura 3 o S, temperatura na isparuva~ot 8 o S, primer za vrednostite na komponentite na energetskiot bilans, vo odredeni stacionarni uslovi, bi bil: Q = - 4,5 kw, Q 5 = 0,7 kw, Q 6 =,7 kw, Q 7 =,6 kw, a 0,5 kw }e vnesuva sveìot vozduh. Vaèn pokazatel za performansite na sistemot za klimatizacija se i t - τ krivite, so koi se izrazuva namaluvaweto na temperaturata na vozduhot vo tek na vreme, pri startuvawe na sistemot, bidejki prvite minuti po vklu~uvaweto na sistemot ~esto se presudni za termi~kata udobnost. Kompjuterskata simulacija nudi i vizuelizacija na temperaturnite i brzinskite poliwa za vozduhot {to strui niz kabinata. Gre{kite na pretskaànite vo odnos na merenite vrednosti, za denes upotrebuvanite simulacioni tehniki se od rangot do 3 %, (Ćućuz, 00). Ovie rezultati go naso~uvaat razvitokot na sistemite za klimatizacija. Ve}e se primenuvaat i na pat se za standardizacija dvozonski sistemi za klimatizacija vo koi levata i desnata strana na voziloto dobivaat vozduh so razli~ni karakteristiki. Kako sledna etapa se postavuva ispituvaweto na re{enija koi }e obezbedat ~etirizonski sistemi za klimatizacija, odnosno mo`nost sekoj patnik da odbira svoi termi~ki uslovi.

18 8 3. PRV ZAKON NA TERMODINAMIKATA Prviot zakon na termodinamikata gi povrzuva trite oblici na energija {to se od osnoven interes za termi~arite: toplinata, vnatre- {nata energija i rabotata. Toj se izrazuva so ravenkata, Q + = U U W. (3.-.) Toplinata Q vnesena vo edno telo ili sistem se koristi za zgolemuvawe na vnatre{nata energija U= U U na teloto ili sistemot i za vr{ewe na rabota W. Greeweto na gas, zatvoren vo cilinder so podvièn klip, se razgleduva kako primer za bilansirawe na toplinata, vnatre{nata energija i rabotata. Slika 3.-. Greewe na gas Greeweto na gasot se odviva vo dve fazi. Vo prvata faza klipot e nepodvièn. Vnatre{nata energija na gasot se zgolemuva kako rezultat na vnesuvawe na toplina vo iznos, Q U = U U =. (3.-.) So i se ozna~eni momentite na po~etok i kraj na greeweto. Vo vtorata faza prodolùva greeweto na gasot so vnesuvawe na toplina vo iznos Q 3. Vnatre{nata energija na gasot se zgolemuva, no toa zgolemuvawe se koristi za vr{ewe na rabota W, bidej}i e ovozmoèno dvi- èwe na klipot, Q3 3 3 = = U = U U W (3.-3.) So 3 e ozna~en momentot na zavr{uvawe na greeweto vo vtorata faza.

19 ili Vkupnata vnesena toplina vo procesot na greewe iznesuva, 9 Q = Q + Q 3, (3.-4.) Q + = U U W. Vnesenata toplina ja zgolemuva vnatre{nata energija na gasot, a del od toa zgolemuvawe mo`e da se iskoristi za vr{ewe na rabota. Zgolemuvaweto na delot od toplinskata energija {to e pretvoren vo rabota e trajna zada~a na termi~arite. Za ocenuvawe na mo`nata golemina na toj del potrebno e da se sovlada vtoriot zakon na termodinamikata.

20 0 4. VTOR ZAKON NA TERMODINAMIKATA Vtoriot zakon na termodinamikata e postaven vrz osnova na iskustvoto na ~ovekot deka ne e vozmo`no toplinata celosno da se pretvori vo rabota. Dodeka prviot zakon na termodinamikata ukaùva na ekvivalentnosta na site formi na energija, vtoriot zakon na termodinamikata objasnuva deka vo termi~kite procesi energijata se transformira vo se pomalku korisna forma. Prviot zakon na termodinamikata e zakon za odrùvawe na energijata, a vtoriot zakon na termodinamikata e zakon za degradacija na energijata. Procesot na prenos na toplina pri kone~na temperaturna razlika e nepovratliv proces. Vo nego toplinata se dviì vo nasoka na poniskata temperatura. Taa toplina ne moè da se vrati nazad na povisoka temperatura bez nadvore{ni vlijanija. Zna~i, ne moè da se vospostavat istite toplinski sostojbi {to vladeele pred odvivaweto na procesot na prenos na toplina. Nepovratliv proces e onoj, po ~ie odvivawe site u~esnici bi moèle da se vratat vo po~etnata sostojba samo so pomo{ na dopolnitelni procesi, poradi koi vo prirodata ostanuva trajna promena. Po~etnata sostojba na nepovratliviot proces e nepovtorliva. Prirodni se samo nepovratlivite procesi. Baraj}i na~in za presmetuvawe na zagubite vo nepovratlivite procesi vovedena e goleminata entropija. Preku promenata na entropijata moè da se oceni kolku e nekoj proces nepovratliv. Entropijata se imenuva i golemina na preobrazba. Ravenkite, dq TdS, dq ds (4.-.) T Q TdS, S dq S (4.-.) T pretstavuvaat analiti~ka formulacija na vtoriot zakon na termodinamikata vo diferencijalna i integralna forma.

21 Izrazuvaj}i go otstapuvaweto na realnite procesi od sovr{enite procesi, tie go izrazuvaat i stepenot na sovr{enstvo vo pretvoraweto na raspolo`ivata energija vo rabota. Od Ravenka (4.-.) i Ravenka (4.-.) proizleguvaat i dimenziite na entropijata, S (J/K), s (J/kgK). Entropija ili golemina na preobrazba e merka za ocenka na sovr{enosta na pretvorawe na toplinata vo mehani~ka rabota.

22 5. TOPLINA Zbirot na vnatre{nata energija i proizvodot od pritisokot i volumenot na fluid, vo termodinamikata se imenuva sodràna toplina ili entalpija, I = U+ pv. (5.-.) Do Ravenkata (5.-.) moè da se dojde ako se posmatra proces pome u konstantni pritisoci vo otvoren sistem, Slika cilinder so gas na sostojba (p, T, V ), - cilinder so gas na sostojba (p, T, V ), 3 - cilinder na rabotna ma{ina. Slika 5.-. Proces pome u konstantni pritisoci Cilinderot se polni so gas na visok pritisok p, vo cilinderot 3 se vr{i rabota, a vo cilinderot gasot izleguva so namalen pritisok p. Vo cilinderot se vloùva rabota na vtisnuvawe W = pv, a vo cilinderot se dobiva rabota na istisnuvawe W = pv. Nivnata razlika e rabotata na struewe WS = pv pv. Vo cilinderot 3 se dobiva rabota pri proces pome u konstantni pritisoci p i p, koja se imenuva tehni~ka rabota, Vkupnata rabota e, W T. W = W T + W S. (5.-.) Ako se iskoristi prviot zakon na termodinamikata i ako siste-

23 3 mot e dobro izoliran taka {to nema izmena na toplina so okolnata sredina (Q = 0), se dobiva, ili, Q + = U U W, 0= U, (5.-3.) U+ WT + pv pv WT + = (U + p V ) (U p V ). (5.-4.) Goleminata {to e zapi{ana vo zagradite na Ravenka (5.-4.) e sodr`anata toplina ili entalpijata. Sega, W T = I I. (5-.5.) Tehni~kata rabota se izrazuva kako razlika na entalpiite.

24 4 6. GOLEMINI I ZAKONI ZA IDEALNI GASOVI 6.. RAVENKA NA SOSTOJBA ZA IDEALNI GASOVI Ravenkata na sostojba pretstavuva matemati~ki odnos pome u pritisokot, specifi~niot volumen i temperaturata. Koga eden homogen sistem se nao a vo termodinami~ka ramnoteà, toga{ vaì, f (p,v,t) = 0. (6..-.) Ravenkata na sostojba za idealnite gasovi se izrazuva, pv = mrt, (6..-.) ili za kg, pv = RT, (6..-3.) odnosno, pv =. RT Za sostojbite vo koi vladee zgolemen pritisok, pv >, RT {to zna~i deka se pojavuvaat otstapuvawa od ravenkata na sostojba za idealnite gasovi. Ravenkite {to gi izrazuvaat tie otstapuvawa, imaat vo sebe pove}e ~lenovi za pritisokot ili za specifi~niot volumen. 6.. AVOGADROV ZAKON Avogadroviot zakon glasi, Pri isti temperaturi i pritisoci, vo ednakvi volumeni, idealnite gasovi sodràt ist broj na molekuli. Za sleduva, t = t, p N = N, p =, V = V, kade N i N se brojot na molekulite na dvata gasa.

25 GASNA KONSTANTA Sekoj gas ima svoja karakteristi~na gasna konstanta. Toa e vrednost {to se dobiva od ravenkata na sostojba za idealen gas. Ako vo ravenkata na sostojba za idealen gas se zamenat vrednostite za vozduh, za normalna fizi~ka sostojba, p= 035 Pa, o 3 T= 73,5 K (t= 0 C), v = / ρ = /,9 m / kg, se dobiva vrednosta na gasnata konstanta za vozduh, pv 035 R VOZDUH = = = 87,04 J/kgK, T 73,5,9 kade 3 ρ =,9 kg /m e gustina na vozduh. Pokraj gasnata konstanta se koristi i op{ta gasna konstanta. Proizvodot od gasnata konstanta i molskata masa e imenuvan op{ta gasna konstanta, i za site gasovi ima ista vrednost, R = 834 J/kmolK µ NORMALEN KUBEN METAR Normalen kuben metar ( m ) e ona koli~estvo od nekoj gas koe pri 3 n o 3 normalni uslovi ( p= 035 Pa, t= 0 C ) bi zavzemalo volumen od m DALTONOV ZAKON Za gasnite smesi va`i Daltonoviot zakon, Celosniot pritisok na gasnata smesa e ednakov na zbirot od parcijalnite pritisoci na komponentite. Za smesa od dve komponenti, p = p + p. (6.5.-.) Za smesa od n komponenti Daltonoviot zakon go dobiva oblikot, n + p pn = pi i= p = p. (6.5.-.)

26 6 7. PROMENI NA SOSTOJBA ZA IDEALNI GASOVI 7.. POLITROPA Vo termodinamikata, za osnovni promeni na idealen gas se smetaat: () pri konstantna temperatura - izoterma, () pri konstanten volumen - izohora, (3) pri konstanten pritisok - izobara, (4) promena bez primawe ili oddavawe na toplina - adijabata. So ovie ~etiri promeni na sostojba termodinami~arite go pretstavuvaat odnesuvaweto na rabotnoto sredstvo vo toplinskite procesi. Izotermata, izohorata, izobarata i adijabatata mo`e da se razgleduvaat kako specijalni slu~ai na op{ta promena na sostojba, imenuvana politropa. Politropskata promena na sostojba e grafi~ki pretstavena na Slika Politropska ekspanzija, - Politropska kompresija. Slika Politropa Politropata se izrazuva so ravenkata, pv n = konst. (7..-.) Odnosite pome u goleminite na sostojba p, V, T se dobivaat so

27 7 pomo{ na Ravenkata (7..-.) i Ravenkata (6..-3.). T T T T V =, (7..-) V p n n n n n n p =, (7..-3.) V n p = n, (7..-4) p V p p V V T n n n n T =, (7..-5) T n n T =, (7..-6) n V p =. (7..-7) V n p 7.. IZOTERMA Promenata na sostojba pri konstantna temperatura pretstavuva edna hipoteti~ka promena. Teoretski pretpostavki za nastanuvawe na takva promena se beskone~no malata brzina na {ireweto na gasot, {to ovozmo`uva vnesuvawe na toplina od okolinata na gasot pri temperaturna razlika koja se stremi kon nula i konstantna temperatura na okolinata {to ovozmo`uva i temperaturata na gasot pri {ireweto da ostane konstantna. Izotermata se izrazuva so ravenkata, pv = konst. (7..-.) Izotermata e grafi~ki pretstavena na Slika Taa e kriva simetri~no postavena vo odnos na koordinatnite oski. Bidej}i pri izotermna promena temperaturata ne se menuva, vnatre{nata energija ostanuva ista. Od prviot zakon na termodinamikata, Q = +, U U W

28 se dobiva, 8 Q = W. (7..-.) a toa zna~i deka celoto koli~estvo na toplina se koristi za vr{ewe na rabota. - Izotermna ekspanzija, - Izotermna kompresija. Slika Izoterma 7.3. IZOHORA Izohora e promena na sostojba pri konstanten volumen. Taa se izrazuva so ravenkata, V = konst. (7.3.-.) Promenata na sostojba pri konstanten volumen grafi~ki e pretstavena na Slika Ako ne se menuva volumenot ne se vr{i rabota. Toga{, od prviot zakon na termodinamikata, se dobiva, Q = +, U U W Q V = U U = mc (T T ). (7.3.-.) Pri izohorna promena na sostojba celoto koli~estvo na toplina se koristi za promena na vnatre{nata energija.

29 9 - Izohorno zgolemuvawe na vnatre{nata energija, - Izohorno namaluvawe na vnatre{nata energija. Slika Izohora 7.4. IZOBARA Promenata na sostojba pri konstanten pritisok se imenuva izobara. Taa se pretstavuva so ravenkata, p= konst. (7.4.-.) Izobarata e grafi~ki poka`ana na Slika Izobarna ekspanzija, - Izobarna kompresija. Slika Izobara

30 se dobiva, ili, 30 Od prviot zakon na termodinamikata, Q = +, U U W Q = U U + p(v V ), (7.4.-.) Q p = I I = mc (T T ). ( ) Pri izobarnata ekspanzija eden del od donesenata toplina se tro{i za zgolemuvawe na vnatre{nata energija, a drugiot del za vr{ewe na rabota ADIJABATA Promenata na sostojba bez prenos na toplina pome u gasot i okolinata se imenuva adijabata. Adijabatata e hipoteti~na promena na sostojba. Za da nema prenos na toplina kon ili od okolinata treba ili izolacijata da e sovr{ena ili prenosot na toplinata da se odviva so golema brzina, za da nema vreme za negovo odvivawe. I dvata slu~aja se teoretski, no adijabatata se koristi kako grani~en slu~aj Adijabatata se pretstavuva so izrazot, κ p ν = konst. (7.5.-.) Grafi~ki izraz na adijabatskata promena e daden na Slika Od prviot zakon na termodinamikata, Q = +, U U W za adijabatskata promena se dobiva, W U U =. (7.5.-.) Pri adijabatskata ekspanzija rabotata se dobiva samo od vnatre{nata energija. ravenkata, Dobienata rabota pri adijabatska ekspanzija se izrazuva preku κ p κ V p W =. ( ) κ p

31 3 - Adijabatska ekspanzija, - Adijabatska kompresija. Slika Adijabata

32 3 8. PROCESI SO GASOVI 8.. PROCES POME\U KONSTANTNI PRITISOCI Procesot pome u konstantni pritisoci, za otvoren sistem, e pretstaven na Slika Slika Proces pome u konstantni pritisoci (otvoren sistem) Gas se vnesuva pri konstanten visok pritisok, se iskoristuva so izotermna ekspanzija i na atmosferski pritisok se isfrluva vo okolinata. Cilindarot se polni so komprimiran vozduh na pritisok p, od to~ka do to~ka se dobiva rabota na ekspanzija, a potoa vozduhot se isfrluva vo atmosferata. Dobienata rabota e pretstavena so povr{inite 4ba i cb, a potro{enata rabota so povr{inata 3ca. Neto dobienata rabota vo eden ciklus e 43. Ovaa rabota pome u dva konstantni pritisoci e imenuvana tehni~ka rabota, p = W. (8..-.) W T pv ln = p Za izotermnata ekspanzija rabotata e ednakva na tehni~kata ra-

33 bota (izotermata e simetri~na kriva vo odnos na koordinatnite oski p i V ) KRU@NI PROCESI Proces {to e dobien so kombinirawe na nekolku promeni na sostojbi, taka {to sistemot ima identi~na po~etna i krajna sostojba se imenuva kruèn proces. Na Slika e pokaàn Karnotoviot kruèn proces. Slika Karnotov kruèn proces Toa e idealen proces koj ne moè da se realizira, no nudi najgolema termi~ka efikasnost pri pretvoruvaweto na toplinata vo rabota, koga se realizira pome u dva toplinski rezervoari so odredeni temperaturi. Toj e sostaven od dve izotermi i dve adijabati. Kako rabotno sredstvo se upotrebuva idealen gas. Pri izotermnata ekspanzija od sostojba do sostojba, od gorniot toplinski rezervoar se zema toplinata Q koja se vnesuva vo rabotnoto sredstvo. Konstantnata temperatura na gorniot rezervoar na toplina, T G, e beskone~no malku povisoka od temperaturata na rabotnoto sredstvo, T. Od sostojba do sostojba 3, pri adijabatska ekspanzija se dobiva

34 rabota, a temperaturata na rabotnoto sredstvo se namaluva od T na T 0. Tretata promena na sostojba e izotermnata kompresija od sostojba 3 do sostojba 4, pri koja dolniot toplinski rezervoar ja prima toplinata Q 0. Temperaturata na dolniot toplinski rezervoar T D e beskone~no malku poniska od temperaturata na rabotnoto sredstvo T 0. So adijabatska kompresija od sostojba 4 do sostojba se zatvora kru`niot proces. Vo kru`niot proces se dobiva rabota W, pretstavena so povr{inata 34. Grafi~ki ilustrirano, od dobienata rabota pri izotermnata ekspanzija, povr{ina 65, i adijabatskata ekspanzija, povr{ina 376, se odzema izgubenata rabota za izotermnata kompresija, povr{ina 4378, i za adijabatskata kompresija, povr{ina 485. Rabotata W se dobiva kako razlika na vnesenata toplina vo rabotnoto sredstvo Q i iznesenata toplina Q 0, e, W = Q Q 0 = V = mr(t ln V V3 T0 ln ) V 4 34 (8..-.) Za toplinska ma{ina termi~kiot koeficient na korisno dejstvo W Q Q0 T T0 T0 η t = = = = (8..-.) Q Q T T Sleduva deka termi~kata efikasnost na Karnotoviot kruèn proces zavisi samo od temperaturite na dvata toplinski rezervoara. Toa zna~i deka termi~arot treba da se stremi kon povisoka temperatura na gorniot toplinski rezervoar i kon poniska temperatura na dolniot toplinski rezervoar. Bidej}i dolen toplinski rezervoar obi~no e okolinata, ~ija temperatura e odredena, pogolema termi~ka efikasnost treba da se bara so zgolemuvawe na temperaturata na toplinskiot izvor. No, vo primenata na visoki temperaturi, termi~arot e ograni~en so nivnoto podnesuvawe od strana na konstruktivnite materijali. Karnotoviot kruèn proces ne moè da se izvede bidej}i kaj re-

35 35 alnite kru`ni procesi prenosot na toplina se odviva pri kone~ni temperaturni razliki, a ne pri beskone~no mali, i vtoro, rabotnoto sredstvo e realen, a ne idealen gas. Drugi kru`ni procesi, {to se poznati vo termikata se kru`nite procesi imenuvani po nivnite avtori: Joule, Otto, Diesel, Ericsson i Sabathé. Tie se sostaveni od slednite promeni na sostojba: Joule - izobara, adijabata, izobara, adijabata, Otto - izohora, adijabata, izohora, adijabata, Diesel - izobara, adijabata, izohora, adijabata, Ericsson - izobara, izoterma, izobara, izoterma, Sabathé - izohora, izobara, adijabata, izohora, adijabata. Ako promenite na sostojba vo Karnotoviot kru`en proces od Slika se odvivaat vo obratna nasoka se dobiva Karnotoviot kru`en proces na toplinska pumpa.

36 36 9. VODNA PARA 9.. ISPARUVAWE Isparuvaweto e proces na sozdavawe na vodna para od voda pod vlijanie na toplina. Na Slika poka`ano e isparuvaweto na vodata vo ~etiri sostojbi. Slika Isparuvawe na voda Vo otvoren sad se gree voda. Vo po~etnata sostojba (a) vo sadot ima samo voda, vo sostojbata (b) eden del od vodata e isparen, vo sostojbata (v) celata voda e isparena, a vo sostojbata (g) vodnata para se gree i {iri kako i sekoj drug gas. Mereweto na temperaturata poka`uva deka od momentot na zapo~nuvawe na isparuvaweto do momentot koga }e ispari i poslednata kapka voda, taa iznesuva 00 o C. Vo sostojbata (v) vodnata para se imenuva suvozasitena vodna para, a vo sostojbata (g) pregreana vodna para. Koga isparuvaweto se vr{i vo zatvoren sad na povisok pritisok od atmosferskiot i temperaturata na isparuvawe e povisoka od 00 o C.

37 Procesot na isparuvawe pri konstanten pritisok poka`an e na Slika 9..-., vo p v dijagram voda, 3 - suvozasitena vodna para, - vrela voda, 4 - pregreana vodna para. Slika Isparuvawe na voda pri konstanten pritisok Krivata levo od to~kata K se imenuva dolna grani~na kriva, a krivata desno od to~kata K se imenuva gorna grani~na kriva. Pome u dolnata i gornata grani~na kriva se nao a te~no-parnoto podra~je. primarni: Site golemini na sostojba na vrelata voda se ozna~uvaat kako u ', i ', s ', a site golemini na sostojba na suvozasitenata vodna para se ozna~uvaat kako sekundarni: u ", i ", s ". Ladnata voda od sostojba, se gree do vrela voda, sostojba. Tuka vodata }e postigne temperatura od 00 o C i istata temperatura }e ja zadr`i do krajot na isparuvaweto. Vo sostojba 3 nema voda. Taa e celosno isparena, a dobienata vodna para e suvozasitena vodna para na 00 o C. Vo sostojba 4 pregreanata vodna para ima povisoka temperatura od 00 o C. Podra~jeto pome u sostojbite i 3 e te~no-parno. Toa e smesa od voda i para na konstantna temperatura i konstanten pritisok.

38 Toplinata {to e potrebna za isparuvawe na vodata, od vrela voda do suvozasitena vodena para e, 38 r = i" i'. (9..-.) Ovaa toplina na isparuvawe e pomala za povisoki pritisoci na isparuvawe. Taa se odreduva so pomo{ na tabelite za vodna para. Kako kriti~na to~ka (K) e ozna~ena sostojbata vo koja site svojstva na vrelata voda i suvozasitenata vodna para se ednakvi. Taa se ozna~uva so kriti~na temperatura t K, kriti~en pritisok p K i kriti~en volumen v K. Za temperaturi povisoki od t K voop{to ne mo`e da se ozna~i granica pome u te~nata i gasnata faza na vodata. Za temperaturi poniski od od t K se pojavuva te~no-parno podra~je pome u dolnata i gornata grani~na kriva. Kriti~nata sostojba e posebno va`na za vte~nuvaweto na gasovite. Za da se vte~ni nekoj gas, toj mora da se oladi na temperatura poniska od kriti~nata. Termodinami~kite svojstva na vodata i vodnata para vo te~noparnoto podra~je dadeni se vo Tabela T s i Termodinami~kite promeni na vodnata para se sledat vo i s dijagram. Vo p v, T s dijagram povr{inite pod krivata na isparuvawe gi pretstavuvaat toplinite, Slika Slika T s dijagram za isparuvawe

39 Povr{inata ba ja pretstavuva toplinata na zagrevawe na vodata ( q f ), povr{inata 3cb ja pretstavuva toplinata na isparuvawe (r ), a povr{inata 34dc ja pretstavuva toplinata na pregrevawe na vodnata para ( q pr ). Vkupnata donesena toplina e, f q pr 39 q = q + r+. (9..-.) i s dijagramot e osnovniot dijagram za presmetkite na promenite na sostojbite na vodnata para. So nego vo praktikata se re{avaat site zada~i {to se postavuvaat pred termi~arite. Ovoj dijagram se imenuva Molierov dijagram po negoviot avtor Mollier, koj prv go postavil vo 904 godina. 9.. PARNA POSTROJKA Parnata postrojka ima ~etiri osnovni elementi: kotel, turbina, kondenzator i napojna pumpa, Slika paren kotel, - parna turbina, 3 - kondenzator, 4 - napojna pumpa Slika Parna postrojka Proizvedenata vodna para od kotelot () se iskoristuva vo turbinata (), potoa vo kondenzatorot (3) kondenzira, odnosno se vra}a vo te~na sostojba i se vnesuva vo kotelot so pomo{ na napojna pumpa (4).

40 40 Tabela Termodinami~ki svojstva na voda i vodna para t, C p s,t, kpa Specifi~en volumen, m 3 /kg w Specifi~na entalpija, kj/kg w Specifi~na entropija, kj/(kg w K) v v fg v i r i s s fg s 0 0,6 0, ,4 06,43-0,04 500,8 500,77-0,000 9,555 9,553 0,657 0, ,455 9,456 4,8 498,43 50,6 0,053 9,34 9,86 0,7060 0, ,769 79,770 8,39 496,05 504,45 0,0306 9,076 9,0 3 0,7580 0, ,06 68,07,60 493,68 506,8 0,0459 9,030 9, ,835 0, ,37 57,38 6,8 49,3 508, 0,06 8,9890 9, ,875 0, ,03 47,033,0 488,94 509,96 0,0763 8,948 9, ,9373 0, ,653 37,654 5, 486,57 5,79 0,093 8,9077 8,9990 7,000 0, ,947 8,948 9,4 484,0 53,6 0,064 8,8674 8,9738 8,078 0, ,850 0,85 33,6 48,84 55,46 0,3 8,873 8,9488 9,48 0, ,36 3,37 37,8 479,47 57,9 0,36 8,7878 8,940 0,80 0, ,38 06,39 4,0 477, 59, 0,5 8,7484 8,8995,37 0, ,8 99,83 46, 474,74 50,95 0,659 8,7093 8,875,406 0, ,743 93,744 50,40 47,38 5,78 0,806 8,6705 8,85 3,4978 0, ,088 88,089 54,59 470,0 54,6 0,953 8,639 8,87 4,5987 0,0000 8,85 8,86 58,78 467,66 56,44 0,099 8,5936 8,8035 5,7055 0, ,897 77,898 6,97 465,30 58,6 0,44 8,5556 8,780 6,884 0, ,307 73,308 67,6 46,93 530,09 0,389 8,578 8,7568 7,9380 0, ,0 69,0 7,34 460,57 53,9 0,534 8,4804 8,7338 8,0643 0, ,07 65,08 75,53 458, 533,74 0,678 8,443 8,709 9,978 0,0000 6,7 6,73 79,7 455,85 535,56 0,8 8,406 8,6883 0,3388 0, ,774 57,773 83,90 453,48 537,38 0,964 8,3694 8,6658,4877 0, ,499 54,500 88,08 45, 539,0 0,307 8,339 8,6436,6448 0,0000 5,433 5,434 9,7 448,75 54,0 0,349 8,967 8,65 3,804 0, ,56 48,563 96,45 446,39 54,84 0,3390 8,607 8,5996 4,985 0, ,87 45,873 00,63 444,0 544,65 0,353 8,49 8, ,69 0, ,350 43,35 04,8 44,66 546,47 0,367 8,894 8, ,363 0, ,985 40,986 08,99 439,9 548,8 0,38 8,54 8, ,5673 0, ,766 38,767 3,8 436,9 550,09 0,395 8,90 8,54 8 3,78 0, ,68 36,683 7,36 434,55 55,90 0,4090 8,084 8, ,0083 0, ,76 34,77,54 43,7 553,7 0,49 8,0496 8, ,460 0, ,889 3,889 5,7 49,80 555,5 0,4367 8,05 8, ,4959 0, ,60 3,6 9,90 47,43 557,3 0,4505 7,980 8, ,7585 0, ,535 9,536 34,08 45,05 559,3 0,464 7,947 8,4 33 5,0343 0, ,006 8,007 38,6 4,67 560,93 0,4779 7,933 8, ,339 0, ,567 6,568 4,44 40,9 56,73 0,495 7,8790 8, ,678 0, , 5,3 46,6 47,9 564,53 0,505 7,8465 8, ,9466 0, ,935 3,936 50,80 45,53 566,33 0,586 7,834 8, ,80 0,00007,733,734 54,98 43,4 568, 0,53 7,7805 8, ,635 0,00007,599,600 59,6 40,76 569,9 0,5456 7,7479 8, ,9987 0, ,59 0,530 63,34 408,37 57,7 0,5590 7,754 8, ,3835 0, ,50 9,5 67,5 405,98 573,50 0,574 7,683 8, ,7863 0, ,567 8,568 7,70 403,58 575,8 0,5857 7,650 8, ,080 0, ,667 7,668 75,88 40,9 577,07 0,5990 7,69 8,8 43 8,649 0, ,88 6,89 80,06 398,79 578,85 0,6 7,5875 8, ,07 0,0000 6,04 6,05 84,4 396,39 580,63 0,654 7,5560 8, ,593 0,0000 5,55 5,56 88,4 393,99 58,4 0,6386 7,547 8, ,0976 0,0000 4,537 4,538 9,60 39,59 584,9 0,657 7,4936 8, ,646 0,000 3,858 3,859 96,78 389,8 585,96 0,6648 7,466 8,74 48,75 0,000 3,4 3,5 00,97 386,77 587,74 0,6778 7,439 8,097 49,7500 0,000,606,607 05,5 384,36 589,5 0,6908 7,403 8,09 50,3499 0,000,09,09 09,33 38,94 59,7 0,7038 7,3709 8,0747 5,9759 0,0003,48,483 3,5 379,53 593,04 0,767 7,3407 8, ,690 0,0003 0,964 0,965 7,70 377,0 594,80 0,796 7,307 8, ,300 0,0004 0,473 0,474,88 374,68 596,56 0,744 7,809 8, ,000 0,0004 0,007 0,008 6,06 37,6 598,3 0,755 7,5 8, ,7597 0,0005 9,563 9, ,5 369,83 600,07 0,7680 7,7 7, ,5304 0,0005 9,47 9,468 34,43 367,39 60,8 0,7807 7,94 7, ,333 0,0006 8,748 8, ,6 364,96 603,57 0,7934 7,63 7, ,690 0,0006 8,3690 8,3700 4,80 36,5 605,3 0,806 7,34 7, ,0387 0,0007 8,0094 8,04 46,99 360,08 607,06 0,887 7,054 7, ,944 0,0007 7,6677 7,6697 5,7 357,63 608,80 0,833 7,0767 7, ,885 0,0008 7,348 7, ,36 355,9 60,54 0,8438 7,048 7,890 6,864 0,0008 7,0337 7, ,54 35,73 6,8 0,8563 7,098 7,876 63,88 0,0009 6,7397 6, ,73 350,8 64,0 0,8688 6,996 7, ,940 0,0009 6,4599 6, ,9 347,8 65,74 0,88 6,9636 7, ,040 0,0000 6,935 6,946 7, 345,36 67,46 0,8936 6,9357 7, ,80 0,0000 5,9397 5, ,30 34,89 69,9 0,9060 6,9080 7, ,366 0,000 5,698 5,699 80,49 340,4 60,90 0,983 6,8804 7, ,596 0,000 5,4680 5, ,68 337,95 6,6 0,9306 6,8530 7, ,873 0,000 5,485 5,495 88,87 335,47 64,33 0,949 6,857 7,7686

41 4 70 3,98 0,0003 5,039 5,040 93,06 33,99 66,04 0,955 6,7986 7, ,57 0,0003 4,8396 4, ,5 330,50 67,75 0,9673 6,776 7, ,997 0,0004 4,649 4,650 30,44 38,0 69,45 0,9795 6,7448 7, ,475 0,0005 4,4675 4, ,63 35,5 63,5 0,996 6,78 7, ,006 0,0005 4,940 4,95 309,83 33,0 63,84,0037 6,695 7, ,59 0,0006 4,84 4,94 34,0 30,5 634,53,057 6,665 7, ,36 0,0006 3,970 3,97 38, 38,0 636,,078 6,6389 7, ,938 0,0007 3,890 3,80 3,4 35,49 637,90,0398 6,67 7, ,700 0,0008 3,6746 3, ,6 3,98 639,58,057 6,5867 7, ,54 0,0008 3,5365 3, ,8 30,46 64,6,0636 6,5609 7, ,4 0,0009 3,4044 3, ,00 307,93 64,93,0755 6,535 7, ,364 0, ,78 3,79 339,0 305,40 644,60,0874 6,5095 7, ,384 0, ,573 3, ,40 30,86 646,6,0993 6,484 7, ,473 0,0003 3,047 3, ,60 300,3 647,9, 6,4587 7, ,633 0,0003,930,930 35,80 97,78 649,58,8 6,4335 7, ,865 0,0003,850, ,0 95, 65,3,346 6,4084 7, ,7 0,00033,735, , 9,67 65,88,463 6,3834 7, ,554 0,00034,663, ,4 90, 654,5,580 6,3586 7, ,05 0,00035,533, ,6 87,54 656,6,696 6,3339 7, ,556 0,00035,4438, ,8 84,97 657,79,8 6,3093 7, ,80 0,00036,358, ,03 8,39 659,4,98 6,848 7, ,888 0,00037,760,77 38,4 79,8 66,04,044 6,605 7, ,683 0,00037,973, ,45 77, 66,66,59 6,36 7, ,566 0,00038,7,8 389,66 74,6 664,8,74 6, 7, ,54 0,00039,049, ,87 7,0 665,89,389 6,88 7, ,608 0,00040,9796, ,08 69,4 667,49,504 6,64 7, ,770 0,00040,98,938 40,9 66,80 669,09,68 6,404 7, ,030 0,0004,8486, ,5 64,8 670,69,73 6,68 7, ,390 0,0004,7869, ,7 6,55 67,8,845 6,093 7, ,85 0,00044,777,787 44,94 58,9 673,86,959 6,0697 7, ,49 0,00044,6708,678 49,6 56,8 675,44,307 6,0464 7, ,09 0,00044,66,67 43,38 53,64 677,0,385 6,03 7, ,875 0,00045,5635, ,60 50,99 678,58,397 6,0000 7,398 03,770 0,00046,59,539 43,8 48,33 680,5,340 5,9770 7, ,779 0,00047,464, ,04 45,66 68,7,35 5,954 7, ,906 0,00047,474, ,7 4,99 683,6,3634 5,933 7, ,5 0,00048,373, ,49 40,3 684,80,3745 5,9086 7, ,50 0,00049,390, ,7 37,63 686,35,3856 5,8860 7, ,0 0,00050,87,883 45,95 34,93 687,88,3967 5,8635 7, ,633 0,0005,470,48 457,8 3,3 689,4,4078 5,840 7, ,384 0,0005,083,093 46,4 9,5 690,93,488 5,887 7,375 48,67 0,0005,70,70 465,64 6,8 69,45,498 5,7965 7,63 53,78 0,00053,350,36 469,88 4,09 693,96,4408 5,7744 7,5 3 58,445 0,00054,004,05 474,,35 695,47,458 5,754 7, ,745 0,00055,0670, ,35 8,6 696,97,467 5,7304 7, ,90 0,00056,0348, ,59 5,87 698,46,4737 5,7086 7,8 6 74,78 0,00057,0038, ,83 3, 699,95,4846 5,6868 7, ,55 0, ,9739 0, ,07 0,35 70,43,4954 5,665 7, ,40 0, ,9450 0, ,3 07,58 70,90,5063 5,6436 7, ,473 0, ,97 0,98 499,56 04,80 704,37,57 5,6 7, ,685 0, ,890 0, ,8 0,0 705,83,579 5,6007 7,86,60 0,0006 0,839 0,840 5,3 96,4 706,73,5494 5,558 7, ,94 0, ,796 0,797 50,8 90,78 7,60,5709 5,560 7, ,490 0, ,747 0, ,33 85, 74,44,59 5,474 7, ,55 0, ,7057 0, ,86 79,40 77,6,635 5,436 7, ,98 0, ,6670 0, ,39 73,66 70,05,6347 5,394 7, ,866 0,0007 0,6308 0, ,93 67,87 7,80,6557 5,3505 7, ,47 0, ,5969 0, ,48 6,05 75,53,6767 5,3099 6, ,470 0, ,565 0,566 57,04 56,8 78,,6977 5,697 6, ,566 0, ,5354 0, ,60 50,8 730,88,785 5,96 6, ,565 0, ,5075 0, ,8 44,33 733,5,7393 5,899 6, ,497 0,0008 0,483 0, ,76 38,34 736,,7599 5,505 6, ,394 0, ,4567 0, ,36 3,3 738,67,7805 5,3 6, ,88 0, ,4336 0, ,97 6,3 74,9,80 5,074 6, , 0, ,49 0,430 63,58 0,0 743,68,85 5,0338 6, ,98 0,0009 0,394 0,395 63, 3,9 746,3,849 4,9954 6, ,8 0, ,37 0, ,85 07,70 748,55,86 4,9573 6, ,495 0, ,354 0, ,50 0,43 750,93,884 4,994 6, ,875 0, ,3370 0, ,6 095, 753,7,906 4,887 6, ,456 0,0000 0,309 0,30 666,83 088,73 755,57,96 4,8443 6, ,75 0,000 0,3058 0, ,5 08,3 757,8,947 4,8070 6,7497 (-, 005a)

42 4 0. VOZDUH 0.. SOSTAV I ZASITUVAWE NA VOZDUH Vo termodinamikata se koristat tri poimi za vozduh: atmosferski vozduh, suv vozduh i vlaèn vozduh. Atmosferski vozduh e gas, na povr{inata na Zemjata, {to sodrì pove}e gasni komponenti, vodna para i razni zagaduva~i (dim, polen). Suv vozduh e atmosferski vozduh bez vodna para i razni zagaduva~i. Za nego moè da se upotrebuva i imeto ~ist suv vozduh. Suviot vozduh ima relativno konstanten sostav. Mali promeni kaj nekoi od negovite komponenti, sepak se pojavuvaat vo tek na vreme, za razli~ni geografski lokacii, za razli~ni visini. Vo Tabela e daden sostavot na suviot vozduh. Azotot, kislorodot, argonot i jaglerodniot dioksid pretstavuvaat 99,997 % od sostavot na suviot vozduh. Prvite tri komponenti se stabilni, dodeka jaglerodniot dioksid se menuva vo zavisnost od pove}e faktori: sostojbata na vegetacijata, vremenskite uslovi, zagadenosta. Vlaèn vozduh e smesa od suv vozduh i vodna para. Suviot vozduh e nepromenliva komponenta, so sostav {to e standardiziran ( Tabela 0..-.). Standardiziraweto e neophodno za da moè da se opredelat edinstveni termodinami~ki svojstva na suviot vozduh i za da se obezbedi edinstvenost vo testiraweto, vrednuvaweto i primenata na opremata i sistemite {to koristat vlaèn vozduh. Iznosot na vtorata komponenta, vodnata para, se menuva od nula do maksimalna vrednost koja zavisi od temperaturata i pritisokot STANDARDNA ATMOSFERA Vo soglasnost so ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) standardna e onaa atmosfera koja na morsko nivo ima standarna temperatura 5 o S, standarden barometarski pritisok 035 Ra i gustina,5 kg/m 3. Tamu kade {to e taa

43 primenliva, performansite na opremata i sistemite se presmetuvaat vo odnos na vozduh so ovaa gustina. 43 Tabela Sostav na suv vozduh (~ist suv atmosferski vozduh vo blizina na morsko nivo) spored ASHRAE Komponenta U~estvo vo %, volumenski. Azot (N ) 78,084. Kislorod (O ) 0, Argon (Ar) 0, Jagleroden dioksid (CO ) 0, Neon (Ne) 0, Helium (He) 0, Kripton (Kr) 0, Ksenon (Xe) 0, Vodorod (H ) 0, Metan (CH 4 ) 0,0005. Azoten oksid (N O) 0, Ozon (O 3 ) leto: 0 do 0, zima: 0 do 0, Sulfur dioksid (SO ) 0 do 0, Azot dioksid (NO ) 0 do 0, Amonijak (NH 3 ) 0 do tragi 6. Jagleroden monoksid (CO) 0 do tragi 7. Radon (Rn) (Olivieri, Singh, Lovodocky, 996) PROMENA NA BAROMETARSKIOT PRITISOK I TEMPERATURATA NA ATMOSFERSKIOT VOZDUH Barometarskiot pritisok i temperaturata na atmosferskiot vozduh se menuvaat so promena na nadmorskata visina, lokalnite vremenski i geografski uslovi. Vo ramnina na povr{inata na moreto standardnata temperatura iznesuva 5 o S, a standardniot barometarski pritisok 035 Ra. Standardnite vrednosti za barometarskiot

44 44 pritisok i za temperaturata se dadeni vo Tabela Vrednostite pokaàni vo taa tabela moè da se presmetaat spored ravenkata, p 5,559 = 035 ( 0, Z), (0..-.) kade {to Z e nadmorska visina izrazena vo metri. Temperaturata kako funkcija od nadmorskata visina moè da se opredeli od ravenkata, T = 88,5 0,0065 Z. (0..-.) kade {to Z e nadmorska visina izrazena vo metri. Pokaànite ravenki davaat to~ni rezultati ako se koristat za nadmorska visina do 000 m. Na odredena geografska lokacija, vrednosta na barometarskiot pritisok nema da se razlikuva zna~itelno od onaa pokaàna vo Tabela 0..-., osven pri nekoi nevoobi~aeni uslovi, dodeka pak atmosferskata temperatura moè da se menuva vo {iroki granici. Tabela Standardni vrednosti za barometarskiot pritisok i temperaturata na atmosferskiot vozduh do 0000 m, spored ASHRAE Nadmorska visina, m Temperatura, Pritisok, , , , , , , (-, 009a) o C Pa

45 ZASITUVAWE NA VOZDUH Zasituvaweto na vla`niot vozduh e proces na negovo pribliùvawe kon sostojba na ramnoteà me u vla`niot vozduh i vodnata faza. Koga }e ja postigne sostojbata na zasitenost vla`niot vozduh ne moè da prima pove}e vlaga i ja oddeluva na okolnite cvrsti tela ili ~esti~ki so koi e vo dopir. Za vodata vo vla`niot vozduh, bitni se poimite: topewe, kondenzacija, sublimacija, ishlapuvawe. îstata voda moè da postoi vo edna ili pove}e agregatni sostojbi, i toa: cvrsta, te~na ili gasovita. Pri postoewe na dve ili pove}e agregatni sostojbi od edna supstancija koi koegzistiraat vo ramnoteà, sekoga{ }e ima povr{ini na oddeluvawe me u fazite, odnosno me u agregatnite sostojbi. Koga na edna supstancija vo cvrsta agregatna sostojba, koja se nao a na to~ka na topewe, }e i se dodade dovolno koli~estvo na toplinska energija doa a do zgolemuvawe na molekularnata aktivnost. Toa ponatamu predizvikuva oslabuvawe na me umolekularnite vrski i prenesuvawe na molekulite niz povr{inata na oddeluvawe vo te~nata faza. Se veli deka nastanal proces na topewe. Sprotivniot proces, mrznewe, bara odzemawe na ekvivalenten iznos na energija. Analogno na toa, promena na agregatnata sostojba na edinica masa te~nost vo gasna faza (isparuvawe) bara doveduvawe na odredeno koli~estvo na toplinska energija (toplina na isparuvawe). Obratno, za da dojde do kondenzacija (promena od gasna vo te~na faza), potrebno e da se odzeme toplinata na isparuvawe. Sublimacijata e promena na agregatnata sostojba na nekoja supstancija, direktno od cvrsta vo gasna faza. Energijata potrebna za odvivawe na toj proces e nare~ena toplina na sublimacija. So odzemaweto na toplinata na sublimacija nastanuva obraten proces, odnosno premin direktno od gasna vo cvrsta faza. Postoi i takanare~ena dinami~ka ramnoteà, me u bilo koi dve fazi od nekoja supstancija, koja zna~i deka brojot na molekuli {to preminuvaat od edna vo druga faza, po edinica vreme i povr{ina, e ednakov so soodvetniot broj na molekuli {to go izvr{uvaat obratniot proces.

46 46 Najgolemiot del od vodnata para {to se nao a vo zemjinata atmosfera ne stignuva tamu preku isparuvawe, tuku preku ishlapuvawe. Pri ishlapuvaweto vodata ne vrie, a sepak minuva vo gasna agregatna sostojba, odnosno vodna para. Ishlapuvaweto e predizvikano od razlikata vo pritisokot, dodeka isparuvaweto se pojavuva kako rezultat na donesuvawe na toplina. Vo prirodata ishlapuvaweto od otvorena vodena povr{ina vo vozduhot nad nea se odviva pri site temperaturi, a isparuvaweto samo pri temperatura od 00 o C. 0.. OSNOVNI GOLEMINI Sodràna vlaga (ili odnos na komponentite na vlaèn vozduh) e odnos na masata na vodnata para i masata na suviot vozduh, kade m w x=, (0..-.) m da m w e masata na vodnata para sodràna vo vla`niot vozduh, izrazena vo kilogrami, a m da e masata na suviot vozduh sodràn vo vla`niot vozduh, izrazena vo kilogrami. Ako masata se izrazi preku molskite frakcii x w i µ x = µ x w w w x = = da da 8,05x 8,9645x da 0,6x x da w x da, sledi,. (0..-.) Specifi~na vla`nost e odnos na masata na vodnata para i masata na vla`niot vozduh, Sega vaì, m w γ =. (0..-3.) (m + m ) w da x γ =. (0..-4.) (x+ ) Apsolutna vla`nost (ili gustina na vodnata para) e odnos na masata na vodnata para i volumenot na vla`niot vozduh, m d = w v V. (0..-5.) Gustina na vla`niot vozduh e odnos na masata na vla`niot vozduh i volumenot na vla`niot vozduh,

47 47 ( mda + m w ) (+ x) ρ = =, (0..-6.) V v kade v e specifi~niot volumen na vla`niot vozduh izrazen vo m 3 /kg da, V V v = =, (0..-7.) m 8,9645 da n da a n da e brojot na molovi na suviot vozduh. Vkupniot broj na molovi na vla`niot vozduh, n, e, n = n da + n w. (0..-8.) Sodràna vlaga na zasituvawe e sodrànata vlaga na zasiten vlaèn vozduh i se ozna~uva so x s. Stepen na zasituvawe e odnos na sodrànata vlaga i sodrànata vlaga na zasituvawe na istata temperatura i istiot pritisok, x µ =. (0..-9.) x s Relativna vla`nost e odnos na molskata frakcija na vodnata para i molskata frakcija na vodnata para na zasiten vlaèn vozduh, na ista temperatura i ist pritisok, x x w ϕ =. (0..-0.) w,s Relativnata vla`nost pokaùva kolku e zasiten vla`niot vozduh. Zasiteniot vlaèn vozduh ima relativna vla`nost 00 %, ϕ =. Temperatura na to~ka na rosa e temperatura na zasiten vlaèn vozduh, na pritisok p, {to se zasitil pri konstantna sodràna vlaga. Temperatura na vlaèn termometar, t*, e temperatura pri koja vodata (te~na ili cvrsta) so ishlapuvawe vo vla`niot vozduh, {to ima temperatura na suv termometar t i sodràna vlaga x, moè da go odvede vozduhot vo adijabatsko zasituvawe, na ista temperatura t*, a vkupniot pritisok e konstanten TERMODINAMI^KI SVOJSTVA NA VLA@EN VOZDUH Vo Tabela se dadeni termodinami~kite svojstva na vla- `niot vozduh. Tabelata e prevzemena od ASHRAE ( -, 009a).

48 48 Tabela e razviena spored ravenkite na Hyland i Wexler (Hyland, Wexler, 983a,983b). Tabela gi sodrì slednive golemini, t - temperatura, vo 0 S, x s - v da - v as = sodràna vlaga na zasituvawe, specifi~en volumen na suv vozduh, vo m 3 / kg, v s - v da, razlika pome u specifi~niot volumen na zasiten vlaèn vozduh i specifi~niot volumen na suv vozduh, vo m 3 / kg da, na ist pritisok i temperatura, v s - specifi~en volumen na zasiten vlaèn vozduh, vo m 3 / kg da, i da - specifi~na entalpija na suv vozduh, vo kj / kg da, i as = i s - i da, razlika na specifi~nata entalpija na zasiten vlaèn vozduh i specifi~nata entalpija na suv vozduh, vo kj / kg da, na ist pritisok i temperatura, i s - specifi~na entalpija na zasiten vlaèn vozduh, vo kj / kg da, s da - specifi~na entropijata suv vozduh, vo kj / kg da K, s s - specifi~na entropija na zasiten vlaèn vozduh, vo kj / kg da K. Vrednostite vo Tabela se dadeni za standarden atmosferski pritisok, 035 Ra. Tabela Termodinami~ki svojstva na vlaèn vozduh pri standarden atmosferski pritisok 035 Pa t, 0 C x s, kg w/kg da Specifi~en volumen, m 3 /kg da Specifi~na entalpija, kj/kg da Specifi~na entropija, kj/(kg da K) v da v as v s i da i as i s s da s s , ,607 0,0000 0,607-60,35 0,07-60,334-0,495-0, , ,6056 0,0000 0, ,344 0,08-59,36-0,448-0, , ,6084 0,0000 0, ,338 0,0-58,37-0,40-0, , ,63 0,0000 0,63-57,33 0,04-57,308-0,354-0, , ,64 0,0000 0,64-56,36 0,08-56,98-0,308-0, , ,670 0,0000 0,670-55,39 0,03-55,88-0,6-0, , ,698 0,0000 0,698-54,33 0,036-54,78-0,5-0,4-53 0, ,66 0,0000 0,67-53,307 0,04-53,67-0,70-0,68-5 0, ,655 0,0000 0,655-5,30 0,046-5,55-0,4-0, - 5 0, ,683 0,0000 0,684-5,95 0,05-5,43-0,079-0, , ,63 0,0000 0,63-50,89 0,059-50,30-0,033-0,03

49 , ,6340 0,0000 0,634-49,83 0,067-49,6-0,988-0, , ,6369 0,0000 0, ,77 0,075-48,0-0,944-0, , ,6397 0,0000 0, ,7 0,085-47,86-0,899-0, , ,646 0,0000 0,646-46,65 0,095-46,70-0,855-0, , ,6454 0,0000 0, ,59 0,08-45,5-0,8-0, , ,6483 0,000 0, ,53 0, - 44,3-0,767-0, , ,65 0,000 0,65-43,47 0,37-43, - 0,73-0,76-4 0, ,6540 0,000 0,6540-4,4 0,53-4,088-0,679-0,67-4 0, ,6568 0,000 0,6569-4,35 0,7-4,063-0,636-0, , ,6579 0,000 0, ,9 0,9-40,037-0,59-0, , ,665 0,000 0,666-39,4 0,6-39,007-0,549-0, , ,6653 0,000 0, ,8 0,4-37,976-0,507-0, , ,668 0,000 0, , 0,70-36,94-0,464-0, , ,670 0,000 0,67-36,06 0,30-35,905-0,4-0, , ,6739 0,000 0, ,00 0,336-34,864-0,379-0, , ,6767 0,000 0, ,95 0,375-33,80-0,337-0, , ,6796 0,000 0, ,89 0,47-3,77-0,95-0,76-3 0, ,684 0,000 0,686-3,83 0,464-3,78-0,53-0,33-3 0,0003 0,6853 0,000 0,6855-3,78 0,57-30,66-0, - 0, , ,688 0,0003 0, ,7 0,574-9,597-0,70-0,45-9 0, ,6909 0,0003 0,69-9,66 0,636-8,59-0,9-0,0-8 0, ,6938 0,0003 0,694-8,60 0,707-7,454-0,088-0, , ,6966 0,0004 0,6970-7,54 0,78-6,37-0,047-0,03-6 0, ,6995 0,0004 0,6999-6,49 0,867-5,8-0,006-0, , ,703 0,0004 0,708-5,43 0,959-4,84-0,0965-0, , ,705 0,0005 0,7057-4,37,059-3,078-0,095-0, , ,7080 0,0005 0,7086-3,3,7 -,96-0,0885-0,0835-0, ,709 0,0006 0,77 -,6,9-0,834-0,0845-0,0790-0, ,737 0,0007 0,744 -,0,45-9,695-0,0805-0, , ,765 0,0007 0,773-0,5,570-8,545-0,0765-0, , ,794 0,0008 0,70-9,09,79-7,380-0,075-0, , ,7 0,0009 0,73-8,03,90-6,0-0,0686-0, , ,75 0,000 0,76-7,098,09-5,006-0,0646-0, , ,779 0,00 0,790-6,09,99-3,793-0,0607-0, , ,7308 0,00 0,730-5,086,54 -,56-0,0568-0, ,009 0,7336 0,003 0,7349-4,080,769 -,3-0,059-0, ,006 0,7364 0,004 0,7379-3,075 3,036-0,039-0,0490-0,0367-0, ,7393 0,006 0,7409 -,069 3,37-8,74-0,045-0,038-0, ,74 0,007 0,7439 -,063 3,64-7,4-0,043-0, , ,7450 0,009 0,7469-0,057 3,986-6,07-0,0375-0,05-9 0, ,7478 0,00 0,7499-9,05 4,358-4,693-0,0337-0, , ,7507 0,003 0,7530-8,046 4,764-3,83-0,099-0,00-7 0, ,7535 0,005 0,7560-7,040 5,0 -,838-0,06-0, ,008 0,7563 0,008 0,759-6,035 5,677-0,357-0,03-0, , ,759 0,0030 0,76-5,09 6,9,64-0,086-0, , ,760 0,0033 0,7653-4,03 6,75,78-0,048-0,05-3 0, ,7649 0,0036 0,7685-3,07 7,353 4,336-0,0-0,075-0, ,7677 0,0039 0,777 -,0 8,007 5,995-0,0074-0,036-0, ,7705 0,0043 0,7749 -,006 8,7 7,706-0,0037-0, , ,7734 0,0047 0,778 0,000 9,473 9,473 0,0000-0,0364 0, ,776 0,005 0,783,006 0, ,0037 0,047 0, ,779 0,0055 0,7845, ,0073 0, , ,789 0,0059 0,7878 3, ,00 0, , ,7848 0,0064 0,79 4, ,046 0, , ,7876 0,0068 0,7944 5, ,08 0, , ,7904 0,0074 0,7978 6, ,09 0, , ,7933 0,0079 0,80 7, ,055 0, , ,796 0,0085 0,8046 8, ,090 0, , ,7990 0,009 0,808 9, ,036 0, , ,808 0,0098 0,86 0,059 9,93 9,35 0,036 0,078 0, ,8046 0,006 0,85,065 0,658 3,74 0,0397 0,6 0, ,8075 0,03 0,888,07,08 34,79 0,0433 0,48 3 0, ,803 0,0 0,85 3,077 3,649 36,76 0,0468 0, ,000 0,83 0,03 0,86 4,084 5,86 39,370 0,0503 0, ,0069 0,860 0,040 0,8300 5,090 7,03 4,3 0,0538 0,55 6 0,043 0,888 0,050 0,8338 6,096 8,867 44,963 0,0573 0,64

50 50 7 0,078 0,87 0,060 0,8377 7,0 30,84 47,96 0,0607 0,76 8 0,0989 0,845 0,07 0,847 8,08 3,900 5,008 0,064 0,83 9 0, ,874 0,084 0,8457 9,4 35,0 54,6 0,0677 0,94 0 0, ,830 0,096 0,8498 0, 37,434 57,555 0,07 0,057 0,057 0,8330 0,00 0,8540,7 39,908 6,035 0,0745 0,75 0,0674 0,8359 0,044 0,8583,33 4,57 64,660 0,0779 0,98 3 0,078 0,8387 0,040 0,867 3,40 45,30 68,440 0,083 0,46 4 0, ,846 0,056 0,867 4,46 48,39 7,385 0,0847 0, ,0070 0,8444 0,073 0,877 5,53 5,347 76,500 0,088 0, ,0448 0,847 0,09 0,8764 6,59 54,638 80,798 0,095 0,84 7 0,0798 0,850 0,03 0,88 7,65 58,0 85,85 0,0948 0,99 8 0,046 0,859 0,033 0,8860 8,7 6,804 89,976 0,098 0, , ,8558 0,0353 0,890 9,79 65,699 94,878 0,05 0, ,0739 0,8586 0,0376 0,896 30,85 69,80 00,006 0,048 0, ,0904 0,864 0,0400 0,905 3,9 74,77 05,369 0,08 0, , ,8643 0,046 0,9069 3,98 78,780 0,979 0,5 0, , ,867 0,0454 0,95 33,05 83,65 6,857 0,48 0, , ,8700 0,0483 0,983 34, 88,799 3,0 0,80 0, , ,878 0,054 0,94 35,9 94,36 9,455 0,3 0, , ,8756 0,0546 0, ,6 99,983 36,09 0,46 0, , ,8785 0,058 0, ,33 06,058 43,90 0,78 0, , ,883 0,068 0,943 38,39,474 50,73 0,3 0, , ,884 0,0657 0, ,46 9,58 58,504 0,343 0, ,0494 0,8870 0,0698 0, ,53 6,430 66,683 0,375 0, , ,8898 0,074 0,9640 4,6 34,005 75,65 0,407 0, ,0559 0,897 0,0788 0,974 4,68 4,007 84,75 0,439 0,6 43 0, ,8955 0,0837 0,979 43,75 50,475 93,749 0,47 0, ,0679 0,8983 0,0888 0,987 44,8 59,47 03,699 0,503 0, ,0654 0,90 0,0943 0, ,89 68,874 4,64 0,535 0, , ,9040 0,00,004 46,96 78,88 5,79 0,566 0, ,0738 0,9069 0,063,03 47,304 89,455 36,759 0,598 0, , ,9097 0,9,06 48,3 00,644 48,955 0,69 0, , ,95 0,98,033 49,39,485 6,803 0,66 0, , ,954 0,7,045 50,36 5,09 75,345 0,69 0, ,0998 0,98 0,350,053 5,334 38,90 89,64 0,73 0,95 5 0,0977 0,9 0,433,0643 5,34 5, ,68 0,754 0, ,0948 0,939 0,5, ,349 67,47 30,596 0,785, , ,967 0,64,088 54,357 83,03 337,388 0,86, ,53 0,996 0,73,009 55,365 99,77 355,37 0,847, ,077 0,934 0,89,43 56,373 37, ,9 0,877,0 57 0,943 0,9353 0,93,84 57,38 336,47 393,798 0,908, ,3685 0,938 0,05,43 58, ,46 44,850 0,938, ,4494 0,9409 0,79,588 59, , ,85 0,969, ,5354 0,9438 0,35,75 60, , ,863 0,999, ,669 0,9466 0,460,96 6,43 44,64 486,036 0,09, ,744 0,9494 0,64,09 6,4 450,377 5,798 0,059, ,884 0,953 0,780,303 63,49 477,837 54,66 0,089, ,9393 0,955 0,957,508 64, ,77 57,65 0,9, ,0579 0,9580 0,347,76 65, , ,995 0,49, ,848 0,9608 0,3350,958 66,455 57,6 638,57 0,79, ,307 0,9636 0,3568,304 67, ,03 675,566 0,09, ,4664 0,9665 0,3803, ,47 646,74 75,96 0,38, ,63 0,9693 0,4055, ,48 688,6 757,74 0,68, ,796 0,97 0,438, ,489 73, ,448 0,97, ,9734 0,9750 0,46,437 7,498 78,08 85,706 0,37, ,3698 0,9778 0,494,479 7, , ,84 0,356, ,3384 0,9807 0,587, ,56 889, ,33 0,385, ,3630 0,9835 0,566, ,55 95,077 05,603 0,44 3, ,3864 0,9863 0,607, ,535 07,84 093,375 0,443 3, ,4377 0,989 0,659,64 76, ,68 67,7 0,47 3, ,4437 0,990 0,700, ,553 70,38 47,88 0,50 3, , ,9948 0,7550, ,56 57,9 336,483 0,530 4, ,584 0,9977 0,845,8 79,57 354, ,98 0,559 4, ,5595,0005 0,8805,880 80,58 46,00 54,78 0,587 4, ,5975,0034 0,9539,957 8,59 579,96 66,55 0,66 4,99

51 8 0,6474,006,0360,04 8,600 7, ,48 0,644 5, ,703,0090,83,373 83,60 86, ,58 0,673 5, ,7664,09,38,446 84,60 09,983 4,603 0,70 6, ,838,047,358, ,630, ,436 0,79 6, ,906,075,4887,506 86,640 44,036 58,677 0,757 7, ,06,004,6473, , ,06 784,666 0,785 8,94 88,800,03,8333, ,66 995, ,55 0,83 9, ,6064,06,0540 3, , , ,95 0,84 0,049 90,403,089,399 3, , , ,599 0,869,455 (-, 009a) MEREWE NA VLA@NOST NA VOZDUH Upotrebata na uredite za merewe na vla`nost i nivnata usovr{enost postojano se zgolemuva. Od po~etnata upotreba vo oblasta na meteorologijata, nivnoto iskoristuvawe se pro{iruva vo poleto na su- {ewe i skladirawe na materijali i hrana, vo industriskite procesi, kaj klima uredite i druga sli~na oprema. Kako se zgolemuva kompleksnosta na sistemite, taka se usovr{uvaat i uredite. Denes tie moè da rabotat vo razli~ni uslovi. Sepak, ne postoi ured {to moè da se koristi vo site uslovi i poradi toa pravilniot izbor na uredot e od golemo zna~ewe za odreduvawe na vla`nosta na vozduhot. Instrumentite {to ja merat vla`nosta na vozduhot se imenuvaat higrometri. Higrometrite {to pritoa koristat i dijagram, imaat i posebno ime, psihrometri. Pred da se otpo~ne so merewe, treba da se znae {to to~no }e se meri, koi se barawata {to se postavuvaat do uredot i gre{kite {to moè da se pojavat pritoa. Instrumentite vo svojata rabota moè da koristat razli~ni tipovi na signali: mehani~ki, elektri~ni, hemiski ili akusti~ni. Tie moè da se izvedeni za merewe na relativnata vla`nost ili na sodrànata vlaga. Vla`nosta na vozduhot moè da se izrazi preku: temperaturata na vlaèn termometar, to~kata na rosa i na mrznewe, relativna vla`nost i sodrànata vlaga. Merewata na vla`nosta na vozduhot {to naj~esto se koristat vo nau~ni i industriski primeni se pokaàni vo Tabela

52 5 Tabela Merewa na vla`nost na vozduh Parametar Opis Edinica Primena Temperatura na vlaèn termometar Relativna vla`nost To~ka na rosa i to~ka na mrznewe Volumenski ili masen odnos Minimalna temperatura registrirana od navodenet termometar opstrujuvan so vozduh. Koli~estvo na vlaga {to se nao a vo vozduhot vo odnos na maksimalno mo`noto. To~ka na rosa e temperatura do koja vozduhot mora da se ladi za da se zasiti. Ako taa temperatura e pod 0 0 C se imenuva to~ka na mrznewe. Delovi od milion po volumen (ppm v ) e odnosot na parcijalniot pritisok na vodenata para kon parcijalniot pritisok na suviot gas koj ja sodrì. Delovi od milion po masa (ppm m ) e identi~no so ppm v, no odnosot se menuva so molekularnata masa na gasot. (Olivieri, Singh, Lovodocky, 996) o C Visokotemperaturni su{ilnici, uredi za klimatizacija, meteorologija, komori za testirawe. 0 do 00% Komori za testirawe, proizvodstvo na lekovi i hrana. o C ppm v ppm m Kontrola na su{ewe, meteorolo{ki merewa. Industriski gasovi kako na primer: azot, kislorod, metan, vodorod. Nekoi tipovi na senzori za vla`nost rabotat samo pri visoki vrednosti na vla`nost, a drugi pri nisko nivo. Toa zna~i deka ne postoi senzor za vla`nost {to moè da se primeni zadovolitelno vo site slu~ai na merewe. Visokata to~nost, vo {iroko podra~je na merewe zna~itelno ja zgolemuva cenata na uredot. Zatoa nekoi senzori rabotat samo vo tesno podra~je, a drugi visokata to~nost ja zamenuvaat so pogolema brzina na reakcija.

53 53 Faktori {to vlijaat na izborot na instrument za merewe na vla- `nosta na vozduhot se: podra~je na merewe na vla`nosta, promenata na temperaturata, zagaduvaweto, to~nosta, vremeto na reakcija, pritisokot, izlezniot parametar, prostornoto ograni~uvawe i cenata. Pri mereweto na vla`nosta na vozduhot moè da se pojavat sistematski i slu~ajni gre{ki. Sistemskite gre{ki se specifi~ni za odreden instrument. Tie se povtorlivi i predvidlivi gre{ki, kako vo pogled na vrednosta taka i vo pogled na predznakot. Ovie gre{ki naj~esto se pojavuvaat poradi nelinearnosta vo rabotata na instrumentot ili poradi temperaturni efekti. Bidej}i sistemskite gre{ki se predvidlivi, potencijalno mo- è i da se eliminiraat. Slu~ajnite gre{ki ne se celosno predvidlivi, bidej}i tie zavisat od vlijanieto na nadvore{nite faktori. Tokmu poradi nivnata nepredvidlivost nema mo`nost ovie gre{ki celosno da se eliminiraat. Poradi dene{noto visoko nivo na usovr{enost na instrumentite, rakuvaweto so niv bara celosno razbirawe i poznavawe na na~inot na nivnoto funkcionirawe, kako i poznavawe na prirodata na procesot ~ii parametri se merat so senzorot. Uspe{noto funkcionirawe bara pridrùvawe do odredena procedura na merewe, odrùvawe na uredot, ~istewe i kalibrirawe. Mereweto na vlagata vo vozduhot, vo odnos na mereweto na temperaturata e pote{ko i poskapo. Glavniot predizvik e, da se dobie sigurnost deka signalot na senzorot za vlaga navistina gi pretstavuva uslovite vo kontroliraniot prostor. Dva va`ni faktora ja uslovuvaat korisnosta na sekoj senzorski signal: () kalibriraweto na senzorot, () lociraweto na senzorot. Obi~no, problemite vo kontrolata na vlagata se pojavuvaat koga nedostasuva regulirawe na senzorskata kalbracija po montiraweto na senzorot na mernoto mesto ili koga senzorot e postaven na lo{a lokacija. Vo dvata slu~aja se dobiva pogre{en podatok. Kvalitetnata kontrola na nivoto na vlagata, ne se postignuva samo so izborot na dobar senzor.

54 54 Eftinite senzori za vlaga retko se kalibrirani od strana na proizvoditelot. Tie mora da se kontroliraat po montiraweto na mernoto mesto i pri servisiraweto. Lo{ata lokacija moè da predizvika pokaùvawe na skoro konstantna vla`nost. Na primer, ako senzorot za vlaga e lociran na mestoto na vlezot na sveìot vozduh, vlagata na toa merno mesto }e bide skoro konstantna, bidej}i ne se meri vlagata i nejzinite promeni vo prostorot, tuku se meri vlagata na sveìot vozduh. Samo lociraweto na senzorot za vlaga na pravilno merno mesto, vo kontroliraniot prostor, moè da obezbedi realni izmereni vrednosti. Cenata na senzorite za vlaga zavisi od nivnata tolerancija i od nivniot odyiv. Potesna tolerancija i pobrz odyiv zna~at i povisoka cena. Senzor za vlaga so to~nost vo ramkite ± % relativna vla`nost, ~esto ~ini deset pati pove}e od onoj {to meri so tolerancija ± 5 % relativna vla`nost. Ponatamo{noto namaluvawe na tolerancijata, u{te pove}e ja zgolemuva cenata. Mereweto na relativnata vla`nost vo granicite ± % relativna vla`nost, verojatno }e ja zgolemi cenata za 50 % vo odnos na mereweto vo ramkite ± % relativna vla`nost. Sli~no, senzorot za vlaga so vreme na odyiv od 30 sekundi, e poskap od onoj {to raboti so 5 minuten odyiv, pri ista promena na vlagata. Cenata i to~nosta na mereweto e uslovena i od rangot vo koj se menuvaat vlagata i temperaturata na mernoto mesto. Na primer, senzorot za vlaga {to e lociran na vlezot na nadvore{niot vozduh, moè da bide izloèn na dnevni promeni na relativnata vla`nost od 0 % do 00 % i na temperaturata od - 0 o S do + 40 o S. Toj senzor }e ima kondenzacija na povr{inata zaedno so zagaduvaweto od vozduhot, {to }e ja poremeti negovata kalibracija i }e dovede do pojava na nerealni signali. Toa zna~i deka na mernoto mesto za nadvore{en vozduh treba da se postavi robusen senzor. Duri i za skapite, visokokvalitetni senzori za vlaga, ne moè da se o~ekuva da imaat to~nost pogolema od ± 3 % relativna vla`nost, na ovakvi lokacii.

55 55 Sprotivno, ako senzorot za vlaga e lociran na merno mesto kade temperaturata e skoro konstantna, a relativnata vla`nost e vo granicite od 30 % do 65 %, }e ima mnogu mali otstapuvawa od to~nata vla- `nost. Kone~no, tolerancijata na senzorot za vlaga e samo mala komponenta od tolerancijata na celiot sistem. Toleranciite na site komponenti se kombiniraat za da ja dadat tolerancijata na sistemot kako celina. Drugite komponenti na tolerancijata se: pripadnoto vreme na zadocnuvawe na senzorskiot odyiv, tolerancijata na elektronikata, tolerancijata na kontrolite vo odvlaùva~ite i ovlaùva~ite {to odgovaraat na signalite od kontroliraniot senzor, tolerancijata na grejnite i ladilnite komponenti i nivnite kontrolni senzori. Najva`no od s#, e zadocnuvaweto vo deluvaweto na site tie komponenti kako sistem, vo odnos na promenite na vlagata i temperaturata. Zatoa vo praktikata, samo investiraweto vo skap senzor za vlaga, ne vodi sigurno do potesna tolerancija PSIHROMETRI Psihrometrite vo svojata konstrukcija imaat dva identi~ni termometri, eden suv i eden vlaèn. Tie se upotrebuvaat vo meteorolo{kite stanici, vo skladovite za hrana, vo industriskite procesi i vo laboratoriite. Psihrometrite se sigurni vo rabotata, a moè da se koristat i za potvrduvawe na to~nosta na merewe na vla`nosta na drugi higrometri. Sepak, kaj psihrometrite opremeni so stakleni termometri moè da dojde do pojava na gre{ki predizvikani od nesoodveten materijal ili dimenzija na tkaeninata, prisustvo na zagaduva~i, nedovolno struewe na vozduhot ili prisustvo na zra~en prenos na toplina. Tkaeninata vo forma na lenta {to e postavena na vla`niot termometar, treba da e napravena od higroskopen, surov, bel pamuk so linearna gustina od do, g/m. Pred upotreba na psihrometarot tkaeninata se navodenuva. Za da se obezbedi to~nost vo mereweto, tkaeninata se odrùva ~ista.

56 56 Vlijanieto na zra~eweto se namaluva so postavuvawe na za{- titni ekrani ili so zgolemuvawe na brzinata na vozduhot, so cel da se intenzivira konvektivniot prenos na toplina. Brzinata na struewe na vozduhot se prepora~uva da bide pome u,5 i 5 m/s, (-, 994). Pri mali brzini na vozduhot moè da se pojavat gre{ki vo mereweto na vla`nosta, bidej}i ne e postignata temperaturata na granica na ladewe ili temperaturata na adijabatsko zasituvawe. Ako psihrometarot e dobro odrùvan vo tekot na negovata eksploatacija, vo ramkite na temperaturniot interval od 5 o C do 80 o C i so preciznost na termometrite od ± o C, relativnata vla`nost moè da se odredi so to~nost od ± 3 %. Vaèn faktor {to vlijae na to~nosta na mereweto so psihrometarot e kvalitetot i to~nosta na termometrite {to se vgradeni vo nego. Termometrite treba da se gravirani vo delovi od 0,5 o C. Za golemi relativni vla`nosti razlikata pome u suviot i vla`niot termometar e mnogu mala i potrebni se precizni termometri za da moè da se izvr{i ot~ituvawe. Principot na funkcionirawe na psihrometrite so suv i vlaèn termometar e sledniov: () se meri temperaturata na suviot termometar ili ambientnata temperatura, () se meri temperatura na termometarot {to e pokrien so navodeneta tkaenina, otkako postignal ramnoteà so vozduhot {to go obstrujuva so odredena brzina, (3) se vnesuvaat dvete izmereni vrednosti vo dijagram i se odreduva sostojbata na vozduhot. Kaj industriskite verzii, za postignuvawe na pogolema to~nost se koristat platiniumski otporni~ki termometri, a tkaeninata postojano se napojuva od rezervoar so destilirana voda. Psihrometarot so suv i vlaèn termometar moè i da nema ventilator. Toa e vrtliviot psihrometar. Na edniot kraj e postavena osovina i ra~ka {to ovozmoùva vrtewe na ramkata so termometrite niz vozduhot. Mereweto ne moè da se smeta za celosno to~no, bidej}i zavisi od ~ovekot koj go izveduva. Potrebna e golema brzina na vrtewe za da se dobie dovolen intenzitet na struewe na vozduhot okolu vla`niot termometar, no toa zna~i i pogolemo vlijanie na centrifugalnata sila vrz termometrite. Denes se primenuvaat i digitalni psihrometri so suv i vlaèn

57 57 termometar opremeni so mikroprocesorska edinica. Tie vo sebe imaat vgradeni elektronski senzori za merewe na temperaturata na suv i vlaèn termometar. Ovoj tip na psihrometar moè da postigne to~nost od ± %. Se koristi za temperaturen interval od 0 o C do 00 o C. To~nosta na mereweto zavisi od kvalitetot na uredot i od negovoto odrùvawe. Prednosti na psihrometarot so suv i vlaèn termometar se prifatlivata cena i dobrata preciznost za vnatre{ni uslovi na primena. Slabosti na psihrometarot so suv i vlaèn termometar se potrebata od dijagram, te{kotiite pri primena za vozduhot {to strui vo kanali i mo`nosta za pojava na gre{ki pri ot~ituvawe DIJAGRAMI ZA VOZDUH Dijagramite za vozduh pretstavuvaat grafi~ki izraz na termodinami~kite svojstva na vla`niot vozduh. Ovie dijagrami obezbeduvaat grafi~ki re{enija za mnogu problemi povrzani so vla`niot vozduh. Na site dijagrami za vozduh im e zaedni~ko: () se izrabotuvaat za konstanten pritisok, () na ednata oska imaat sodràna toplina i temperatura, a na drugata oska imaat sodràna vlaga. Vo svetot ima dve praktiki, ednata vaì za Amerika, a drugata za Evropa. Vo Amerika, dijagramite za vozduh se koristat pod imeto psihrometriski dijagram, a vo Evropa dijagramite za vozduh se poznati kako dijagram sodràna toplina - sodràna vlaga ili kratko i - x dijagram PSIHROMETRISKI DIJAGRAM Za atmosferski pritisok, Dru{tvoto na termi~arite na Soedinetite amerikanski dràvi (ASHRAE) ima razvieno sedum takvi dijagrami koi se soodvetno ozna~eni kako: psihrometriski dijagram ASHRAE No.., ASHRAE No.., ASHRAE No.3., ASHRAE No.4., ASHRAE No.5., ASHRAE No.6. i ASHRAE No.7.. Psihrometriskite dijagrami ASHRAE No.., No.., No.3. i No.4. se izraboteni za pritisok na morsko nivo, odnosno 035 Pa, ASHRAE No.5. za pritisok na 750 m nadmorska

58 58 viso~ina, odnosno 9660 Pa, ASHRAE No.6. za pritisok na 500 m nadmorska viso~ina, odnosno Pa, ASHRAE No.7. za pritisok na 50 m viso~ina, odnosno Pa. Ovie psihrometriski dijagrami go pokrivaat temperaturniot opseg: ASHRAE No.., No.5., No.6., No.7. normalnite temperaturi od 0 do 50 o C, ASHRAE No.. niskite temperaturi od - 40 do 0 o C, ASHRAE No.3. visokite temperaturi od 0 do 0 o C, ASHRAE No.4. mnogu visokite temperaturi od 00 do 00 o C. Vo Tabela sumirani se podatocite za sedumte psihrometriski dijagrami. Tie se postaveni vo soglasnost so vrednostite od tabelata Termodinami~ki svojstva na vlaèn vozduh pri standarden atmosferski pritisok, 035 Pa vo temperaturniot opseg od - 60 o C do 90 o C, i tabelata Termodinami~ki svojstva na voda i vodna para vo sostojba na zasitenost vo opseg od - 60 o C do 60 o C, (-, 005a), i metodite na presmetka na Goff, Gratch, Hyland i Wexler (Goff, Gratch, 945), (Goff, Gratch, 946), (Goff, 949), (Hyland, Wexler, 983a), (Hyland, Wexler, 983b). Tabela Psihrometriski dijagrami ASHRAE No.. do No.7. Psihrometriski Temperaturen Pritisok, Nadmorska dijagram opseg, ( o C) (Pa) viso~ina, (m) ASHRAE No.. 0 do morsko nivo ASHRAE No do morsko nivo ASHRAE No.3. 0 do morsko nivo ASHRAE No do morsko nivo ASHRAE No.5. 0 do ASHRAE No.6. 0 do ASHRAE No.7. 0 do Psihrometriskiot dijagram ASHRAE No.. e pokaàn na Slika Toa e osnovniot dijagram za vozduh na pritisok i nadmorska viso~ina {to odgovaraat na standardnata atmosfera vo Soedinetite amerikanski dràvi. Primenata mu e ograni~ena za temperatura do 50 o C i sodràna vlaga do 30 grama vlaga po kilogram suv vozduh.

59 59 Slika Psihrometriski dijagram ASHRAE No..

60 DIJAGRAM TOPLINA - SODR@ANA VLAGA Dijagramot specifi~na entalpija - sodràna vlaga se postavuva za vozduh. Toj se izrabotuva za eden odreden pritisok. Toa e grafik nacrtan na izobarna povr{ina. Psihrometriskiot dijagram e postaven vo 906 godina, od amerikanskiot termi~ar Willis Carrier, a i - x dijagramot vo 93 od germanskiot termi~ar Richard Mollier, (Gatley, 005), (Mollier, 93). Dijagramite za vozduh se vredna alatka za presmetkite vo termikata. So niv lesno i brzo se sledat promenite vo sostojbata na vla`niot vozduh. Vo i - x dijagramot se razlikuvaat dve podra~ja: () podra~je na nezasiten vozduh, vo koe vodnata para se nao a vo pregreana sostojba, () podra~je na prezasiten vozduh, vo koe vodnata para e pridruèna so vodni kapki ili kristali od mraz. Nezasitenoto podra~je go pretstavuva vozduhot koj e sposoben da prima vlaga. Vo ova podra~je, entalpijata na vla`niot vozduh moè da se izrazi, i= i + x i = c t+ x (r + c t) f(x, t). (0.5.-.) a w p,a o p, w = Linearnata vrska pome u i, x i t, e izrazena grafi~ki vo i - x dijagramot za vlaèn vozduh. Vo nego na apcisata e nanesena sodrànata vlaga na vozduhot x vo kg voda/ kg suv vozduh, odnosno kg voda / (+x) kg vlaèn vozduh, a na ordinatata e nanesena specifi~nata entalpija i vo kj/kg. Izotermite se pravi linii, bidej}i od Ravenkata (0.5.-.) proizleguva deka imaat konstanten naklon, i x t= konst. = i w = r o + c p,w t= konst. (0.5.-.) Izrazot r o + c p,w t go pretstavuva naklonot na izotermata t vo i-x dijagramot. Sleduva, deka so rastewe na t se dobiva se pogolem naklon. Zatoa izotermite vo nezasitenoto podra~je na i - x dijagramot se rasporedeni lepezasto. Od Ravenka (0.5.-.), so zamena na vrednosta h = 0, se dobivaat i po~etocite na site izotermi na ordinatnata oska, i= c t. ( ) p, a Kako specijalen slu~aj se razgleduva izotermata t = 0, koja mi-

61 6 nuva niz polot na i - x dijagramot, i ima naklon ( i / x) t=o = r o. Za sekoja izoterma moè da se presmeta sodrànata vlaga na zasitenost. Toa e maksimalnoto koli~estvo na vodna para {to moè da go primi kg suv vozduh na odredena temperatura, pri daden pritisok, a se izrazuva so ravenkata, x 0,6p s,t s,t =. ( ) p ps,t Sekoj vi{ok na vodna para, nad taa granica, vedna{ kondenzira i vozduhot se zamagluva. Ako na sekoja izoterma se ozna~i vrednosta x s,t {to i pripa a, se dobiva linijata na zasitenost ili linijata na rosewe na vla`niot vozduh za posmatraniot pritisok, poznata kako grani~na linija. Ovaa linija asimptotski i se dobliùva na izotermata t = 00 o C, bidej}i koga p s,t teì kon p = 035 Pa, x s,t teì kon. Vrednosta na x s,t vo Ravenkata ( ) moè da se presmeta so koristewe na tabelite za vodna para. Za sekoja temperatura se ot~ituva pritisokot na zasituvawe p s,t. Na toj na~in nacrtanata grani~na linija e strma i so ordinatata oformuva tesno nezasiteno podra~je na i - x dijagramot. Od prakti~ni pri~ini, se pristapuva kon ra{iruvawe na podra~jeto na nezasiten vozduh. So rotacija na h oskata, se dobiva popregledno podra~je na nezasiten vozduh, odnosno kone~niot oblik na i - x dijagramot. Primer na i - x dijagram e daden na Slika Voobi~aeno e, i - x dijagramot da se koristi za 035 Ra. Za drugi vrednosti na pritisokot, i - x dijagramot izraboten za 035 Ra e upotrebliv samo delumno i potrebni se korekcii. Od Ravenkata ( ) se gleda deka za dadena izoterma, so rastewe na r, se namaluva x s,t. Spomnuvaj}i si kako se konstruira i - x dijagramot, toa zna~i deka podra~jeto na nezasiten vozduh }e bide pomalo, za povisok pritisok i obratno. Bidej}i entalpijata ne zavisi od pritisokot, za slu~ajot koga vozduhot se smeta za idealen gas, sleduva deka mreàta na specifi- ~nite entalpii ostanuva neizmeneta. Mreàta na izotermite ne se menuva vo podra~jeto na nezasiten vozduh, a vo podra~jeto na prezasiten vozduh e celosno nova, poradi izmestenata polo`ba na krivata φ= za

62 6 Slika Dijagram sodr`ana toplina - sodr`ana vlaga za pritisok 035 Pa spored Krischer, (Krischer, 978)

63 63 sekoj konkreten pritisok. Od ravenkata za sodràna vlaga, zapi{ana vo sledniov oblik, 0,6 x=, ( ) p ϕ ps,t moè da se sogleda primenata na i - x dijagramot za drugi pritisoci. Za site odnosi p/φ=konst, za h se dobiva edna ista vrednost. Toa zna~i deka φ liniite od i - x dijagramot nacrtan za r=035 Ra moè da se koristat za site kombinacii na r i φ, za koi vaì p/φ=konst. Na primer, za pritisokot od Ra, linijata φ = }e bide pretstavena so linijata φ = 0,7 od dijagramot izraboten za 035 Ra, bidej}i p/φ = 035/0,7 = Sega podra~jeto na nezasiten vozduh levo od linijata φ = 0,7 moè da se koristi i za r = Ra, a desno od linijata φ = 0,7, vo podra~jeto na prezasiten vozduh, treba da se izvle~at novi izotermi na magla ME[AWE NA VOZDU[NI STRUI Ako treba da se odredi sostojbata na vlaèn vozduh dobien so me{awe na dve koli~estva vozduh so poznati karakteristiki (protek, temperatura, sodràna vlaga) i - x dijagramot nudi efikasna pomo{, Slika i Slika Vozduh so sostojba se me{a so vozduh so sostojba i kako rezultat se dobiva vozduh so sostojba M. - vozduh so sostojba (m s,, t, x ), - vozduh so sostojba (m s,, t, x ), M - vozduh so sostojba (m s,m, t M, x M ). Slika Me{awe na vozdu{ni strui

64 64 z s, =, m s, m + m s, z ms, = m + m s, s, z + z = Slika Me{awe na vozdu{ni strui - grafi~ko re{enie Na pravoliniskata vrska pome u po~etnite sostojbi, vo odnos dobien od odnosot na protecite, se odreduva sostojbata po me{aweto, M. Proverka se vr{i so bilansiraweto. Od materijalniot bilans, m i od energetskiot bilans, se dobiva, (+ x ) + m (+ x ) = (m + m )( x ), ( ) a a a a + m i + m i = (m + m ) i, ( ) i x a M M i x a i = x im x M a a M. ( ) M VLA@EWE NA VOZDUH Vlaèweto na vozduh se vr{i so dodavawe na voda ili vodna para, Slika Odreduvaweto na sostojbata na vozduhot po vlaèweto se vr{i so pomo{ na kru`nata skala na dijagramot sodràna toplina - sodr- àna vlaga. Za slu~ajot koga celokupnata voda isparuva, so bilansirawe se

65 65 dobiva, odnosno, m (+ x ) + m = m ( x ), ( ) a v w a + a v w w a i i m i + m i = m i. ( ) Od materijalniot bilans i energetskiot bilans proizleguva, (ii iv ) i = = iw. (0.5.-.) (x x ) x i v Ravenkata (0.5.-.) iskaùva deka site to~ki {to gi pretstavuvaat sostojbite dobieni so me{awe na vozduh (x v, i v ) so voda ili vodna para so entalpija i w, leàt na pravata {to ima naklon i w. Bidej}i goleminata i/ x=i w =konst. e vnesena vo i-x dijagramot, vlaèweto se sledi po paralelna prava na i/ x, {to minuva niz po~etnata to~ka (x v, i v ). Tri karakteristi~ni promeni na sostojba se pojavuvaat kako grani~ni slu~ai:. i=konst.;. x=konst.; 3. t=konst.. Ako se dodava voda so t w =0 o C, toga{ i w =0 kj/kg i promenata se odviva po nekoja linija i=konst.. -komora za vlaèwe, -vozduh, 3-voda ili vodna para, v-vlez, i-izlez Slika Skica na komora za vlaèwe Ako se vr{i zagrevawe ili ladewe do beskone~na vrednost na temperaturata, i/ x=i w =±, promenata }e se odviva po linija x=konst.. Za realnite tehni~ki slu~ai toe e mnogu pomala vrednost. Na primer, za pregreana vodna para, na 500 o C i 035 Pa, i w 3500 kj/kg. Ako se dodava suvozasitena vodna para ili pregreana vodna para

66 so temperatura t, taka da vaì i p =r o +c p,p t, promenata }e se odviva po linijata t=konst GREEWE I LADEWE NA VOZDUH Ako vozduhot se gree toga{ mu se zgolemuva temperaturata, a sodrànata vlaga ne se menuva, Slika Slika Greewe na vozduh Ako vozduhot se ladi toga{ mu se namaluva temperaturata, a sodrànata vlaga ne se menuva, Slika Slika Ladewe na vozduh

67 SU[EWE NA VOZDUH Ladeweto na vozduhot se koristi i za negovo su{ewe. Ako ladeweto se odviva do temperatura pod temperaturata na zasituvawe na vozduhot, od vozduhot se oddeluva vlaga, Slika Slika Su{ewe na vozduh so ladewe Koli~estvoto na oddelena vlaga e, x= x x. (0.5.-.) Koli~estvoto na odzemenata toplina moè da se dobie so ot~ituvawe na entalpiite od dijagramot, i= i i. ( ) 0.6. ATMOSFERSKI VOZDUH METEOROLOGIJA Meteorologija e nauka za pojavite vo atmosferata. Atmosferata e gasna obvivka na Zemjata, so debelina od okolu 000 km. Se veli okolu 000 km bidejki na visini od 600 do 000 km nad Zemjata, odnosno vo egzosferata, silata na gravitacijata e nedovolna da go odrì gasot i ne moè da se kaè koja e gornata granica na atmosferata.

68 68 Atmosferata se deli na troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera, egzosfera. Najnizok del e troposferata, so viso~ina od 7 km na ekvatorot, a 8 do 0 km na polovite. Na dolniot del od troposferata, odnosno na povr{inata na Zemjata, zabeleàn e prose~en godi{en maksimum na temperaturata od 50 o S vo Sahara i apsoluten minimum od - 86 o S na Antarktik. Na gorniot del od troposferata vladee temperatura od - 50 do - 90 o S. Temperaturita na vozduhot, zaedno se vlagata i pritisokot, ja odreduva sostojbata na atmosferskiot vozduh. Izrazuvaweto na temperaturata kako funkcija od visinata se imenuva temperaturen profil. Op{to iskaàno, temperaturata se namaluva so zgolemuvawe na visinata. No, ova mislewe treba da se koregira za uslovi blizu do zemjata. Na primer, pri topol, svetol den, temperaturata brzo opa a so zgolemuvawe na visinata vo povr{inskite sloevi, no po zao awe na Sonceto, a specijalno pri ~isto nebo, temperaturata na vozduhot vo tie sloevi obi~no se zgolemuva od zemjata nagore. Za promenite vo najniskite sloevi na atmosferata, koi se odnesuvaat na ograni~ena oblast od zemjata, razviena e posebna disciplina mikrometeorologija. Od karakteristikite na vozduhot vo najniskite sloevi od atmosferata, zavisi ìvotot na ~ovekot. Turbulentnoto dvièwe na vozdu{nite masi vlijae na prenosot na toplinata od zemjata kon vozduhot, na razmenata na jaglerodniot dioksid pome u rastenijata i ìvotnite, na rasturaweto na polenot i lesnite semiwa, na ciklusot na minuvawe na vodata od zemjata i vodenite povr{ini vo vozduhot i vra}awe na zemjata. Mikrometeorologijata se zanimava so sostojbata vo slojot od 00 m nad zemjata, kade ispituvawata moè da se vr{at so fiksno postaveni instrumenti. Na teritorijata na Makedonija se pojavuva temperaturen opseg od - 0 o S do 40 o S. Temperaturata na vozduhot se menuva prostorno i vremenski. Dnevnite promeni na temperaturata na vozduhot gi diktiraat temperaturnite podatoci {to ~ovekot gi koristi vo praktikata. Sekoja oblast, kako na primer: termikata, zemjodelstvoto, grade`ni{tvoto, medicinata, turizmot bara specifi~no obraboteni temperaturni informacii.

69 69 Za dnevnite promeni na temperaturata na vozduhot vo Makedonija, se analiziraat podatocite od meteorolo{kite stanici locirani na celata teritorija na dràvata, Tabela Vo Tabela se vneseni meteorolo{kite stanici {to raspolagaat so ~asovni merewa za temparaturata na vozduhot, neophodni za sovremenite klimatski analizi (-, 005a). Dnevnata promena na temperaturata zavisi od niza faktori: godi{no vreme, fizi~ki osobini na zemji{teto, geografska {irina, nadmorska visina, ekspozicija na zemji{teto, vegetacija, sostojba na neboto, sneèn pokriv. Tabela Meteorolo{ki stanici vo Makedonija - merewe na Stanica temperaturata na vozduhot Broj Geografska {irina Geografska dolìna Nadmorska visina Po~etok Skopje - Zaj~ev rid o 0 o 4 30 m 983 Skopje - Petrovec o 57 o 38 3 m 976 Bitola o 03 o 586 m 947 Prilep o 0 o m 946 [tip o 45 o 36 m 947 Ohrid o 07 0 o m 95 Strumica o 6 o 39 4 m 974 Gevgelija o 09 o 30 5 m 98 Berovo o 43 o 57 8 m 95 Kriva Palanka o 0 69 m 95 Popova {apka o 0 0 o m 958 Solunska Glava o 4 o m 973 Lazaropole o 3 0 o 4 33 m 948 Demir Kapija o 5 o 5 07 m 95 So zgolemuvawe na geografskata {irina dnevnite kolebawa na temperaturata na vozduhot se namaluvaat. Na primer, vo polarnite oblasti, dnevnite promeni na temperaturata na vozduhot se najmali. Vo planinskite masivi, temperaturata na vozduhot e postabilna otkolku vo poniskite predeli, vo kotlinite. Za vreme na no}niot period, na planinite se odviva intenzivno ladewe, {to e pri~ina ladniot

70 70 vozduh, kako poteòk, da se spu{ta vo dolinite. Zimskite promeni na temperaturata na vozduhot se pomali vo odnos na letnite KLIMATSKI KRIVI Pred sekoj termi~ar {to planira da koristi vozduh se postavuva pra{aweto, Kakov }e bide atmosferskiot vozduh na odredena lokacija?. Direkten i precizen odgovor nema, bidejki idnite sostojbi vo atmosferata moè samo da se prognoziraat. Dovolno to~en odgovor, za termi~kite problemi, moè da se dobie od klimatskite krivi. Klimatskite krivi pretstavuvaat registrirawe na sostojbite na atmosferskiot vozduh, na odredena lokacija, vrz osnova na merewata izvr{eni vo minatoto. Tie pokaùvaat koj par temperatura - relativna vla`nost se pojavuval naj~esto na posmatranoto mesto, odnosno koja sostojba na vla`niot vozduh e najverojatna za odredena temperatura. So drugi zborovi, klimatskite krivi dokaùvaat, kakva bila naj~esto, sostojbata na vozduhot vo atmosferata. Preku klimatskite krivi se koristi iskustvoto od izminatiot period, za pretskaùvawe na sostojbite na atmosferskiot vozduh vo idniot period. Postapkata za postavuvawe na klimatska kriva ima tri etapi: () obezbeduvawe na podatoci za istovremenata vrednost na temperaturata i relativnata vla`nost na vozduhot, () nivna statisti~ka obrabotka, (3) vnesuvawe na rezultatite vo dijagramot za vlaèn vozduh. Klimatskata kriva se postavuva normalno kako godi{na klimatska kriva, Slika Za odredeni potrebi na termi~kata praktika, klimatskata kriva se izrabotuva i za pokratok period, na primer za letniot period. Prvata klimatska kriva za Skopje e objavena vo 978 godina (Mojsovski, Serafimov, Nikolić, 978). Vo toj trud obraboteni se podatocite za tri merewa dnevno, vo tekot na dvaeset i pet godini, odnosno vkupno vrednosti. Sovremenite klimatski proektni informacii se analiziraat

71 7 Slika Klimatska kriva za Skopje

72 7 preku ~asovni vrednosti za minimalen vremenski period od godini (-, 00a). Nova klimatska kriva za Skopje e objavena vo 999 godina (Mojsovski, Poredoš, 999). Taa e podgotvena so ~asovni vrednosti za periodot , odnosno so vkupno 0384 vrednosti. Od nea moè da se ot~ita deka vo letniot period vo Skopje, pri temperatura na vozduhot od 35 o S, relativnata vla`nost iznesuva 6 %, a vo zimskiot period pri temperatura na vozduhot od 0 o S, relativnata vla`nost e 80 %. Klimatskata kriva, Slika , e izrabotena od ~asovni nabquduvawa na temperaturata i relativnata vla`nost, za periodot godina, (Mojsovski, 007). Klimatskata kriva na Skopje pokaùva deka pri temperaturi od 0 o S do 0 o S, sodrànata vlaga se menuva od 3 gr/kg do 8 gr/kg, a relativnata vla`nost od 60 % do 80 %, a pri temperaturi od 0 o S do 40 o S, sodrànata vlaga se menuva od 8 gr/kg do 9 gr/kg, a relativnata vla`nost od 0 % do 80 %. Klimatskata kriva, za sekoja vrednost na temperaturata, ja poka- ùva i celosnata sostojba na vozduhot PRIMENA NA VOZDUHOT KONDICIONIRAWE NA VOZDUH Kondicioniraweto na vozduh e proces na podgotovka na atmosferskiot vozduh za izvr{uvawe na odredena termi~ka zada~a. Toj proces moè da vklu~i filtrirawe, greewe, ladewe, vlaèwe, su{ewe, raspredelba, usmeruvawe na vozduhot. So pomo{ na kondicioniraniot vozduh se postignuvaat baranite termi~ki uslovi vo zatvoren prostor. Sistemot za kondicionirawe na vozduh, samostojno ili zaedno so sistemite za greewe, ladewe i provetruvawe, treba da obezbedi specificirano nivo na slednite golemini na vla`niot vozduh: temperatura, vla`nost, struewe, kvalitet, broj na promeni na ~as, pritisok. Navedenite golemini se me usebno zavisni.

73 73 FILTRI ZA VOZDUH Procesot na kondicionirawe na atmosferskiot vozduh zapo~nuva so filtrirawe. Vo atmosferskiot vozduh ima gustina na zagaduva~i od 0,05 do 3 mg/m 3 (Recknagel, 004). Toj se ~isti so minuvawe niz filter. Filtrite za vozduh se izrabotuvaat od razli~ni materijali: metalen filter, vlaknest filter, filter so aktiven jaglen, filter so maslo, vlaknest elektrofilter. Tie se postavuvaat vo kanal, vo yid, na tavan, na izlez od instalacijata. Vo odnos na pogonot filtrite mo- `e da se podelat na nepodvi`ni, podvi`ni, elektrofiltri i avtomatski. Kvalitetot na filterot se odreduva so ispituvawe i se ocenuva so klasa na filterot. Vo Tabela dadeno e rangiraweto na filtrite spored kvalitetot. Tabela Kvalitet na filtri za vozduh Klasa G G G 3 G 4 F 5 F 6 F 7 F 8 F 9 EU 0 EU EU EU 3 EU 4 EU 5 EU 6 EU 7 Stepen na oddeluvawe, (%) < > ,5 99,95 99,995 99, , , Spored DIN EN 779 Propu{tawe, (%) 5 5 0,5 0,05 0,005 0,0005 0, , Staro ime EU /A EU /B EU 3/B EU 4/B EU 5 EU 6 EU 7 EU 8 EU 9 Q R S S ST T U V Ime Filtri za gruba pra{ina Filtri za fina pra{ina Filtri za pra{ina {to lebdi Metalnite filtri se celosno izraboteni od metal. Tie koristat

74 74 metalna volna, metalna mreà, perforiran lim. Se primenuvaat za oddeluvawe na maslo, gruba pra{ina i boja. Vlaknestite filtri se proizveduvaat od volna, koja moè da bide od razli~en materijal, kako na primer, staklo, plastika, prirodni materijali. Tie se sretnuvaat vo pove}e oblici, a najrasprostranet e vlaknestiot vre}ast filter. Kvalitetnite vlaknesti filtri se upotrebuvaat za oddeluvawe na najfinata pra{ina ili pra{ina {to lebdi. Filtrite so aktiven jaglen sluàt za oddeluvawe na gasni zagaduva~i, na primer, mirisi od kujna, od sanitarni prostorii, od industriski procesi. Kako osnova za dobivawe na aktiven jaglen se koristi kamen jaglen, lu{pa od kokos ili drvo. Elektrofiltrite za ~istewe na atmosferski vozduh rabotat po sistemot Penney. Tie sodràt del, vo koj ~esti~kite od pra{inata {to e vo vozduhot, se naelektriziruvaat i del vo koj potoa tie se oddeluvaat. Elektrofiltrite se izrabotuvaat i vo kombinacija so vlaknestite filtri. Ovie filtri imaat visoka cena. Avtomatskite filtri imaat filter koj za vreme na negovoto koristewe, povremeno ili kontinuirano se ~isti. Za nekoi primeni filtrite se upotrebuvaat kako pove}estepeni ili kombinirani. Na primer, klima komorite za posebni barawa (hirur{ki sali, ~isti sobi) sodràt filter za gruba pra{ina, filter za fina pra{ina i filter za pr{ina {to lebdi. GREJAÎ ZA VOZDUH Greja~ite za vozduh, kako rabotno sredstvo, naj~esto koristat vodna para ili topla voda. Izraboteni se od ~eli~ni ili bakarni cevki, vo koi strui grejniot fluid, a okolu niv strui vozduhot {to se gree. Vo sovremenite konstrukcii cevkite se izvedeni so pro{irena povr- {ina za da se zgolemi prenesenata toplina. Ovie toplinoizmenuva~i imaat gabaritni dimenzii spored tipot na klima komorata ili edine~niot greja~ na vozduh, za koj se nameneti. Za greeweto na zatvoren prostor so vozduh, se primenuvaat edine~ni greja~i za vozduh. Vozduhot se zagreva od grejniot element, stanuva polesen i strui vertikalno pod vlijanie na gravitacijata. Za zgolemuvawe na intenzi-

75 75 tetot na struewe, vo nekoi izvedbi se vgraduva i ventilator. Elektri~nite edine~ni greja~i za vozduh se primenuvaat: na izolirani lokacii, za greewe so prekini, za dopolnitelno greewe. Tipi- ~na primena imaat za greewe na vozduh vo biletarnici, ~uvarski ku}i- ~ki, fabri~ki prostorii, soblekuvalni, pumpni stanici i drugi izolirani prostorii rasporedeni na golema teritorija. Kako i greja~ite za vozduh na vodna para ili topla voda, elektri~nite greja~i se vgraduvaat vo klima komori, vozdu{ni kanali, su- {ilnici i druga procesna oprema. Elektri~nite edine~ni greja~i za vozduh se izrabotuvaat i kako akumulacioni. Vo toj slu~aj, akumulacionata masa prima toplina vo no}niot period, koga elektri~nata energija e poeftina, a potoa, preku denot, se koristi za greewe na vozduhot. LADILNICI ZA VOZDUH Ladilnicite za vozduh, kako ladilno sredstvo koristat ladna voda ili nekoj od rabotnite fluidi na kompresorskite ladilni ma- {ini. Vo prviot slu~aj, toa se ladilnici koi konstruktivno mo`e da bidat isti so greja~ite na vozduh {to koristat topla voda. Vo vtoriot slu~aj, ladilnikot pretstavuva isparuva~ na kompresorska ladina ma{ina. Isparuva~ite se izrabotuvaat, sli~no kako i ladilnicite {to rabotat so ladna voda, od cevki od bakar so dijametar 0 do 8 mm i aluminiumski rebra ili aluminiumski lameli postaveni na rastojanie od do 7 mm. Ladilnoto sredstvo strui vo cevkite i isparuva, a vozduhot {to treba da se oladi minuva nad orebrenite cevki. Za lokalno ladewe na odreden zatvoren prostor se primenuvaat uredi vo edna edinica i uredi vo dve podeleni edinici (poznati kako split sistemi ). Kaj prvite uredi, site elementi na ladilnata ma{ina (kompresor, kondenzator, ekspanzionen ventil, isparuva~) se vgradeni vo edna celina, koja mo`e da bide smestena vo prostorijata ili nadvor od nea. Kaj split sistemite, vo eden del (smesten vo prostorijata) e po-

76 76 staven isparuva~ot (ladilnikot), a vo vtoriot del (smesten nadvor od prostorijata) se smesteni kompresorot i kondenzatorot. Na toj na~in, bu~avata i del od opremata se locirani nadvor, a vo prostorijata ostanuva isparuva~ot i ventilatorot koi go realiziraat ladeweto na vnatre{niot vozduh, so 00 % recirkulacija. OVLA@UVAÎ ZA VOZDUH Ovlaùva~ite se aparati za zgolemuvawe na vlagata vo vozduhot, so dodavawe voda ili vodna para. Termi~arite ~esto imaat zada~a da obezbedat, vo nekoj zatvoren prostor, odredena relativna vla`nost poradi lu eto {to tamu prestojuvaat ili procesot {to tamu se odviva. Ovlaùva~ite moè da se podelat vo dve grupi: stambeni i industriski, (-, 0b) Kapacitetot na prvite se izrazuva vo litri na den, a na industriskite vo litri na ~as. Stambenite ovlaùva~i se izveduvaat kako: ovlaùva~i so sad, ovlaùva~i so vlaèn element ili ovlaùva~i so element za rasprskuvawe na vodata. Ovlaùva~ite so sad imaat sad napolnet so voda i postaven na grejno telo. Koli~estvoto na voda {to minalo vo vozduhot i mu ja zgolemilo vla`nosta, se zgolemuva so dodavawe na elektri~en greja~ vo sadot ili so vgraduvawe na vertikalni pregradi vo sadot, za da se zgolemi isparuva~kata povr{ina. Ovlaùva~ite so vlaèn element poseduvaat vertikalna plo~a, obloèna so tkaenaina {to kontinuirano se ovlaùva, na koja naiduva vozduhot i se ovlaùva. Vo druga izvedba, ovie ovlaùva~i se opremeni so ventilator ~ii perki zafa}aat voda od vodno korito i ja rasfrlaat, vo oblik na kapki, niz okolniot vozduh. Vo rasprskuva~kite ovlaùva~i vodata se pu{ta, kapka po kapka, na horizontalen kruèn sad koj se vrti i ja rasprskuva vo vozduhot. Industriskite ovlaùva~i imaat sli~na konstrukcija, no pogolem kapacitet.

77 77 SU[AÎ ZA VOZDUH Su{eweto na vozduh se realizira na dva na~ina: () so ladewe na vozduhot, () so primena na odvlaùva~i. Po prvata metoda, vozduhot se ladi pod negovata to~ka na rosa i oddeluva vlaga. Uredite {to rabotat na ovoj princip koristat ladilna ma{ina. Vozduhot minuvajki nad isparuva~ot se ladi i su{i, odnosno oddeluva del od svojata vlaga. Za su{eweto po vtorata metoda vozduhot strui nad materijal {to e sposoben da mu odzeme del od negovata vlaga. Na primer, kaj regenerativnite toplinoizmenuva~i, rotorot moè da bide izraboten od keramika i silikagel i da go su{i vozduhot. Cvrsti odvlaùva~i se silikagelot, zeolitite (molekularni sita), higroskopnite soli. Odvla- ùva~ite moè da bidat i te~ni, na primer, litium hlorid, glikolen rastvor. RASPREDELITELI ZA VOZDUH Raspredelitelite za vozduh imaat zada~a da go ispora~aat kondicioniraniot vozduh, do zatvoreniot prostor za koj e namenet, direktno, tivko i ekonomi~no. Vozduhot se raspredeluva so limeni kanali, od pravoagolen ili kruèn oblik, izraboteni naj~esto od pocinkuvan ~eli~en lim. Sovremenite ma{ini za podgotovka na limot se avtomatski, na edniot kraj vleguva tabla lim, a na drugiot izleguvaat skroeni elementi koi odat na dorabotka so spojuvawe. Se koristat i kanali od aluminiumski lim (za hemiski pogoni, vo industrijata za hrana), plasti~ni materijali (za vozduh so agresivni zagaduva~i), od beton i cigli (za golemi preseci), od posebna konstrukcija na aluminiumski lim (za svitlivi creva za povrzuvawe na kanalite so elementite za ufrluvawe i isfrluvawe na vozduhot od prostorijata). Sistemite za raspredelba na vozduh se proektiraat re{avajki gi problemite: raspoloìv prostor, raspredelba vo prostorot, bu~ava, povrzuvawe na kanalite, toplinski dobitoci i gubitoci, balansirawe,

78 78 protivpoàrna za{tita, po~etni investicii, tro{oci za odrùvawe. Vo tie sistemi vozduhot se dviì pod dejstvo na ventilator. Toj se odbira od uslovot da gi sovlada site otpori vo strujniot tek i da obezbedi dovolna brzina na vozduhot niz elementite za ufrluvawe na vozduh vo zatvoreniot prostor. ELEMENTI ZA UFRLUVAWE I ISFRLUVAWE NA VOZDUH Oblicite i funkciite na elementite za ufrluvawe i isfrluvawe na vozduh vo zatvoren prostor se mnogu razli~ni. Tie se izrabotuvaat od ~elik, aluminium ili plasti~ni materijali. Koga se pravilno dimenzionirani i locirani, tie go kontroliraat iznosot na ufrleniot vozduh koj e potreben za predvidenoto dvi- èwe na vozduhot i izedna~uvawe na temperaturata na vozduhot vo zatvoreniot prostor. Zatvoreniot prostor vo koj se ufrluva kondicioniraniot vozduh ima i elementi za isfrluvawe na vozduh. Ovie elementi moè da se povrzani na kanal za isfrluvawe na iskoristeniot vozduh ili samo da go sproveduvaat vozduhot od eden vo drug prostor LADILNI KULI Ladilnata kula se koristi za ladewe na voda so pomo{ na vozduh. Kulite za ladewe na voda realiziraat namaluvawe na temperaturata na vodata tro{ej}i do 5 % od vkupnoto koli~estvo na voda, (-, 0a). Vo instalaciite za kondicionirawe na vozduh, kulite za ladewe na voda odzemaat 0 do 800 kw toplinski tek, a vo industrijata, bidejki se vgraduvaat vo modulna izvedba, nema ograni~uvawe. Tie se postavuvaat na zemja i na objekti. Koga se locirani na zemja treba da bidat oddale~eni najmalku 30 m od objektite, za da ne gi optovaruvaat so bu~ava i vlaga. Dve osnovni konstrukcii na ladilni kuli se vo primena: () so

79 79 prirodna cirkulacija na vozduhot, () so prinudna cirkulacija na vozduhot. Ladilnite kuli od prvata grupa pretstavuvaat golemi grade`ni objekti, so voobi~aena visina od nad 00 m. Tie se gradat vo oblik na {irok oxak, niz koj strui ogromna masa vozduh i ja ladi toplata voda vo toplinoizmenuva~ot na kulata. Toplinoizmenuva~ot e osnovniot funkcionalen del na ladilnata kula i od negovata konstrukcija zavisi intenzitetot na ladewe. Toplata voda se doveduva nad toplinoizmenuva~ot i gravitaciono se sleva nadolu. Oladenata voda se sobira vo betonski bazen, postaven pod ladilnata kula, a potoa so pumpa se vra}a vo recirkulacioniot ladilen krug, kade povtorno se zagreva. Primer na ladilna kula so prirodna cirkulacija na vozduhot e skiciran na Slika vlezen vozduh, - izlezen vozduh, 3 - toplinoizmenuva~, 4 - topla voda, 5 - ladna voda, 6 - raspredelitel, 7 - betonski yid, 8 - gorna platforma za kontrolni merewe, 9 - betonski bazen za ladna voda Slika Ladilna kula so prirodna cirkulacija na vozduhot Vo Makedonija se izgradeni pet ladilni kuli so prirodna cirkulacija na vozduhot. Tri edinici se postaveni vo termoelektranata vo

80 80 Bitola, edna vo termoelektranata vo Ki~evo, edna vo èlezarnicata vo Skopje. Toa se direktno-dopirni ladilni kuli vo koi vodata se ladi preku proces na istovremen prenos na toplina i masa. Strueweto na vozduhot niz ladilnata kula se odviva pod dejstvo na silata na zemjinata gravitacija. So ovlaùvaweto i zagrevaweto vo toplinoizmenuva~ot toj stanuva polesen od vozduhot vo okolnata atmosfera i zatoa se dviì nagore, so {to povlekuva vo ladilnata kula novo koli- ~estvo na sve` vozduh. Dvata rabotni fluida, vodata i vozduhot, strujat protivnaso~no. Temperaturnite odnosi pome u vodata i vozduhot se dadeni na Slika voda (vlez), - voda (izlez), 3 - vozduh (vlez), 4 - vozduh (izlez), 5 - opseg na ladewe, 6 - pribliùvawe Slika Temperaturni odnosi pome u vodata i vozduhot pri protivnasoi~no struewe vo ladilna kula Na Slika e pokaàno namaluvaweto na temperaturata na vodata (od to~ka do to~ka ) i zgolemuvaweto na temperaturata na vla`niot termometar na vozduhot (od to~ka 3 do to~ka 4). Temperaturnata razlika na vleznata i izleznata voda se imenu-

81 8 va opseg na ladewe. Temperaturnata razlika pome u izleznata voda i temperaturata na vla`niot termometar na vlezniot vozduh se imenuva pribliùvawe kon temperaturata na vlaèn termometar ili kratko pribliùvawe. Pribliùvaweto e funkcija od mo}nosta na ladilnata kula. Pogolema ladilna kula realizira pogolemo pribliùvawe, odnosno poladna izlezna voda za specificirani: toplinsko optovaruvawe, protek na voda, vlezni uslovi na vozduhot. Taka, koli~estvoto na toplina {to e preneseno od ladilnata kula vo atmosferata e sekoga{ ekvivalentno na toplinskoto optovaruvawe {to e vneseno vo ladilnata kula, dodeka temperaturnoto nivo na koe toplinata e prenesuvana e opredeleno so termi~kata mo}nost na ladilnata kula i temperaturata na vla- `niot termometar na vlezniot vozduh. Termi~kite performansi na ladilnata kula zavisat vo princip od temperaturata na vla`niot termometar na vlezniot vozduh. Termi~kata mo}nost na ladilnata kula moè da se definira preku slednite parametri: vlezna sostojba na vozduhot, namaluvaweto na temperaturata na vodata, protekot na vodata. Psihrometriskata analiza na vozduhot {to minuva niz ladilnata kula e pokaàna na Slika Vozduhot vleguva vo ladilnata kula na ambientni uslovi (to~ka A), prima toplina i masa od vodata i na izlezot se nao a vo zasitena sostojba (to~ka V). Toplinata {to e prenesena od vodata na vozduhot e ednakva na razlikata na entalpiite na vlezniot i izlezniot vozduh (i B - i A ). Bidej}i liniite na konstantna entalpija skoro se sovpa aat so prodolèniot del na prekr{enata na φ =, izoterma na vlaèn termometar, promenata na entalpijata moè da se odreduva i preku promenata na temperaturata na vla`niot termometar na vozduhot. Vektorot AV koj ja pretstavuva vkupno primenata toplina na vozduhot moè da se podeli na komponenta AS koja go pretstavuva osetniot del na toplinata i koponenta SV, koja go pretstavuva latentniot del od toplinata. Ako vleznite uslovi na vozduhot se promenat i toj vleguva vo ladilnata kula namesto so sostojba A, so sostojba D, {to zna~i na ista temperatura na vlaèn termometar, no povisoka temperatura na suv

82 8 - prenos na osetna toplina, - prenos na latentna toplina i masa, 3 - celosen prenos na toplina, 4 - vlezna temperatura na vlaèn termometar, 5 - izlezna temperatura na vlaèn termometar Slika Psihrometriska analiza na vozduh {to minuva niz ladilna kula termometar, vkupno prenesenata toplina ostanuva ista (i B - i A = i B - i D ), no osetnata i latentnata komponenta se zna~itelno promeneti. DE go pretstavuva osetnoto ladewe na vozduhot, a EV latentnoto greewe na vozduhot. Taka za ladewe na vodata, se dobivaat razli~ni odnosi na osetnata i latentnata komponenta. Odnosot na latentnata i osetnata toplina e vaèn vo analizata na iskoristuvaweto na vodata vo ladilnata kula. Prenosot na masa, odnosno ishlapuvaweto, se odviva samo vrz osnova na latentnata toplina. Bidej}i od primerot so izloènite sostojbi na vla`niot vozduh (A i D) e jasno deka temperaturata na suviot termometar (ili relativnata vla`nost), vlijae na odnosot na osetna kon latentna komponenta na toplinata, taa go uslovuva i iznosot na ishlapenata voda. x B - x A e pomal od iznosot x B - x D bidej}i latentniot prenos na toplina, a toa

83 83 zna~i i prenosot na masa e pomal za procesot AB vo odnos na procesot DB. Iznosot na ishlapenata voda e od rangot % od vkupniot voden tek za sekoi 7 K oladuvawe na vodata, (-, 008a). Sepak koli~estvoto na ishlapena voda za vreme vo rabotnata sezona e pomalo od proektnoto bidej}i osetnata komponenta na toplinata se zgolemuva so namaluvawe na vleznata temperatura na vozduhot. Osnovna zada~a na ladilnata kula e da go postigne potrebnoto ladewe na vodata pri site klimatski uslovi, odnosno da go obezbedi opsegot na ladewe za koj e proektirana. Se postavuva pra{aweto: Od {to zavisi realiziraweto na opsegot na ladewe {to se bara od ladilna kula so specificirana konstrukcija?. Odgovorot na postavenoto pra{awe se bara vo analizata na kombinaciite na poznati proteci na voda, toplinski optovaruvawa i konstrukcii na rosilnikot. Od taa analiza proizleguvaat tipskite re{enija {to gi nudat proizvoditelite na ladilni kuli. Za niv tie objavuvaat performansni krivi. Vo performansnite krivi se sodràni rezultatite od prethodnata analiza, no opsegot na ladewe se dobiva duri otkako tie }e se primenat za odredena lokacija, odnosno za konkretna mikroklima SU[ILNICI Osnovni komponenti na sekoja su{ilnica se: materijal {to se su- {i, sredstvo za su{ewe, konstruktivni elementi. Vla`niot materijal vleguva vo su{ilnicata so po~etna sodr- àna vlaga, a kako rezultat na su{eweto izleguva od nea so krajna sodràna vlaga. Prethodno, toj se ispituva laboratoriski i negovite osnovni karakteristiki se rezimiraat vo termofizi~ki tabeli, ramnote`ni krivi i krivi na su{ewe. Vo literaturata za su{ilnicite se koristat slednive osnovni poimi: materijal {to se su{i, sredstvo za su{ewe, konstruktivni elementi, sodràna vlaga, po~etna sodràna vlaga, krajna sodràna vlaga, ramnote`ni krivi, krivi na su{ewe.

84 84 Materijalot {to se postavuva vo su{ilnicata i se izloùva na procesot na su{ewe se imenuva materijal {to se su{i. Sredstvoto za su{ewe e vozduhot. Pod poimot konstruktivni elementi se grupiraat elementite od koi e oformena su{ilnicata. Vlagata {to se nao a vo vla`niot materijal se imenuva sodràna vlaga. Taa se izrazuva teìnski. Vo primena se dve golemini: X so - sodr- àna vlaga po suva osnova, X vo - sodràna vlaga po vla`na osnova, X so = vlaga vo materijalot/suv materijal = = m w /m sm, (0.7.-.) X vo = vlaga vo materijalot/vlaèn materijal = = m w /m vm. (0.7.-.) Sodrànata vlaga po suva osnova i sodrànata vlaga po vla`na osnova se povrzani so izrazite, X so = X vo / ( - X vo ), ( ) X vo = X so / ( + X so ). ( ) Na primer, vla`niot materijal {to e sostaven od 0 % vlaga i 80 % suv materijal ima X so = 0,5, a X vo = 0,0. Metodite za odreduvawe na sodrànata vlaga za razni materijali se predmet na standardizacija na sekoja zemja. Na primer, odreduvaweto na sodrànata vlaga za p~enica se vr{i preku proces na su- {ewe na 30 o S vo traewe od 90 minuti, a za oriz so su{ewe na 30 o S, za 60 minuti, ( -, 978; - 966). Sodrànata vlaga {to ja ima materijalot vo momentot na zapo- ~nuvawe na procesot na su{ewe se imenuva po~etna sodràna vlaga. Po~etnata sodràna vlaga e to~no odredena za sekoj kontroliran proces na su{ewe. Pri postavuvawe na reìmot na procesot na su{ewe taa ja uslovuva po~etnata rabotna sostojba na su{ilnicata. Vo praktikata taa so kontrolira i odrùva na specificiranata vrednost. Po~etnata sodràna vlaga e karakteristika na materijalot i za-

85 85 visi od sostojbata vo koja toj prirodno se nao a pred da se izloì na su{ewe. Na primer, po~etnata sodràna vlaga za ìtata e uslovena od mikroklimatskite uslovi vo periodot na berbata i od zrelosta na zrnoto. Sodrànata vlaga na materijalot {to se su{i, vo momentot na zavr{uvawe na procesot na su{ewe, se imenuva krajna sodràna vlaga. Taa e to~no odredena za sekoj kontroliran proces na su{ewe. So nejzinoto postignuvawe su{eweto e zavr{eno. Vo praktikata taa se kontrolira i odrùva na specificiranata vrednost. Krajnata sodràna vlaga e karakteristika na materijalot steknata vo procesot na su{ewe. Taa zavisi od namenata na su{eniot proizvod. Zrnoto {to }e se koristi vedna{ po su{eweto, se su{i na povisoka krajna sodràna vlaga od onaa na zrnoto {to e predvideno za ednogodi{no ili pove}egodi{no skladirawe. Ramnote`nite krivi go pokaùvaat ramnote`noto odnesuvawe na higroskopnite materijali. Tie registriraat kolkava e sodrànata vlaga vo nekoj materijal, ako toj se ostavi dovolno vreme vo vozduh so odredeni karakteristiki (poznata temperatura i relativna vla`nost). Ramnote`nite krivi se dobivaat so eksperimentalni ispituvawa. Ovie krivi, kako i tabelite za termofizi~kite svojstva na materijalot {to se su{i se neophodni podatoci, so koi treba da se raspolaga pred po~etokot na su{eweto. Krivite na su{ewe pokaùvaat kako se menuva sodrànata vlaga vo materijalot za vreme na procesot na su{ewe. Tie se dobivaat so eksperimentalni ispituvawa. EDNOSTEPENO SU[EWE Su{eweto na vlaèn matrijal so zagrean vozduh, spored skicata na Slika , se imenuva edenostepeno su{ewe. Toa e teoretski proces na su{ewe za koj vaàt tri pretpostavki: () nema gubitoci na toplina od su{ilnicata kon okolinata,

86 () vo su{ilnicata nema toplinski izvori ili ponori, (3) vlaèweto na vozduhot se odviva po linijata na konstantna entalpija atmosferski vozduh, - vlez vo su{ilnicata, 3 - izlez od su{ilnicata, x - odzemena vlaga od materijalot {to se su{i, odnosno primena vlaga vo vozduhot Slika Ednostepeno su{ewe Procesot na su{ewe e posmatran preku promenite {to gi pretrpuva sredstvoto za su{ewe, vozduhot. Toj minuva niz dve etapi, greewe i vlaèwe. Greeweto se primenuva za da mu se zgolemi sposobnosta za primawe na vlaga. Atmosferskiot vozduh, kaj nas, se nao a vo temperaturniot opseg od -0 do 40 o S {to e naj~esto nepogodno za negovo direktno koristewe. Maksimalnata temperatura na zagrevawe e uslovena od osetlivosta na materijalot {to se su{i. Vtorata etapa, promenata - 3, pretstavuva vlaèwe na vozduhot, a su{ewe za matrijalot. Promenata na vozduhot pri konstantna entalpija se sveduva na adijabatsko zasituvawe, koe vo praktikata se realizira do relativna vla`nost od 80 % do 90 %. Potrebnoto koli~estvo na vozduh za su{ewe iznesuva, m a m w =, ( ) x

87 87 a potrebniot toplinski tek za greewe na vozduhot, Q a = m (i i ). ( ) POVE]ESTEPENO SU[EWE Za da se izbegnat visokite temperaturi, su{ilnicite se izveduvaat i kako pove}estepeni. Na Slika poka`ana e skica vo i - x dijagram za odnesuvaweto na vozduhot vo ulogata na sredstvo za su{ewe. Vkupno potrebnata specifi~na toplina za greewe na vozduhot iznesuva, q = q +, ( ) + q q3 odnosno, q= i 4 i. ( ) Slika Pove}estepena su{ilnica - odnesuvawe na vozduhot Ako taa toplina se svede na vlagata {to e odzemena od materijalot {to se su{i, se dobiva osnovniot termi~ki pokazatel za kvalitetot na su{ilnicata, kolku energija tro{i su{ilnicata po kilogram isparena voda?,

88 q m w i x 4 i x 88 4 = ( ) Na 0 o S, za isparuvawe na eden kilogram voda se potrebni 500 kj/kg toplina. Vo praktikata, najkvalitetnite su{ilnici tro{at okolu 3500 kj/kg toplina, a vo proda`ba ima su{ilnici {to tro{at i dvojno, i trojno pove}e. Pri isti vlezni karakteristiki na vozduhot, vo ednostepena su- {ilnica, za realizacija na x = x 4 - x, bi trebalo da se izvr{i greewe na vozduhot do mnogu visoka temperatura, (t ed» t max ). SU[EWE SO RECIRKULACIJA Procesot na su{ewe, vo koj eden del od sredstvoto za su{ewe povtorno se koristi vo su{ilnicata se imenuva su{ewe so recirkulacija, Slika So recirkulacija se postignuvaat pozitivni efekti vo odnos na greeweto na vozduhot, a negativni efekti vo odnos na sposobnosta na vozduhot za odzemawe na vlaga. Odnosot na iznosot na recirkulacioniot vozduh i celosnoto koli~estvo na vozduh vo su{ilnicata se imenuva recirkulacionen odnos, r m ar ac a a = =. (0.7.-0) m ac (m m ) m = m m So pomo{ na izrazot za atmosferski vozduh, i za celosnoto koli~estvo na vozduh, m m m ac ac w a =, (0.7.-.) x 3 x' m w ac =, (0.7.-.) x 3 x se dobiva, x x' r =. ( ) x x 3 ' Zgolemuvaweto na recirkulacioniot odnos zna~i, vo atmosferskiot vozduh da se vnesuva se pove}e recirkulacionen vozduh, odnosno

89 89 vozduh optovaren so vlaga. So toa sredstvoto za su{ewe ima se pomala sposobnost za primawe na vlaga i se pojavuva potreba od pogolema su- {ilnica. Zgolemenite tro{ici za gradba na pogolema su{ilnica se I - greja~, II - su{ilnica, - sostojba na atmosferskiot vozduh, - sostojba na vozduhot pred greja~ot, - sostojba na vozduhot na vlezot vo su- {ilnicata, 3 - sostojba na vozduhot na izlezot od su{ilnicata Slika Su{ewe so recirkulacija nadoknaduvaat so smaleni tro{oci za greewe, {to upatuva na zaklu~ok deka postoi nekoj optimalen recirkulacionen odnos. SU[EWE NA HRANA Su{eweto na hrana e proces {to se sproveduva za da se so~uva ili zgolemi kvalitetot na materijalot {to se su{i. Golemiot iznos na sodràna vlaga vo hranata e osnovniot problem za nejzino dolgotrajno koristewe. Na primer, sveìot domat, piperka, kromid imaat nad 80 % sodràna vlaga po vla`na osnova, a su- {eniot domat, piperka i kromid 0 % (Mojsovski i sorabotnici, 004).

90 90 ôvekot usovr{uva dve osnovni metodi za ~uvawe na hrana, su- {ewe i zamrznuvawe. Su{eweto e vo golema prednost pred zamrznuvaweto koe pretstavuva zabaven proces na rasipuvawe na materijalot {to se zamrznuva. Su{ilnicata za hrana treba da re{i dva problema: () da go so~uva ili zgolemi kvalitetot na materijalot {to se su{i, () procesot na su{ewe da go realizira vo minimalen vremenski period. Vtoroto barawe e posebno izrazeno kaj industriskite su{ilnici za hrana, no vo celost vaì i za farmerskite su{ilnici za hrana. Vremenskata efikasnost se postavuva pred su{ilnicite bidejki su- {eweto e proces {to se sproveduva vedna{ po sobiraweto na zrelite zemjodelski proizvodi, a nivnoto golemo koli~estvo i opasnosta od nepovolni vremenski uslovi ne dozvoluvaat odlagawe na su{eweto. Vo materijalot {to sleduva, vnimanie im e posveteno na su{ilnicite za su{ewe na ìtata, zelen~ukot i ovo{jeto, od dve pri~ini: () toa e osnovnata hrana za ~ovekot i ìvotnite na Zemjata, () vo su{ilnicite za ovie zemjodelski proizvodi vozduhot e osnovno sredstvo za su{ewe. SU[EWE P~enicata, p~enkata, orizot, ja~menot, r`ta se glavnite pretstavnici na ovaa hrana. Su{eweto na ìtnite zrna e sli~no so vozdu{noto su{ewe na drugata hrana. Sepak, pove}e od materijalite {to se su{at, kako na primer ovo{jeto i zelen~ukot, sodràt pogolemo koli~estvo voda od niv. Koga se su{at ìtnite zrna, im se otstranuva ograni~en iznos na vlaga. Vo praktikata, nema potreba tie da bidat su{eni od po~etna sodràna vlaga po vla`na osnova, povisoka od 40 %, nitu do krajna sodràna vlaga po vla`na osnova poniska od 0 %. Osnovnite podatoci za su{eweto na ìtni zrna se dadeni vo Tabela SU[EWE NA ZELENÛK Vo su{ilnicite za zelen~uk se su{i: domat, piperka, kromid, luk, kompir, magdonos, morkov. Sodrànata vlaga vo zelen~ukot, po

91 9 vla`na osnova, se menuva od 95 % do 5 %. Oblikot na zelen~ukot mu e razli~en, bidejki pretstavuva plod, koren, steblo, list na rastenieto. Vo Tabela se dadeni osnovnite podatoci za su{eweto na zelen~uk. Domatot se su{i na par~iwa ili kako sok. Vo dvata slu~aja prvo Tabela Su{ewe na ìtni zrna - osnovni podatoci P~enica P~enka Oriz Ja~men R` Po~etna sodràna vlaga na materijalot {to se su{i, po vla`na osnova, X o vo, % - maksimalna (ètvena) - optimalna, - voobi~aena. Krajna sodràna vlaga na materijalot {to se su{i, po vla`na osnova, X * vo, % za skladirawe godina, - za skladirawe 5 godini. Po~etna temperatura na vozduhot, t o a, o C Krajna temperatura na vozduhot, t * a, o C Sostojba na materijalot {to se su{i, - normalno, - primenuvano. Maksimalna dozvolena temperatura na materijalot {to se su{i zrno zrno klip arpa oriz zrno zrno t max, o C

92 9 se mie so voda (potopuvawe vo topla voda na 90 o S, edna do tri minuti), a potoa se ~isti od ostatokot na ra~kata. Sledna operacija e ili seckawe na par~iwa, normalno na oskata na plodot, so debelina 3-5 mm, ili vte~nuvawe vo mikser. Pri su{eweto na par~iwa se dobiva do 6 % suv domat, a pri su{eweto na sok do % suv proizvod. Piperkata se ~isti od ra~ka i seme, se mie vo voda, a potoa se se~e na par~iwa. Kromidot se su{i na par~iwa. Po ~isteweto se se~e na par~iwa Tabela Su{ewe na zelen~uk - osnovni podatoci Domat Piperka Kromid Luk Kompir Magdonos Morkov Po~etna sodr`ana vlaga na materijalot {to se su{i, po vla`na osnova, X o vo, % Krajna sodr`ana vlaga na materijalot {to se su{i, po vla`na osnova, X* vo, % Po~etna temperatura na vozduhot, t o a, o C Krajna temperatura na vozduhot, t * a, o C Sostojba na materijalot {to se su{i, - normalno, - primenuvano. 3 4 Legenda: -cel plod, -par~e, 3-sok, 4-kocka. 4

93 93 so debelina od mm, normalno na oskata. Lukot se su{i vo par~iwa debeli do 4 mm. Kompirot se su{i vo par~iwa ili vo kocki. Prvo se mie, a potoa se lupi i se se~e vo par~iwa so debelina 3-5 mm ili vo kocki so strani 0-5 mm. Voobi~aeno e blan{irawe na kompirot, pred da se su{i. Blan{irawe e proces na kratkotrajno izloùvawe na materijalot na vrela voda ili vodena para. Morkovot prvo se ~isti i blan{ira, a potoa se su{i iseckan vo krugovi so debelina 3 mm ili kocki so strani 0 mm. SU[EWE NA OVO[JE Ovo{jeto, kako i zelen~ukot, sodrì mnogu voda i zatoa nema golema trajnost. Su{eweto ovozmoùva da se dobie stabilen proizvod {to moè da se koristi podolgo vreme. Vo Tabela se dadeni osnovnite podatoci za su{eweto na ovo{je. Jabolkoto se mie so voda, se lupi, se osloboduva od delot so semeto i se se~e na kru`ni prsteni so debelina, ne pogolema od 4 mm. Kajsijata, po mieweto so voda, se se~e na polovinki. Kru{ata se mie so voda, se lupi, se ~isti od centralniot del so semeto i se se~e na kru`ni prsteni. Slivata se ~isti od ra~ki i se mie so voda. Nekoi proizvoditeli ja otstranuvaat i semkata. Smokvata samo se mie so voda i se su{i vo prirodniot oblik ili se oformuva sekoj plod vo ist oblik. Na bananata i se otstranuva lu{pata i se se~e na par~iwa so debelina do 5 mm. Grozjeto se ~isti i se mie so voda. Vi{nata moè da se su{i so semkata ili bez nea. Vo prvata faza se oddeluvaat ra~kite, a potoa sledi miewe so voda. Malinata se mie so voda pred da se otpo~ne so su{ewe. Pred su{eweto se primenuvaat i podgotvitelnite operacii, blan{irawe i sulfurirawe. Blan{iraweto obi~no se izveduva so izloùvawe na materijalot {to se su{i na vodna para, vo traewe od

94 94 Tabela Su{ewe na ovo{je - osnovni podatoci Jabolko Kajsija Kru{a Sliva Smokva Banana Grozje Vi{na Malina Po~etna sodràna vlaga na materijalot {to se su{i, po vla`na osnova, X o vo, % Krajna sodràna vlaga na materijalot {to se su{i, po vla`na osnova, X* vo, % Po~etna temperatura na vozduhot, t o a, o C Krajna temperatura na vozduhot, t * a, o C Sostojba na materijalot {to se su{i, - normalno. Legenda: -cel plod, -par~e do 4 minuti. Sulfuriraweto e, isto kako i blan{iraweto, operacija za dezinfekcija na materijalot. Na primer, za sulfurirawe na eden ton jabolki se tro{at 3 kg sulfur i operacijata trae do 30 minuti. Za dobivawe na atraktiven izgled, odnosno sjaj na isu{eniot proizvod toj moè da se izloì i na kratkotrajno potopuvawe vo rastvor od glikoza ili vo sopstven sok.

95 95 Kajsijata, kru{ata, slivata i smokvata moè da se blan{iraat. Operacijata sulfurirawe moè da se primeni na jabolkoto, kajsijata, kru{ata, smokvata, bananata i grozjeto. Se primenuvaat i podgotvitelni operacii koi proizleguvaat od lokalnata tradicija. Na primer, na ostrovot Hvar, pred da se izloàt na procesot na su{ewe, smokvite se potopuvaat vo morska voda.

96 96. VTE^NUVAWE NA GASOVI Gasovite se vte~nuvaat za da mo`e da se razdelat na nivnite komponenti i za da se olesni nivnoto skladirawe i transport. Vo termikata od najgolem interes e vte~nuvaweto na vozduhot. Vte~nuvaweto na vozduhot se odviva na mnogu niski temperaturi. Za pritisok na standardna atmosfera od 035 Pa vodata isparuva na 00 o C, a te~niot vozduh isparuva na pribli`no - 00 o C. Vo uslovite na standardna atmosfera, t = 5 o C i p = 035 Pa, vozduhot ima sostojba na visoko pregreana para, Slika vozduh vo uslovi na standardna atmosfera, - vozduh vo te~na sostojba, - vozduh vo gasna sostojba. Slika.-. Sostojbi na vozduhot.. VTE^NUVAWE NA VOZDUH SPORED LINDE Na pra{aweto kako da se vte~ni vozduh, odnosno kako da se stigne od sostojbata vo to~ka do sostojbata vo to~ka, na Slika.-., vistinskiot odgovor go dal Linde iskoristuvaj}i go efektot na Joule- Thomson i postavuvaj}i konstrukcija na protivnaso~en toplinoizmenuva~, Slika..-..

97 97 Slika.-. Vte~nuvawe na vozduh spored Linde - funkcionalna {ema Procesot na vte~nuvawe na vozduh e pretstaven vo T - s dijagram na Slika..-.. Slika..-. Vte~nuvawe na vozduh spored Linde

98 98 Atmosferskiot vozduh prvo se komprimira izotermno, potoa se ladi izobarno i na krajot se pridu{uva na po~etniot pritisok. Kompresijata, -, se odviva vo kompresor {to e intenzivno laden so voda. Pritisokot vo sostojba moè da ima vrednost od 50 do Pa. Ladeweto, - 3, se realizira vo protivnaso~en toplinoizmenuva~, so vozduh {to minal niz pridu{niot ventil. Koga uredot po~nuva so rabota, vozduhot so sostojba vleguva vo pridu{niot ventil, a od nego izleguva so sostojba a. Temperaturata T a e poniska od temperaturata T {to ovozmoùva vozduhot da se oladi od sostojba do sostojba. Povtoruvaweto na toj ciklus obezbeduva se poniski temperaturi za vlezniot vozduh vo pridu{niot ventil. Koga vozduhot pred pridu{niot ventil }e ja postigne sostojbata 3, po pridu{uvaweto }e se dobie sostojbata 4. Taa sostojba se nao a vo zasitenoto podra~je i tuka vozduhot e sostaven od zasitena para so sostojba 4 i te~en vozduh so sostojba 4. Vte~netiot del od vozduhot, z kg/kg, se presmetuva od toplinskiot bilans na protivnaso~niot toplinoizmenuva~, i zi4' + ( z) i5 =. (..-.) Od eden kilogram komprimiran vozduh, sostojba, se dobiva z kg/kg vte~net vozduh, sostojba 4, a ostatokot (-z) kg/kg vozduh, se isfrluva so sostojba 5. Sleduva, z i 5 =. (..-.) i 5 i i 4' Vte~nuvaweto na vozduhot so primena na protivnaso~niot toplinoizmenuva~ i iskoristuvaweto na pridu{niot efekt, kako {to go zamislil i realiziral Linde, ovozmoìl industrisko proizvodstvo na te~en vozduh koe ima i ekonomsko opravduvawe... PRIDU[EN EFEKT Pridu{niot efekt go ozna~uva koli~nikot od promenata na temperaturata i namaluvaweto na pritisokot pri pridu{uvawe na vozduhot. Poznat e pod imeto Joule-Thomson-ov efekt.

99 99 Joule i Thomson so eksperimenti doka`ale deka: T p i 73 = α, (..-.) T za temperaturi od 0 o C do 00 o C i pritisoci poniski od Pa. Tie dobile deka za vozduh koeficientot α iznesuva 0,65 K / 0 5 Pa, {to zna~i deka pridu{niot efekt za temperaturi okolu 0 o C }e bide: p T 5 i = 0,65 K /0 Pa, Na vozduh so temperatura od 0 o C pri pridu{uvawe }e mu se namali temperaturata za pribli`no /4 K, za pridu{uvawe vo vrednost od p = 0 5 Pa. Ova malo namaluvawe na temperaturata na vozduhot e va`no pri procesot na negovo vte~nuvawe..3. VTE^NUVAWE NA VOZDUH SO DVOJNA CIRKULACIJA SPORED LINDE Linde realiziral i instalacija za vte~nuvawe na vozduh so dvojna cirkulacija. So nea se dobiva pogolemo koli~estvo na vte~net vozduh. Funkcionalnata {ema e poka`ana na Slika.3.-., a pripadniot T - s dijagram na Slika Linde vo svojata instalacija so dvojna cirkulacija primenil dvostepena kompresija, dvostepeno pridu{uvawe i trostruen toplinoizmenuva~. Vo instalacijata za vte~nuvawe na vozduh so dvojna cirkulacija, Linde vmetnal pridu{uvawe do pritisok p m. Vozduhot po izlez od vtoriot kompresor, minuva niz prviot pridu{en ventil i se deli na dva dela. Eden del (z - ) kg odi vo protivnaso~niot toplinoizmenuva~, a drugiot del odi vo vtoriot pridu{en ventil. Po izleguvaweto od vtoriot pridu{en ventil vozduhot se deli na te~en del z 0 kg i gasen del ( - z 0 ) kg. Od toplinskiot bilans na toplinoizmenuva~ot sledi, z i = z0 i4' + ( z0 )i 5 + (z ) i5m. (.3.-.)

100 00 Slika.3.-. Funkcionalna {ema za vte~nuvawe na vozduh so dvojna cirkulacija spored Linde Slika.3.-. Vte~nuvawe na vozduh so dvojna cirkulacija spored Linde

101 0 Od Ravenkata (.3.-.) se dobiva koli~estvoto na vte~net vozduh, z i i i i 5 5m 5m 0 = + z. (.3.-.) i5 i4' i5 i4' Maksimalno koli~estvo na vte~net vozduh bi se dobilo vo teoretskiot slu~aj koga povr{inata na toplinoizmenuva~ot bi bila beskone~no golema. Toga{ bi va`elo i 5m t 5 t i vo toj slu~aj bi se postignalo i 5m = i m, odnosno i 5 = i. Sega Ravenkata (.3.-.) }e dobie oblik, z i i i i m m 0,max = + z. (.3.-3.) i i4' i i4' So preureduvawe na oblikot od prethodnata ravenkata se dobiva, z i i i i m 0,max = + (z ). (.3.-4.) i i4' i i4' Prviot ~len od desnata strana na Ravenkata (.3.-4.) go pretstavuva maksimalnoto koli~estvo na vte~net vozduh za instalacijata na Linde so edine~na cirkulacija, {to se dobiva od Ravenkata (..-.), za toplinoizmenuva~ so beskone~na povr{ina, odnosno za i 5 = i.

102 0. IZGORUVAWE Izgoruvaweto e proces na oksidacija na gorivata pri koj se osloboduva toplinska energija. Oksidacijata ja ovozmoùva kislorodot {to e sodràn vo atmosferskiot vozduh. Intenzitetot na procesot na izgoruvawe zavisi od: () intenzitetot na reakcija na komponentite od gorivoto so kislorodot, () uspe{nosta vo snabduvaweto na gorivoto so kislorod i (3) temperaturata vo prostorot na izgoruvawe. Izgoruvaweto e tolku pointenzivno kolku {to e izbrano popovolno gorivo, podobro snabduvawe na gorivoto so kislorod i povisoka temperatura... GORIVA Gorivata se najgolem izvor na energija. Osnovni goriva se jaglenot, naftata, prirodniot gas i uraniumot ili plutoniumot koristeni vo nuklearnata tehnika. Ovie goriva pretstavuvaat neobnovliv izvor na energija, za razlika od obnovlivite izvori na energija vo koi spa- aat: hidroenergijata, son~evata energija, veternata energija, geotermalnata energija, energijata od biomasa i energijata od plima i oseka. Za koristeweto na jaglenot, naftata i prirodniot gas, odnosno za osnovnite cvrsti, te~ni i gasni goriva, najva`no e kolku sodràt jaglerod i vodorod. Pri procesot na celosno izgoruvawe vodorodot i jaglerodot {to se nao a vo gorivoto oksidira vo voda (H O) i jaglerod dioksid (CO ). Pove}eto osnovni goriva sodràt vo sebe i sulfur koj oksidira vo sulfur dioksid (SO ) ili sulfur trioksid (SO 3 )... TEMPERATURA NA ZAPALUVAWE Vo procesot na izgoruvawe od gorivato se osloboduva energija {to e sodràna vo nego i kako rezultat temperaturata raste. Ako toplinata {to se osloboduva od gorivoto e pogolema od onaa {to se odne-

103 03 suva vo okolinata se postignuva temperatura na zapaluvawe i izgoruvaweto prodolùva, odnosno doa a do zapaluvawe na gorivoto. Vo sprotivniot slu~aj izgoruvaweto }e prestane. Sledi zaklu~okot deka temperaturata na zapaluvawe ne e nekoe ednozna~no fizi~ko svojstvo na gorivata..3. STEHIOMETRISKI ODNOSI Pri izgoruvaweto se zadovoluvaat slednite stehiometriski ravenki: kmolh + kmolo = kmolh0, (.3.-.) kmolc+ kmolo = kmol, (.3.-.) CO kmols+ kmolo = kmol. (.3.-3.) SO Izgoruvaweto po Ravenkata (.3.-.) se imenuva celosno ili teoretsko izgoruvawe. No, izgoruvaweto moè da bide i necelosno i toga{ vaàt ravenkite, kmolc + kmolo kmolco =, (.3.-4.) kmolco+ kmolo = kmolco. (.3.-5.).4. MINIMALNO KOLIÊSTVO NA VOZDUH Koli~estvoto na vozduh {to e potrebno za celosno izgoruvawe na gorivoto se narekuva minimalno ili teoretsko potrebno koli~estvo na vozduh. Taa se presmetuva za kg cvrsto ili te~no gorivo, a za m 3 n gasno gorivo CVRSTI GORIVA Cvrstite goriva sodràt jaglerod, vodorod, sulfur, kislorod, azot, pepel i higroskopna vlaga. Za ovie komponenti, za kg gorivo, vaì,

104 04 c + h+ o+ n+ s+ a+ w = (.4.-.) Za da se odredi koli~estvoto na kislorod vo kmol {to e potrebno za izgoruvawe, spored Ravenkite (.3.-.), (.3.-.) i (.3.-3.), mora da se znae kolku kmol jaglerod, vodorod i sulfur ima vo kg gorivo. Zatoa od teìnskiot sostav se dobivaat ovie koli~estva izrazeni vo kmol, {to so molekulskite teìni, dava, ' c h s o n M c =, Mh =, M =, M =, M =, m m C ' ' s o n H m S mo m N m C H S O N = ' M =, m =, m = 3, m = 3, m 8, c ' h s ' o ' n =, Mh =, Ms =, Mo =, Mn c = Na primer, za jaglen so sostav, c = 0,7; h= 0,; o= 0,08; a= 0,05; w = 0,04 koli~inite vo kmol }e bidat, ' M M 0,7 kmol kmol C ' 0, H = 0,06, Mh = = 0,055, kg kg c = ' o G 0,08 kmol O ' 0,04 kmol w = = 0,005, M w = = 0,00. 3 kg 8 kg G Za izgoruvawe na h kg, odnosno M h kmol vodorod, {to e sodràn vo eden kilogram gorivo se tro{i, spored Ravenka (.3.-.), M h / kmol kislorod. Zatoa minimalnoto potrebno koli~estvo na kislorod za izgoruvawe na h kg vodorod }e bide, O m,h ' h h kmol O = Mh = =. (.4.-.) 4 kg Sega i za jaglerodot i za sulfurot moè da se zapi{e, O = c kmol G ' C m,c = Mc, (.4.-3.) kgg O = s kmol ' S m,s = M s. (.4.-4.) 3 kgg Minimalnoto koli~estvo na kislorod {to mora da se obezbedi so vozduhot za izgoruvawe na kg gorivo iznesuva, G G

105 05 ili, O m O m kmol ' O = Om,c + Om,h + Om,s Mo. (.4.-5.) kg = c = c + h 4 + s 3 o 3 = c G 3 3h+ (o s) + 8 = c σ. (.4.-6.) Goleminata σ se imenuva Molier - ova karakteristika na gorivoto. Minimalnoto potrebno koli~estvo na vozduh iznesuva, Om Lm =, (.4.-7.) 0, kade 0, e volumenskiot del na kislorodot vo vozduhot TE^NI GORIVA Te~nite goriva so obi~no jaglevodorodi, C x H y O z. Za niv, spored stehiometriskite odnosi, odnosno spored Ravenkite (.3.-.) i (.3.-.), potrebnoto koli~estvo na kislorod iznesuva, O m y z kmol O = x+. (.4.-8.) 4 kmol G GASNI GORIVA Gasnite goriva se obi~no jaglevodorodi, C x H y. Volumenskite delovi na elementite na gorivoto se obele`uvaat so nivnata hemiska oznaka i so indeks primarno, na primer so CO, H i sli~no. Potrebnoto koli~estvo na kislorod iznesuva, = (CO' + H' ) + CH4' + 3CH ' + Om 4 + y (x+ )C 4 x H ' O ' y kmol O. (.4.-9.) kmol G

106 06.5. KOLIÊSTVO NA VOZDUH Potrebnoto koli~estvo na vozduh, L, e pogolemo od minimalno potrebnoto koli~estvo na vozduh, L m, za vozdu{niot faktor λ, 3 kmoll n L = ili m 3 kmolg mn G L λl m. (.5.-.) Vozdu{niot faktor moè da bide pogolem ili pomal od edinica. Ako e pomal od edinica izgoruvaweto e necelosno. Izgoruvaweto moè da bide necelosno i pri λ > ako e lo{a distribucijata na vozduhot do gorivoto..6. TOPLINSKA MO] NA GORIVOTO Pri izgoruvaweto se proizveduva toplina. Koli~estvoto na toplina {to se dobiva pri celosnoto izgoruvawe na gorivoto se imenuva toplinska mo}. Se razlikuva gorna (H g ) i dolna (H d ) toplinska mo} na gorivoto. Vo Tabela.6.-. i.6.-. dadeni se vrednostite na toplinskata mo} za nekoi goriva. Tabela.6.-. Toplinska mo} za cvrsti i te~ni goriva Gorivo Oznaka H g, kj/kg H d, kj/kg Jaglerod, C Etilalkohol, C H 5 OH Benzol, C 6 H Toluol, C 7 H Kerozin, C 0 H...C 6 H n-pentan, C 5 H n-heksan, C 6 H n-heptan, C 7 H n-oktan, C 8 H Benzin / Maslo za doma}instva / (Bošnjaković, 970)

107 07 Gornata toplinska mo}, H g, se imenuva i vistinska toplinska mo}, H, H g = H. Taa ja vklu~uva i toplinata na isparuvawe na vodata. Koga po procesot na izgoruvawe celokupnata voda ostanala vo gasna sostojba se dobiva toplina na izgoruvawe {to e pomala od vistinskata toplinska mo} za toplinata na isparuvawe na vodata. Ovaa toplina na izgoruvawe se imenuva dolna toplinska mo} na gorivoto, H d. Tabela.6.-. Toplinska mo} za gasni goriva Gorivo Oznaka 3 H g, kj/m n 3 H d, kj/m n Jaglerod monoksid CO Vodorod H Metan CH Acetilen C H Etilen C H Etan C H Propilen C 3 H Propan C 3 H Izo-butilen C 4 H Normalen butan C 4 H Izo-butan C 4 H Benzolen gas C 6 H (Bošnjaković, 970)

108 08 3. PRENOS NA TOPLINA Toplinata se dviì od oblast na povisoka temperatura kon oblast na poniska temperatura. Taa pojava se odviva preku termi~ka sprovodlivost, termi~ka konvekcija i termi~ko zra~ewe. 3.. TERMI^KA SPROVODLIVOST Sprovodlivosta na toplinata se odviva so me usebno deluvawe na molekulite. Popodvi`nite molekuli na potopliot del od teloto pri me umolekularnite sudiri vo prosek se zabavuvaat, dodeka ponepodvi`nite molekuli na poladniot del od teloto vo prosek se zabrzuvaat. Kako posledica na takviot proces se javuva nastojuvaweto prose~nata podvi`nost na molekulite da se izedna~i, a so toa i zagreanosta na delovite od razgleduvanoto telo. Prou~uvaweto na termi~kata sprovodlivost na molekularno nivo, kako proces na prenos na kineti~ka energija pome u molekuli, pretstavuva osnoven pristap vo analiziraweto na aktuelnata pojava. Za re{avaweto na inènerskite problemi, najva`no e odnesuvaweto na teloto kako celina ZAKONOT NA FOURIER Fourier vr{el eksperimenti so elementi postaveni kako {to e pokaàno na Slika Plo~a so debelina l e postavena pome u dve horizontalni plo~i. Ako na ednata strana se vnesuva toplina Q, po dovolno vreme moè da se vospostavi stacionaren temperaturen profil odreden so zakonitosta T = f(y). So eksperimentirawe e sogledano deka donesenata toplina, Q, po edinica od povr{inata, A, q, e pravo proporcionalna na temperaurnata razlika T, a obratno proporcionalna na debelinata na plo~ata l,

109 09 Slika Stacionaren temperaturen profil za zagreana plo~a Q T q= = λ. (3..-.) A l Za debelina y vaì, T(y) T(y+ y) q=λ, (3..-.) y odnosno za y 0, T(y+ y) T(y) q= lim, (3..-3.) y 0 y ili, dt q= λ. (3..-4.) dy Ravenkata (3..-4.) go pretstavuva zakonot na Fourier za sprovodlivosta na toplinata. Faktorot na proporcionalnosta λ, se imenuva koeficient na termi~ka sprovodlivost KOEFICIENT NA TERMI^KA SPROVODLIVOST Koeficientot na termi~ka sprovodlivost se definira so Ravenkata (3..-4.). Negovata dimenzija e, W λ,. (3..-5.) mk Koeficientot na termi~ka sprovodlivost se odreduva eksperimentalno. Toj ja pokaùva sposobnosta na materijalot za sproveduvawe na toplina. Eksperimentalno dobienite vrednosti za λ ukaùvaat na

110 0 negovata zavisnost od temperaturata. Moè da se zaklu~i deka za gasovite, pri nizok pritisok λ raste so zgolemuvaweto na temperaturata, a za pove}e te~nosti λ opa a pri zgolemuvawe na temperaturata. No postojat te~nosti, kako na primer vodata, za koi{to zavisnosta na λ od temperaturata e kriva koja ima svoja maksimalna vrednost. Za cvrstite tela, op{to kaàno, termi~kata sprovodlivost se zgolemuva so zgolemuvaweto na gustinata. Na 0 o C za voda i za vozduh, λ = 0,6 W w mk, (3..-6.) λ = 0,05 W a mk, (3..-7.) a za èlezo, W λ i = 73. (3..-8.) mk Od toa moè da se zaklu~i deka vodata sproveduva toplina 4 pati podobro od vozduhot, a èlezoto 3000 pati podobro. Termi~kata sprovodlivost moè da zavisi i od pravecot. Zatoa se razlikuvaat: homogeno telo, heterogeno telo, izotropno teli i anizotropno telo. Koga λ ne se menuva od to~ka do to~ka niz teloto, stanuva zbor za homogeno telo, vo sprotiven slu~aj stanuva zbor za heterogeno telo. Izotropnite tela imaat ista termi~ka sprovodlivost vo site pravci, a anizotropnite imaat razli~na vrednost na λ vo zavisnost od pravecot. Primer na heterogeno telo se izolacionite materijali: pluta ili staklena volna. Anizotropni tela se materijalite so vlaknesta struktura kako {to e na primer drvoto. Vo izotropni tela spa aat pove}e fluidi i homogeni cvrsti tela. Za niv, ako temperaturata se menuva isto vo site tri nasoki, zakonot na Fourier moè da se zapi{e za sekoj koordinaten pravec, q x q y q z T = λ, (3..-9.) x T = λ, (3..-0.) y T = λ. (3..-.) z

111 TERMI^KA SPROVODLIVOST VO EDEN PRAVEC Odreduvaweto na toplinskiot tek niz ramen, ednosloen ili pove}esloen yid, e ~esto postavuvana zada~a vo praktikata. Na Slika dadena e skica na trisloen ramen yid. Slika Temperaturna raspredelba pri stacionarna termi~ka sprovodlivost niz trisloen ramen yid Pri stacionarni uslovi iznosot na toplinskiot tek niz trite sloja od yidot e ist, = q konst. (3..-.) qx 0 = Spored Fourier od Ravenkata se dobiva, T = q = λ, (3..-3.) l qx 0 a za trislojniot yid va`i, q T T 0 = λ, (3..-4.) δ q 0 T T 3 = λ, (3..-5.) δ q T T = λ3. (3..-6.) δ 3 Po sreduvaweto i sobiraweto na Ravenkite (3..-4), (3..-5) i (3..-6.) se dobiva kone~niot prakti~en oblik na izrazot za q 0,

112 q T T 3 W 4 0 =, (3..-7.) δ δ δ 3 m + + λ λ λ Se narekuva prakti~en oblik bidej}i vo nego figuriraat samo temperaturite na nadvore{nite yidovi, a tie se dostapni za merewe. Za n - sloen yid specifi~niot toplinski tek iznesuva, q T T δ i λ 0 = n i= n+ a vkupniot toplinski tek za povr{ina A, Q 0 i, (3..-8.) = A q W. (3..-9.) 3.. TERMI^KA KONVEKCIJA Termi~ka konvekcija e proces na prenos na toplina pome u podvièn fluid i cvrst yid. Ovaa pojava moè da bide prirodna i prisilna. Kaj prirodnata (slobodnata) konvekcija strueweto na fluidot e predizvikano od gravitacijata, a kaj prisilnata konvekcija fluidot e nateran da se dviì so nadvore{ni vlijanija postaveni od ~ovekot. Primeri za prirodna i prisilna konvekcija se skicirani na Slika Prirodnata konvekcija e rezultat na dvièweto na fluid poradi razlikata vo gustinata predizvikana od toplinski proces. Primeri za vakov proces se radijatorite za greewe i isparuva~ot i kondenzatorot na doma{nite ladilnici. Kaj prisilnata konvekcija fluidot se dviì pod dejstvo na nadvore{ni vlijanija, kako na primer vklu~ena pumpa pri struewe na fluid niz cevka ili vklu~en ventilator. Razlikata pome u ovie dva vida na konvekcija e vo toa {to kaj prirodnata konvekcija iznosot na strujniot tek e odreden so lebde~kiot efekt, a kaj prisilnata konvekcija primarno so nadvore{nite sili. Brzinskiot i temperaturniot profil kaj prirodnata konvekcija se povrzani, odnosno strueweto e predizvikano so samiot proces na prenos na toplina, a kaj prisilnata konvekcija strueweto e oformeno

113 3 Slika Prirodna i prisilna konvekcija so nadvore{ni vlijanija, kako na primer so razlikata na pritisocite pri struewe niz cevka. Iznosot na prenesenata toplina od yidot na fluidot ili obratno e usloven od vlijanieto na mnogu karakteristiki na yidot i fluidot. Kaj fluidot toa se: brzina, viskoznost, gustina, termi~ka sprovodlivost, specifi~en toplinski kapacitet, temperatura i agregatna sostojba, a kaj yidot: oblik, polo`ba, kvalitet na povr{inata i temperatura. Presmetuvaweto na prenosot na toplina vo turbulentno struewe, pri prisilnata konvekcija, do denes ne e zadovolitelno re{eno. Newton, u{te vo 70 godina, za termi~kata konvekcija go postavil izrazot, Q=α A(T T ), (3..-.) w poznat vo literaturata kako Newton - ov zakon za ladewe. Od Ravenkata se dobiva za goleminata, f q W α =, (3..-.) (T T ) m K w f imenuvana koeficient na termi~ka konvekcija. Koeficientot na termi~ka konvekcija pretstavuva faktor na proporcionalnost na prenesenata toplina so termi~ka konvekcija i temperaturnata razlika pome u fluidot i yidot. Vo ovoj koeficient e sodr`an celosniot efekt od

114 4 termi~kata konvekcija vo turbulentnata oblast na strueweto niz cevka i termi~kata sprovodlivost vo laminarnata oblast. Koeficientot na termi~ka konvekcija mo`e da se presmeta analiti~ki samo za nekoi ednostavni sistemi. Za kompleksni sostojbi mora da se odredi eksperimentalno KOEFICIENT NA TERMI^KA KONVEKCIJA Fizi~koto zna~ewe na koeficientot na termi~ka konvekcija se dobiva za slu~ajot koga temperaturnata razlika pome u yidot i fluidot e T w - T f = K, q =α. (3..-3.) Koeficientot na termi~ka konvekcija pretstavuva toplina prenesena za vreme od s, preku m yid, pri temperaturna razlika od K. Ako Ravenkata se zapi{e vo oblikot, T Tf q=, (3..-4.) α w termi~kiot otpor pri termi~kata konvekcija dobiva vrednost, R C =. (3..-5.) α Vo Tabela daden e rangot na vrednosta na koeficientot na termi~ka konvekcija za prirodna i prisilna konvekcija. Tabela Koeficient na termi~ka konvekcija Fluid Prirodna konvekcija, W α, m K Prisilna konvekcija, W α, m K Gasovi Voda Voda, pri vriewe Vodna para Masla

115 TERMI^KO ZRAÊWE Iznosot na toplinskata energija {to ja oddava nekoe telo so termi~ko zra~ewe zavisi od sostojbata na teloto, a prvenstveno od negovata temperatura. Oddavaweto na energija so termi~ko zra~ewe se objasnuva so {ireweto na elektromagnetni branovi. Pri toa, teloto koe oddava toplina emituva fotoni. Fotonot e mal iznos na energija koj ima svojstvo na ~esti~ka. Vo vakuum toj se dviì so brzina na svetlinata, w f = km/s. Za da se dobie pojasna pretstava za pojavata na termi~koto zra~ewe potrebni se prou~uvawa na pove}e nau~ni disciplini: elektromagnetnata teorija e potrebna za da se objasni branovata priroda na zra~eweto, termodinamikata dava zakonitosti koi se koristat pri dobivaweto na nekoi odnosi za zra~eweto vo odreden prostor, kvantnata mehanika e neophodna za detalno objasnuvawe na atomskite i molekularnite procesi {to se odvivaat koga zra~eweto e emituvano od materijata ili apsorbirano i statisti~kata mehanika e va`na za da se objasni kako e raspredelena zra~nata energija vo spektarot na branovite dolìni. Termi~koto zra~ewe moè da se objasni na sledniot na~in: Koga na cvrsto telo mu se dodava enegrija, nekoi atomi i molekuli od negovata struktura se podignuvaat na povisoko energetsko nivo. Toga{ postoi tendencija kaj atomite i molekulite da se vratat spontano vo prvobitnata energetska sostojba. Toa se postignuva so emituvawe na energija vo forma na elektromagnetni branovi. Vo zavisnost od promenite na elektronskite, vibracionite i rotacionite sostojbi na atomite i molekulite, se javuvaat razni tipovi na zra~ewe, kako {to e pokaàno vo Tabela Tie se razlikuvaat po opsegot na branovite dolìni {to gi pokrivaat. Vo vakuum site formi na zra~eweto patuvaat so brzinata na svetlinata koja e ednakva na proizvodot od branovata dolìna, λ, i frekvencijata na zra~eweto,ν, c =λ ν. (3.3.-.) Pri minuvaweto niz razni sredini brzinata i branovata dol-

116 ìna se menuvaat, a frekvencijata e nepromenliva karakteristika. 6 Tabela Podra~ja na branovi dolìni Branova dolìna, λ Tip na zra~ewe Predizvikuva~ 00µm - x km Radio branovi 0,8-400 µm Termi~ko zra~ewe , µm x - zraci µm γ - zraci Elektri~en sprovodnik {to prenesuva naizmeni~na struja Molekularni vibracii i rotacii, Izmestuvawe na nadvore{ni elektroni od atomite Izmestuvawe na vnatre{ni elektroni od atomite Izmestuvawe na jadro na atomski nukleus ZRA^NI SVOJSTVA Termi~koto zra~ewe {to stignuva do cvrsta povr{ina moè da se podeli na tri iznosi: reflektiran del, apsorbiran del i propu{ten del, Slika r + a+ p =. (3.3.-.) Slika Podelba na dozra~enata energija Vo ma{instvoto naj~esto se koristat cvrsti tela {to ne propu- {taat zra~ewe i zatoa vaì, r + a=. ( ) Koga reflektiraniot del od energijata se odbiva pod istiot

117 7 agol pojavata se imenuva ogledalna refleksija, a koga se odbiva vo site pravci difuzna refleksija, Slika Slika Ogledalna i difuzna refleksija Apsorblivosta, a, se izrazuva kako del od pristignatoto zra~ewe do cvrstata povr{ina, E (W/m ), a= (a) E E. ( ) Za realno telo apsorblivosta e pomala od edinica. Samo za grani~niot slu~aj, idealen slu~aj, na crno telo apsorblivosta e ednakva na edinica, a =. Vo prirodata ne postoi crno telo. Toa e zamisleno telo koe ima svojstvo da ja apsorbira celata pristignata zra~na energija do negovata povr{ina. Emisivnosta na nekoe telo, ε, se izrazuva kako del od emituvanata energija od crno telo, (e) E b, (e) E ε =. ( ) (e) E b Za realno telo emisivnosta e pomala od edinica. Za crno telo emisivnosta e ednakva na edinica, ε b =. Zra~nata energija {to ja emituva crnoto telo ja pretstavuva maksimalno mo`nata emituvana energija za aktuelnata temperatura. Za crno telo emisivnosta i apsorblivosta se ednakvi na edinica, ε b = i a b =. Realnite tela emituvaat pomalku zra~na energija od idealnite crni tela. Realnoto telo se pretstavuva so sivo telo. Zra~eweto na sivo telo se zamisluva kako proporcionalno namaleno zra~ewe na crno

118 8 telo, Slika Slika Sporeduvawe na crno, sivo i realno telo ZAKONOT NA STEFAN-BOLTZMANN Emituvanata energija od crno telo vo poluprostorot nad nego se izrazuva so zakonot na Stefan-Boltzmann, (e) E b = σ T 4, ( ) kade σ = 5, W/m K 4 e konstantata na Stefan-Boltzmann. Za sivo telo, (e) E =εσ T 4. ( ) ZAKONOT NA LAMBERT Spored zakonot na Lambert intenzitetot na zra~eweto vo nekoj proizvolen pravec, odreden so agolot φ kon normalata e namalen, {to e posledica na namalenata golemina na povr{inata na zra~ewe, gledana od ozna~eniot pravec, (e) (e) W ϕ = En cosϕ. ( ) E m

119 ZRA^EWE VO POLUPROSTOR Vo poluprostorot nad nekoj povr{inski element {to zra~i se dozra~uva π pati pove}e energija od iznosot {to bi go primila paralelna povr{ina na zra~niot element, (e) (e) =π En. ( ) E

120 0 4. TOPLINOIZMENUVA^I Aparatite vo koi{to se vr{i prenos na toplina od eden na drug fluid bez da dojde do direkten dopir na dvata fluida se imenuvaat toplinoizmenuva~i. Tie se konstruirani i izvedeni so cel da obezbedat efikasno realizirawe na procesot na prenos na toplina od topliot na ladniot fluid. Nao aat {iroka primena vo razli~ni oblasti. Se koristat vo sistemite za greewe i ladewe, sistemite za kondicionirawe na vozduh, elektri~nite centrali, hemiskite fabriki, naftenite rafinerii, proizvodstvoto na hrana, proizvodstvoto na priroden gas, kaj sistemite za tretman na otpadni vodi i na drugi mesta. Toplinoizmenuva~ite vo koi se vr{i kontinuiran prenos na toplina pome u fluidite se imenuvaat rekuperatori. Najgolem del od izvedenite toplinoizmenuva~i se rekuperatori. Kako primer za toplinoizmenuva~-rekuperator mo`e da se poso~i ladilnikot na motorot od avtomobil. Ako avtomobilot koristi motor so vodeno ladewe, procesot na prenos na toplina se odviva pome u ladilnata te~nost na motorot, koja protekuva niz ladilnikot, i vozduhot koj go nastrujuva ladilnikot, Slika Slika 4.-. Toplinoizmenuva~-rekuperator (ladilnik) od avtomobil Toplinoizmenuva~ite vo koi{to se vr{i diskontinuiran proces

121 na prenos na toplina se imenuvaat regeneratori. Kaj niv topliot fluid se vnesuva vo prostor vo koj ja predava toplinata na akumulaciona masa, a potoa vo istiot prostor se vnesuva ladniot fluid koj ja prima toplinata od akumulacionata masa. Kako primer za toplinoizmenuva~ - regenerator moè da se poso~i toplinoizmenuva~ot so podvi`na matrica, Slika Slika 4.-. Toplinoizmenuva~-regenerator so podvi`na matrica Vo toplinoizmenuva~ite moè da se prenesuva senzibilna toplina i latentna toplina, bidej}i minuvaj}i niz toplinoizmenuva~ot fluidot ja zadrùva ili ja menuva svojata agregatna sostojba. Toplinoizmenuva~ot vo koj fluidot minuva od te~na vo gasna faza se imenuva isparuva~, a toplinoizmenuva~ot vo koj fluidot minuva od gasna vo te~na faza se imenuva kondenzator. Topliot i ladniot fluid moè da strujat niz toplinoizmenuva~ot: istonaso~no, protivnaso~no, krstonaso~no i sloènonaso~no. 4.. KOEFICIENT NA PRENOS NA TOPLINA Prenesenata toplina vo toplinoizmenuva~ot se presmetuva spored izrazot, Q= k A t W, (4..-.) kade,

122 k e koeficient na prenos na toplina od fluid na fluid izrazen vo W/m K, A e povr{ina niz koja minuva toplinskiot tek Q izrazena vo m, t e temperaturnata razlika pome u dvata fluida izrazena vo o C. Za da se dobie izrazot za presmetka na koeficientot na prenos na toplina od fluid na fluid, se posmatra presek na yidot na eden toplinoizmenuva~, kako {to e poka`ano na Slika Slika Toplinski tek niz ednosloen yid Topliot fluid so termi~ka konvekcija ja prenesuva toplinata do yidot na toplinoizmenuva~ot. Potoa so termi~ka sprovodlivost toplinata se prenesuva niz yidot, a na krajot so termi~ka konvekcija toplinata se prenesuva od yidot na ladniot fluid. Toa zna~i deka procesot na prenos na toplina od topliot na ladniot fluid vo toplinoizmenuva~ot se odviva vo tri etapi. Toplinskiot tek, vo stacionarni uslovi, iznesuva, Q tk p, = Q= α (t t )A W, (4..-.) λ Qts = Q= (tp, tp, )A δ W, (4..-3.)

123 Qtk p, 3 = Q= α (t t )A W. (4..-4.) Ako se preuredat Ravenkite (4..-.), (4..-3.) i (4..-4.), a potoa se soberat, Q α A = (t Qδ = (t λa Q α A p, = (t t p, t p, p, ), ), t ), Q δ ( + + ) = t A α λ α t se dobiva izraz za toplinskiot tek vo oblikot,, t t Q= A W, (4..-5.) δ + + α λ α i izraz za koeficientot na prenos na toplina, W =. (4..-6.) δ m K + + α λ k α 4.. ISTONASO^NI TOPLINOIZMENUVAÎ Istonaso~nite toplinoizmenuva~i se izveduvaat od dve koncentri~ni cevki, kako {to e pokaàno na Slika Topliot i ladniot fluid vleguvaat vo toplinoizmenuva~ot od negovata leva strana, a izleguvaat od negovata desna strana. Nivnite toplinski kapciteti se, Φ = c W /K, (4..-.) ms, Φ = c W /K, (4..-.) ms, kade m s vo kg/s go izrazuva maseniot protek na fluidot, a c vo J/kgK e specifi~niot toplinski kapacitet na fluidot. Ako promenite na temperaturite na dvata fluida se vnesat vo A-t dijagram, Slika 4..-., moè da se vidi deka temperaturnata razlika na vlez, t = t t, (4.-3.) vlez,v,v

124 4 kade, t,v e vlezna temperatura na topliot fluid, t,v e vlezna temperatura na ladniot fluid, e mnogu pogolema od temperaturnata razlika na izlez, t = t t. (4..-4.) izlez,i,i kade, t,i e izlezna temperatura na topliot fluid, t,i e izlezna temperatura na ladniot flid. Slika Istonaso~en toplinoizmenuva~ Po postavuvaweto na presecite I-I i II-II, za toplinskiot bilans mo`e da se zapi{e deka, toplinata {to ja oddava topliot fluid ja prima ladniot fluid, odnosno, Φ dt = k(t t )da, (4..-5.) Φ dt = k(t t )da. (4..-6.) Vo Ravenkata (4..-5.) poka`ano e ladewe na topliot fluidot i poradi toa prirastot na temperaturata e negativen, dt. Od Ravenkite (4..-5.) i (4..-6.) se dobiva sledniot oblik na dve povrzani linearni homogeni diferencijalni ravenki od prv red so

125 5 konstantni koeficienti, k k dt t t + Φ Φ da = 0, (4..-7.) k k dt t t = 0. (4..-8.) Φ Φ da Ako se iskoristat grani~nite uslovi, za za A = 0 t =, (4..-9.) = t,v,t t, v A = A =. (4..-0.) 0 t= t,i,t t, i so re{avawe se dobivaat izrazi za temperaturnite prirasti na dvata fluida, t,v t,i = (t,v t,v Φ ka (+ ) Φ Φ e ) Φ + Φ 0, (4..-.) t,i t,v = (t,v Od ovie ravenki sleduva, t,v Φ ka0 (+ ) Φ Φ e ) Φ + Φ Φ Φ, (4..-.) Φ ka0 (+ ) Φ Φ t,v t,i e t t t,v,i,v t t t,v,v,v = Φ = Φ Φ + Φ i = F, (4..-3.) i F. (4..-4.) Slika F i - dijagram za istonaso~no struewe

126 6 Funkcijata F i zavisi od dve nezavisni bezdimenzionalni golemini Φ /Φ i ka / 0 Φ. Taa zavisnost grafi~ki e pokaàna na Slika 4..-., (Bošnjaković, 976). F i - dijagramot se koristi za grafi~ko odreduvawe i sledewe na izleznite temperaturi na fluidite t,i i t,i PROTIVNASO^NI TOPLINOIZMENUVAÎ Protivnaso~en toplinoizmenuva~ i negoviot A - t dijagram se pokaàni na Slika Slika Protivnaso~en toplinoizmenuva~ Od konstruktiven aspekt, protivnaso~niot toplinoizmenuva~ e identi~en so istonaso~niot toplinoizmenuva~. Ako se sprovede analogna postapka na bilansirawe kako i za istonaso~niot toplinoizmenuva~, se dobiva, c dt = Φ dt = k(t t )da, (4.3.-.) ms, odnosno, ms, c dt = Φ dt = k(t t )da, (4.3.-.)

127 7 k k dt t t + Φ Φ da = 0, ( ) k k dt t t = 0. ( ) Φ Φ da So upotreba na grani~nite uslovi, za za po integriraweto se dobiva, A = 0 t =, ( ) = t,i,t t, v A = A =, ( ) 0 t= t,v,t t, i t t,v,v t t,i,v e = Φ e Φ Φ ka0 ( ) Φ Φ Φ ka 0 ( ) Φ Φ = F, ( ) p t t,i,v t t,v,v = F p Φ Φ. ( ) struewe. Na Slika daden e F p - dijagramot za protivnaso~no Slika F p - dijagram za protivnaso~no struewe 4.4. KRSTONASO^NI TOPLINOIZMENUVA^I Me usebnoto struewe na topliot i ladniot fluid vo krstonaso~nite toplinoizmenuva~i e vkrsteno, Slika Procesot na prenos na toplina se odviva preku yidot na toplinoizmenuva~ot, Slika

128 8 Slika Krstonaso~en toplinoizmenuva~ Toplinskiot tek niz elementarnata povr{ina da, vo stacionarni uslovi, e dq= k da(t t ). (4.4.-.) kade t i t se lokalnite temperaturi na fluidite od dvete strani na yidot, t = = f (X,Y),t f (X,Y). (4.4.-.) Toplinskiot kapacitet na topliot fluid se menuva za, Φ dφ = dy, ( ) Y 0 Slika Yidot na toplinoizmenuva~ot od Slika

129 9 a temperaturata mu se namaluva za, dt t = dx. ( ) x Topliot fluid ja oddava toplinata, Φ t dφ dt = dxdy, ( ) Y x a ladniot fluid go prima istiot iznos, 0 Φ t dφ dt = dxdy. ( ) X Y So vnesuvawe na bezdimenzionalni golemini, 0 X Y x =, y= ( ) X 0 Y 0 kade x = 0 go ozna~uva leviot rab, x = desniot rab, y = 0 dolniot, a y = gorniot rab na yidot, se dobivaat diferencijalnite ravenki za krstonaso~no struewe, ka 0 ka 0 t t t + = 0, ( ) Φ Φ x ka 0 ka 0 t t t = 0. ( ) Φ Φ y koi gi re{il Nusselt u{te vo 930 godina, koristej}i ja pretpostavkata deka toplinskiot kapacitet ima ednoli~na raspredelba po presekot. Slika F k dijagram za krstonaso~no struewe Bošnjaković naveduva analogni vrski kako i za istonaso~nite i

130 30 protivnaso~nite toplinoizmenuva~i, (Bošnjaković, 976), t t,v,pr,v,pr t t,iz,pr,v,pr ka = Fk ( Φ 0 Φ, Φ ), ( ) t t,iz,pr,v,pr t t,v,pr,v,pr Φ = Φ ka Fk ( Φ 0 Φ, Φ ). (4.4.-.) Toj ja izrazuva i grafi~ki zavisnosta na funkcijata F k od bezdimenzionalnite grupi ka / Φ i 0 Φ /Φ, Slika EDINSTVENA PRESMETKA ZA RAZLI^NI TOPLINOIZMENUVAÎ Bez razlika dali toplinoizmenuva~ot e istonaso~en, protivnaso~en ili krstonaso~en, prenesenata toplina od topliot na ladniot fluid moè da se izrazi vo oblikot, Q= Φ (t,v t, i ) = (oddadena toplina od topliot fliud), = Φ ( t,i t, v ) = (primena toplina od ladniot fluid), = k A. (prenesena toplina vo toplinoizmenuva~ot). (4.5.-.) t m kade srednata temperaturna razlika, tm, ne e sredna aritmeti~ka vrednost, tuku nekoja logaritamska sredna vrednost na razlikite na temperaturite, bidej}i nivnite promeni ne se linerni. Vo literaturata taa e dadena za razli~ni tipovi na toplinoizmenuva~i, a moè da se odredi i od F - dijagramot za soodvetnata konstrukcija na toplinoizmenuva~ot. Ako prenesenata toplina vo toplinoizmenuva~ot se podeli so proizvodot od toplinskiot kapacitet na topliot fluid i razlikata od vleznite temperaturi na dvata fluida, odnosno razlikata na temperaturata na topliot fluid i temperaturata na ladniot fluid se dobiva bezdimenzionalnata, takanare~ena pogonska karakteristika na aparatot, K a, K a = Q Φ (t t ) (4.5.-.) koja e karakteristi~na za odreden toplinoizmenuva~.,v,v Od Ravenkite (4.5.-.) i (4.5.-.) se dobivaat slednive odnosi na temperaturnite razliki,

131 3 t t t t t t,v,v,i,v t t t t,i,v,i,v,v,v t t t t t t t t t t,i,v,v,v,i,v,v,v,i,v = K a Φ = Φ, ( ) K a Φ = (+ Φ = K a Φ = Φ, ( ) )K a, ( ), ( ) K a, ( ) t,v tm t,v = K a k A Φ, ( ) k A t = Φ t,i,v t m k A t = Φ t,v,i tm, ( ), ( ) Φ Φ t = t,i,v t t,v,i. (4.5.-.) Vo praktikata se javuvaat dva vida na problemi: () Toplinoizmenuva~ot e izveden, odnosno poznata e negovata povr{ina, a promenlivi se prenesenata toplina i krajnite temperaturi, () Poznati se temperaturite {to treba da se realiziraat, a se bara toplinoizmenuva~ot {to treba da se primeni EFEKTNOST NA TOPLINOIZMENUVA^OT Efektnost na toplinoizmenuva~ot e odnosot na realno prenesenata toplina vo nego i teoretski mo`nata prenesena toplina vo idealen toplinoizmenuva~ od istiot konstruktiven tip, kade, Q ε =, (4.6.-.) Q max

132 Efektnosta na toplinoizmenuva~ot mo`e da bide vrednost pome u 0 i. ε Q e efektnost na toplinoizmenuva~ot, e realno prenesena toplina, Q max e teoretski mo`na prenesena toplina. 3 Toplinskiot tek vo realen toplinoizmenuva~, Q, mo`e da se odredi so koristewe na Ravenkata (4..-.) i Ravenkata (4.5.-.). Teoretskata maksimalno mo`na prenesena toplina vo idealniot toplinoizmenuva~, Q max, se definira so izrazot, kade Q max = Φ T, (4.6.-.) min max Tmax e maksimalnata temperaturna razlika {to se pojavuva vo toplinoizmenuva~ot, odnosno razlikata pome u vleznite temperaturi na topliot i na ladniot fluid, a Φ min e pomaliot toplinski kapacitet. Za da se objasni polesno poimot efektnost na toplinoizmenuva~ot se razgleduva negovoto zna~ewe na primerot na protivnaso~en toplinoizmenuva~. Vo ovoj slu~aj idealniot toplinoizmenuva~ e pretstaven so protivnaso~en toplinoizmenuva~ koj ima beskone~no golema povr{ina, Slika Slika A - t dijagram za protivnaso~en toplinoizmenuva~ Od energetskiot bilans, Q max = Φ (t t ) =Φ (t t ), ( ) t t,v t,i l l,i l, v

133 vo uslovi koga t l 33 ( t,v t,i l,i l, v Φ < Φ, proizleguva deka t t ) > (t t ). Temperaturniot pad na topliot fluid }e bide pogolem, i za beskone~no golema povr{ina, temperaturata na topliot fluid }e se dobliùva do vleznata temperatura na ladniot fluid, kako {to e pokaàno na Slika , za da se postigne t t,i = tl, v. Sega, Q max = Φ (t t ) =Φ T. ( ) t t,v l,v Idealniot protivnaso~en toplinoizmenuva~ e pretstaven so beskone~no golemata povr{ina. Toj e referenten toplinoizmenuva~ upotreben vo mereweto na stepenot na sovr{enosta na realnite toplinoizmenuva~i. Ako vo Ravenkata (4.6.-.) se zamenat Ravenkite (4..-.) i ( ) se dobiva, Q = Q min max m m ε. ( ) max k A T = Φ T min max k A = Φ min T T Ravenkata ( ) dozvoluva efektnosta na toplinoizmenuva~ot da se presmeta, vo princip, kako proizvod od dva ~lena: prviot, k A / Φ, koj e merka za termi~kata golemina na toplinoizmenuva~ot, min vo literaturata poznat kako NTU (kratenka od The Number of Transfer Units), i vtoriot, T m / T max maksimalno mo`nata temperaturna razlika. max, odnos na srednata temperaturna razlika i 4.7. TIPOVI NA TOPLINOIZMENUVAÎ Kriterium za podelba na toplinoizmenuva~ite moè da bide: konstrukcijata, primenata, brojot na fluidite, prenosnite procesi ili tipot na fluidite {to se upotrebuvaat. Spored konstrukcijata se razlikuvaat ~etiri tipa na toplinoizmenuva~i, od koi tri se so kontinuiran prenos na toplina, i toa:. Cevkasti toplinoizmenuva~i,. Plo~esti toplinoizmenuva~i, 3. Toplinoizmenuva~i so pro{irena povr{ina, i eden tip so diskontinuiran proces na prenos na toplina, 4. Regenerativni toplinoizmenuva~i. êtirite konstrukcii na toplinoizmenuva~i me usebe se mnogu razli~ni i sekoja ima svoi posebni karakteristiki i primena.

134 CEVKASTI TOPLINOIZMENUVAÎ Osnovniot element na cevkastite toplinoizmenuva~i e metalna cevka, koja naj~esto ima kruèn presek, no se koristat i cevki so elipsoviden ili pravoagolen presek. Cevkastite toplinoizmenuva~i moè da se podelat vo tri grupi: barabanesto-cevkasti, dvojno cevkasti i spiralni. Na Slika e ilustrirano me usebnoto struewe na topliot i ladniot fluid vo barabanesto-cevkast toplinoizmenuva~. Slika Barabanesto-cevkast toplinoizmenuva~ Barabanestiot fluid vleguva na edniot kraj od barabanot, strui okolu cevkite i izleguva na drugiot kraj od barabanot. Cevniot fluid vleguva na sprotivnata strana od toplinoizmenuva~ot, strui niz cevkite i izleguva kako ceven izlezen fluid. Kaj barabanesto-cevkastite toplinoizmenuva~i snopot od cevki e izveden kako celina, so cevni limovi na dvata kraja od cevkite. Ovoj edinstven element e zavaren ili na drug na~in fiksiran vo barabanot. Cevniot snop e povrzan so predna i zadna glava niz koi se vnesuva, odnosno iznesuva cevniot fluid. êtirite osnovni elementi na barabanesto-cevkastiot toplinoizmenuva~:. cevniot snop,. barabanot, 3. prednata glava i 4. zadnata glava, se standardizirani za mnogu izvedbi na toplinoizmenuva~i. Barabanesto-cevkastite toplinoizmenuva~i postojat vo razni oblici. Nivnata konstrukcija zavisi od na~inot na koj se re{eni barawata {to se postaveni pred konstruktorot: iznosot na prenesena to-

135 35 plina, padot na pritisokot, ~isteweto, predvidenoto zatnuvawe, mo`nosta za kontrola na korozijata, primenetata metoda za namaluvawe na termi~kite udari i drugo. So promena na vrednosta na dijametarot i dolìnata na cevkite, kako i nivniot raspored se sozdavaat golem broj na mo`ni konstruktivni kombinacii na barabanesto-cevkastite toplinoizmenuva~i. Toplinoizmenuva~ite od ovoj tip se robusni. Tie moè da rabotat na visoka pritisna razlika pome u fluidite i na visok pritisok vo odnos na okolinata, na visoki temperaturi, vo korozivna sredina, so viskozni fluidi. Barbanesto-cevkastite toplinoizmenuva~i naj~esto se primenuvaat vo sistemite te~nost/te~nost i te~nost/dvofazen fluid (kondenzacija ili isparuvawe). Se koristat i kaj sistemite gas/gas, prvenstveno vo onie slu~ai koga rabotnata temperatura e mnogu visoka, pritisokot e mnogu visok, ~isteweto e problemati~no i ne moè da se primeni drug tip na toplinoizmenuva~. Nao aat primena kako greja~i, ladilnici, isparuva~i ili kondenzatori vo energetskite sistemi. Dvojno cevkastite toplinoizmenuva~i imaat poednostavna konstrukcija od barabanesto-cevkastite toplinoizmanuva~i. Tie se izveduvaat od dve koncentri~no postaveni cevki, Slika Slika Dvojno cevkast toplinoizmenuva~ Spiralniot toplinoizmenuva~ se razlikuva od barabanesto-cevkastiot toplinoizmenuva~ po toa {to vo barabanot ima spiralno zavitkani cevki, namesto pravi cevki. Oblikuvaweto na cevkite vo spiralna forma ja zgolemuva povr{inata na prenos na toplina, {to e

136 36 smestena vo edinica volumen od toplinoizmenuva~ot. îsteweto na ovie toplinoizmenuva~i ne e ednostavno PLOÊSTI TOPLINOIZMENUVAÎ Osnovniot element na plo~estite toplinoizmenuva~i se tenki metalni pravoagolni plo~i. Sekoja plo~a ima po ~etiri kru`ni otvori vo aglite, koi po spojuvaweto na plo~ite sozdavaat po dva horizontalni cevkovodi za topliot i za ladniot fluid. Vertikalnoto struewe e odredeno so zatinki {to se postavuvaat do ~etirite otvori. Slika pokaùva dve, od mnogute mo`ni varijanti na plo~ite, {to se koristat kaj plo~estite toplinoizmnuva~i. Plo~ite {to se upotrebuvaat kaj plo~estite toplinoizmenuva~i se proizveduvaat po pat na presuvawe. Vo toj proces dobivaat kanali za struewe na fluidot, kanali po obemot za zatinki i kanali okolu sekoj otvor za zatinki. Malite kanali od dve dopreni plo~i sozdavaat prote~ni vodovi za fluidite, a rasporedot na zatinkite pod ~etirite otvori odreduva dali fluidot }e navleze vertikalno pome u plo~ite ili }e prodolì da strui horizontalno. Elementite na plo~est toplinoizmenuva~ se: plo~ite, krajnite pricvrstuva~i, {ipkite za vodewe i {ipkite za stegawe, Slika Prenosot na toplina se odviva niz plo~ite. Toj proces e intenziven bidej}i fluidite imaat me usebno sloènonaso~no dvièwe, Slika Plo~i od plo~est toplinoizmenuva~

Δείτε περισσότερα