Θέρµνση Ψύξη ΚλιµτισµόςΙΙ Ψυχροµετρί Εργστήριο Αιολικής Ενέργεις Τ.Ε.Ι. Κρήτης ηµήτρης Αλ. Κτσπρκάκης
Ξηρόςκιυγρός τµοσφιρικόςέρς
Ξηρόςκιυγρόςτµοσφιρικός έρς Ξηρός τµοσφιρικός έρς: ο πλλγµένος πό τους υδρτµούς τµοσφιρικός έρς, ποτελείτιδεπόµίγµτωνερίωνζώτου, οξυγόνου, ργού, διοξειδίου του άνθρκ κι ιχνών των ερίων ηλίου, υδρογόνου, ξένου, κρυπτού κλπ. Υγρός τµοσφιρικός έρς: ο πργµτικός τµοσφιρικός έρς, ο οποίος περιέχει µικρή ποσότητ υδρτµών, που στις κνονικές συνθήκες µπορεί ν φθάσει έως 3% κτά µάζ, συνεπώς ο υγρός τµοσφιρικός έρς είνι µίγµ ξηρού τµοσφιρικού έρ κι υδρτµών.
Πίεσηυγρούτµοσφιρικού έρ Νόµος µερικών πιέσεων του Dalton: H συνολικήπίεσηενόςµίγµτοςερίωνείνιίσηµετο άθροισµ των µερικών πιέσεων των ερίων που το ποτελούν. Μερική πίεση στοιχείου µίγµτος: Είνιηπίεσηπουέχειτοστοιχείοτουµίγµτος, ότνστην ίδι θερµοκρσί µε το µίγµ κτλµβάνει όγκο ίσο µε το συνολικό όγκο µίγµτος. Πίεση υγρού τµοσφιρικού έρ: Ισούτι µε το άθροισµ των µερικών πιέσεων του ξηρού τµοσφιρικούέρ P κιτωνυδρτµών P : P P + P
Πίεσηυγρούτµοσφιρικού έρ Σε συνήθεις εφρµογές, κι ιδιίτερ ότν ο υγρός τµοσφιρικός έρς είνι σε κτάστση ξηρότερη πό το σηµείο δρόσου, η µερική πίεση των υδρτµών είνι πολύ µικρή σεσχέσηµευτήτουυγρούτµοσφιρικούέρ, δηλδή: P <0,05 P. Στην περίπτωση υτή ο υγρός τµοσφιρικός έρς µπορεί ν θεωρηθείότισυµπεριφέρετιωςτέλειοέριοκτάπροσέγγιση, κι, συνεπώς, ισχύουν οι νόµοι των τελείων ερίων κι η γενική κτσττική εξίσωση: PVnRT, R8,34 Joule/mole K στο S.I. η πγκόσµι στθερά ιδνικών ερίων PVnΜR T, R R/M, η στθερά του ερίου PVmR T (mnm) PρR T (ρm/v).
Ορισµοί Ειδικήυγρσίήλόγοςυγρότητςή περιεχόµενο υγρσίς: Ονοµάζετιολόγοςτηςµάζςτωνυδρτµώνπροςτηµάζ τουξηρούτµοσφιρικούέρστηνοποίπεριέχετι. Συµβολίζετιµε κιµετριέτισε kg υδρτµούπρος kg ξηρού τµοσφιρικού έρ. Απόλυτη υγρσί: Ονοµάζετι ο λόγος της µάζς των υδρτµών που περιέχετι στονόγκοτουτµοσφιρικούέρπροςτονόγκουτό. Μετριέτισε kg ή gr υδρτµώνπρος m 3 υγρού τµοσφιρικού έρ.
Ορισµοί Κτάστση κορεσµού υγρού τµοσφιρικού έρ: Είνιηκτάστσηστηνοποίµπορείνβρεθείουγρός τµοσφιρικός έρς, κτά την οποί έστω κι η ελάχιστη ψύξη του προκλεί υγροποίηση µέρους των υδρτµών που περιέχει. Συνεπώς, η επιφάνει ψυχροτέρων ντικειµένων που τοποθετούντι εντός του κορεσµένου τµοσφιρικού έρ κλύπτετι πό δρόσο.
Ορισµοί Σηµείο δρόσου υγρού τµοσφιρικού έρ: Ανσεµηκορεσµένουγρόέρτοποθετηθείστερεόσώµ, του οποίου η θερµοκρσί µειώνετι συνεχώς, τη στιγµή που πάνω στην επιφάνει του στερεού σώµτος εµφνιστούν στγονίδι υγροποιηµένου υδρτµού, τότε η θερµοκρσίυτήείνιτοσηµείοδρόσουτουέρυτού. Είνι φνερό ότι ότν ο έρς είνι κορεσµένος, το σηµείο δρόσουτουσυµπίπτειµετηθερµοκρσίτου. Γι υτό, ότνοκορεσµένοςέρςψυχθείέστωκιλίγο, οπότε η θερµοκρσί του πέσει κάτω πό το σηµείο δρόσου του, τότε δηµιουργούντι στγονίδι που ιωρούντι µέσ στον κορεσµένο έρ κι δηµιουργούν οµίχλη.
Σχετική υγρσί: Ορισµοί Είνι ο λόγος της µερικής πίεσης υδρτµών που περιέχοντι σε υγρό τµοσφιρικό έρ προς τη µερική πίεση των υδρτµών στον ίδιο έρ ότν υτός είνι κορεσµένος (γι τις ίδιες συνθήκες πίεσης κι θερµοκρσίς). Συµβολίζετι µεφ. Γιθερµοκρσίεςέρµικρότερεςτων 50 o F (65 o C) κι πίεση κνονική, ο νωτέρω ορισµός είνι ισοδύνµος µε τον ορισµό κτά τον οποίο σχετική υγρσί είνι ο λόγος της πόλυτης υγρσίς του έρ προς την πόλυτη υγρσί του έρ ότν είνι κορεσµένος (γι τις ίδιες συνθήκες πίεσηςκιθερµοκρσίς). Θ( C) [Θ( F) 32] 5/9
Ορισµοί Βθµός ή λόγος κορεσµού: Ονοµάζετι ο λόγος της ειδικής υγρσίς του έρ προς την ειδική υγρσί του έρ ότν είνι κορεσµένος (γι τις ίδιες συνθήκες πίεσης κι θερµοκρσίς). Συµβολίζετι µε µ. Επειδή η µερική πίεση υδρτµών είνι σχετικά µικρή σε σύγκριση µε την πίεση του µίγµτος, µπορεί ν γίνει δεκτό ότι ο βθµός κορεσµού ισούτι µε τη σχετική υγρσί του έρ.
Ειδικός όγκος έρ: Ορισµοί Ονοµάζετιολόγοςτουόγκουτουυγρούέρπροςτη µάζτουξηρούέρκιµετριέτισε m 3 υγρούέρπρος kg ξηρού έρ. Ανηγµένος όγκος έρ: Ονοµάζετιολόγοςτουόγκουτουυγρούέρπροςτη µάζτουυγρούέρκιµετριέτισε m 3 υγρούέρπρος kg υγρούέρ. Οι δύο νωτέρω όγκοι διφέρουν µετξύ τους µόνο ως προς την ποσότητ υδρτµών που περιέχετι στον υγρό έρ, η οποί όµως είνι πολύ µικρή. Συνεπώς, κτά προσέγγιση µπορεί ν γίνει δεκτό ότι είνι ίσοι.
Ανηγµένη ενθλπί: Ορισµοί Ονοµάζετι ο λόγος της ενθλπίς του υγρού έρ προς τη µάζτουξηρούέρκιµετριέτισε Joule προς kg ξηρού έρ.
Ενθλπί Ενθλπί: Ενθλπί είνι το άθροισµ της εσωτερικής ενέργεις ενός σώµτος κι του γινοµένου της εξωτερικής πίεσης επί του όγκουπουκτλµβάνειµιουσί: Η U + p V ΜετονόροΕνθλπί, πουπροέρχετιπότορήµ ενθάλπω ζεστίνω, περιθάλπω, χρκτηρίζετι η ενέργει που προσφέρετι κτά τη θέρµνση ουσιών κι που εγκλωβίζετι στ µόριά τους. Συνέπει υτού είνι ότι τ µόρι υτά έχουν µεγλύτερο ενεργεικό περιεχόµενο πό τ ρχικά µόρι. Έτσι µε την ενθλπί εκφράζετι το θερµικό περιεχόµενο κάθε χηµικού συστήµτος κι συµβολίζετι µε το γράµµ Η. Η ενέργει υτή οφείλετι στις δυνάµεις των χηµικών δεσµών που συγκρτούν τ άτοµ µέσ στο µόριο, λλά κι στη κίνηση των τόµων, των ηλεκτρονίων κθώς κι του ίδιουτουµορίου.
Αδιβτικήύγρνση Έστωυγρός, µηκορεσµένοςέρςρχικήςκτάστσης (θερµοκρσίςτ κισχετικήςυγρσίςφ <) που διέρχετι όπως στο σχήµ πάνω πό µεγάλη επιφάνει νερούθερµοκρσίςτ Τ. Όλο το σύστηµ θεωρείτι θερµικά ποµονωµένο πό το περιβάλλον.
Αδιβτικήύγρνση Λόγω της µεγάλης επιφάνεις του νερού κι επειδή ο έρς δεν είνι κορεσµένος, θ ρχίσει η ύγρνσή του λόγω της εξάτµισης νερού, πορροφώντς θερµότητ πό το νερό. Κτά την εξέλιξη του φινοµένου, η κτάστση 2 στην έξοδο τουέρθείνιτ 2 <Τ <T.
Αδιβτικήύγρνση Ηθερµοκρσίτουνερού T µειώνετιµετηνεξάτµιση, συνεπώς µειώνετι κι ο ρυθµός της εξάτµισης. Κάποι στιγµή στµτά η περιτέρω πτώση της θερµοκρσίς του νερού κι η πιτούµενη θερµότητ εξάτµισης δίνετι πλέον πό τον έρ.
Θερµοκρσί υγρούκιξηρούβολβού Θερµοκρσί υγρού βολβού: Η τελική θερµοκρσί του υγρού έρ στην έξοδο πό την διβτική ύγρνση ονοµάζετι Θερµοκρσί Υγρού Βολβού. Η φυσική της σηµσί είνι ότι είνι η ελάχιστη θερµοκρσί που µπορεί ν φτάσει η θερµοκρσί υγρού έρ ποκλειστικά λόγω της εξάτµισης νερού. Η θερµοκρσί υγρού βολβού είνι υτή που ισθνόµστε ότν εκθέσουµε κάποιο σηµείο µουσκεµένου νθρώπινου σώµτοςσεδιερχόµενορεύµέρ. Συµβολίζετιµε T B. Θερµοκρσί ξηρού βολβού: Ονοµάζετιέτσιησυνήθηςθερµοκρσίτουυγρούέρ, γι ν δικρίνετι πό τη θερµοκρσί υγρού βολβού.
Μέτρησηθερµοκρσίς υγρούκιξηρούβολβού Θερµοκρσί ξηρού βολβού: Μετριέτι µε τ συνήθη υδρργυρικά θερµόµετρ. Κτά τη µέτρηση υτή θ πρέπει ο βολβός του θερµοµέτρου (δεξµενή υδρργύρου) ν είνι ξηρός, δηλδή πλλγµένος πό υγρσί. Επίσης δεν θ πρέπει ν είνι εκτεθειµένος σε κτινοβολί. Κι στις δύο περιπτώσεις η µέτρηση θ είνι λνθσµένη. Θερµοκρσί υγρού βολβού: Μετριέτιεπίσηςµετσυνήθηυδρργυρικάθερµόµετρ, όπου ο βολβός του θερµοµέτρου θ πρέπει ν περιβληθεί µεγάζνοτισµένηµενερόκινεκτεθείστησυνέχεισε ρεύµ έρ, δηλδή σε συνθήκες τχείς εξάτµισης.
Ψυχρόµετρ Το ψυχρόµετρο το εφηύρε το 890 ο Γερµνός Ricard Assman, εξ ουκιτοόνοµάτου «πορροφητικό ψυχρόµετρο Άσµν». Αποτελείτι πό έν ζεύγος υδρργυρικών θερµοµέτρων όπου ηκάτωάκρηµόνοτουενός, (δηλδήτοδοχείοτου υδρργύρου του) σκεπάζετι πό ύφσµ µουσελίνς που φέρει φυτίλι, η άκρη του οποίου κτλήγει βυθισµένη σε δοχείο µε ποστγµένο νερό. Έτσι το θερµόµετρο υτό υγρίνετι συνεχώς σεντίθεσηµετοάλλοτουζεύγους, που πρµένει ξηρό. Ότν η τµόσφιρ είνι υγρή δεν υπάρχει µεγάλη διφορά θερµοκρσίς µετξύ των δύο θερµοµέτρων του ψυχρόµετρου. Αν όµως είνι ξηρή τότε η εξάτµιση στο υγρό θερµόµετρο είνι µεγάλη µε συνέπει η θερµοκρσί µετξύ υγρού κι ξηρού θερµοµέτρου ν προυσιάζει µεγλύτερη διφορά.
Ψυχροµετρικόςχάρτης
Ψυχροµετρικόςχάρτης
Ψυχροµετρικόςχάρτης
Ψυχροµετρικόςχάρτης Θερµοκρσίξηρούβολβού (Τ db ): Ανφέρετιστονκάτωοριζόντιοάξοντουχάρτησε o C, τ δε σηµεί του έρ που έχουν την ίδι θερµοκρσί ξηρού βολβού βρίσκοντι σε ευθείες σχεδόν κάθετες προς τον οριζόντιο άξον. Θερµοκρσίυγρούβολβού (Τ b ): Οι ισοθερµοκρσικές υγρού βολβού είνι λοξές ευθείες που µετρούντι πάνω στη διγώνιο κµπύλη κορεσµού του χάρτη. Θερµοκρσίσηµείουδρόσου (Τ dp ): ίνετι πό οριζόντιες ευθείες κι µετριέτι µζί µε τη θερµοκρσί υγρού βολβού πάνω στην κµπύλη κορεσµού του χάρτη.
Ψυχροµετρικόςχάρτης Σχετική υγρσί φ: ίνετιπότιςκµπύλεςτουχάρτησε %. Ειδική υγρσί : Μετριέτι στο δεξιό κάθετο άξον του χάρτη. Οι γρµµές στθερής ειδικής υγρσίς είνι ευθείες οριζόντιες. Ειδική ενθλπί : Μετριέτι στο ριστερό µέρος του χάρτη, στη διγώνι κλίµκ. Σηµεί µε την ίδι ειδική ενθλπί βρίσκοντι πάνω σε λοξές ευθείες. Οι ευθείες υτές διφέρουν λίγο ως προς της κλίση πό τις ευθείες στθερής θερµοκρσίς υγρού βολβού.
Ειδικός όγκος: Ψυχροµετρικόςχάρτης Οι ευθείες στθερού ειδικού όγκου είνι πράλληλες µετξύ τους κι λοξές ως προς την οριζόντι κλίµκ.
Πράδειγµ: Ψυχροµετρικόςχάρτης ίνετιυγρόςέρςθερµοκρσίςξηρούβολβούτ db 40 o C θερµοκρσίςξηρούβολβούτ b 2 o C. Νβρεθούνπό τον ψυχροµετρικό χάρτη τ λοιπά θερµοδυνµικά µεγέθη του χάρτη.
Ψυχροµετρικόςχάρτης
Ψυχροµετρικόςχάρτης Από το χάρτη βρίσκουµε: Ειδική ενθλπί: 6KJ/kg Σχετική υγρσί: φ7% Ειδική υγρσί: 7,8gr/kg ξηρού έρ Σηµείοδρόσου: Τ dp 0,5 o C Ειδικόςόγκοςέρ: u0,898m 3 /kg ξηρούέρ.
Αισθητήκιλνθάνουσ θερµότητ
Αισθητήκιλνθάνουσ θερµότητ Έστω έρς ρχικής κτάστσης που υφίσττι µετβολή στη θερµική του κτάστση κι τελικά µετβίνει στην κτάστση 2. Η µετβολή υτή πριστάνετι στον ψυχροµετρικό χάρτη µε τοευθύγρµµοτµήµ -2, νκιδενείνιπρίτητοη µετάβσηπότηνκτάστση στη 2 νκολούθησετ σηµεί του ευθυγράµµου τµήµτος. Η ευθεί -2 ονοµάζετι κτσττική. Από τ σηµεί κι 2 χράσσοντι ευθείες πράλληλες προς τους άξονες του χάρτη, οι οποίες τέµνοντι στο σηµείο 3.
Αισθητήκιλνθάνουσ θερµότητ Αισθητή θερµότητ: Ονοµάζετιηποσότητ: q 3 -, δηλδή η θερµότητ η οποί ντιστοιχεί στη θερµοδυνµική µετβολή -3, κτά την οποί µετβάλλετι η θερµοκρσί ξηρού βολβού ενώ πρµένει στθερή η ειδική υγρσί του έρ.
Αισθητήκιλνθάνουσ θερµότητ Λνθάνουσ θερµότητ: Ονοµάζετιηποσότητ: q λ 2-3, δηλδή η θερµότητ η οποί ντιστοιχεί στη θερµοδυνµική µετβολή 2-3, κτά την οποί δεν µετβάλλετι η θερµοκρσί ξηρού βολβού ενώ µετβάλλετι η ειδική υγρσί του έρ.
Αισθητήκιλνθάνουσ θερµότητ Αισθητή θερµότητ: Ότν θερµίνετι έν ντικείµενο, η θερµοκρσί του νεβίνει κθώς προστίθετι θερµότητ. Η ύξηση της θερµότητς ονοµάζετι ισθητή θερµότητ. Οµοίως, ότν η θερµότητ φιρείτι πό έν ντικείµενο κι η θερµοκρσί του µειώνετι, η θερµότητ που φιρείτι ονοµάζετι ισθητή. Συνεπώς, η θερµότητ που προκλεί λλγές στη θερµοκρσίενόςντικειµένουονοµάζετιισθητήθερµότητ. Λνθάνουσ θερµότητ: Η λνθάνουσ θερµότητ δεν επηρεάζει τη θερµοκρσί µις ουσίς - γι πράδειγµ, το νερό πρµένει ως έχει στους 00 C ενώ βράζει. Η θερµότητ που προστίθετι γι ν συνεχίσει ο βρσµός του νερού είνι λνθάνουσ θερµότητ. Συνεπώς, η θερµότητ που επιφέρει λλγή στην κτάστση λλά δεν επιφέρει κµί λλγή στη θερµοκρσί ονοµάζετι λνθάνουσ θερµότητ.
Συνολική θερµότητ: Συνολικήθερµότητ Ονοµάζετιηποσότητ: q συν q + q λ 2 -, δηλδή το άθροισµ της ισθητής κι της λνθάνουσς θερµότητς της µετβολής του υγρού έρ.
Πράγοντςισθητής θερµότητς Πράγοντς ισθητής θερµότητς (Sensible Heat Factor): Ονοµάζετι η ποσότητ: Με τον πράγοντ ισθητής SHF θερµότητς ορίζετι η κλίση της κτσττικής ευθείς. q q συν 3 2
Πράγοντςισθητής θερµότητς Με τον πράγοντ ισθητής θερµότητς ορίζετι η κλίση της κτσττικής ευθείς. Ητιµήτου SHF δίνετιπότο ηµικύκλιο στο άνω ριστερό άκρο του ψυχροµετρικού χάρτη. Από το ίδιο ηµικύκλιο δίνετι κι ο λόγος της µετβολής της κτάστσης έρ, δηλδή: 2 2 SHF q q συν 3 2
Μετβολέςκτάστσηςέρ
Μετβολέςκτάστσηςέρ Στον κλιµτισµό εµφνίζετι το πρόβληµ του υπολογισµού των θερµικών κι υγρσικών µετβολών του υγρού τµοσφιρικού έρ. Οι υπολογισµοί υτοί γίνοντι µε τη βοήθει του ψυχροµετρικού χάρτη. Στη συνέχει δίνετι ο τρόπος υπολογισµού των συνηθέστερων πό τις µετβολές υτές.
Θέρµνσητουέρχωρίς µετβολήτηςυγρσίς Κτά τη µετβολή υτή ο τµοσφιρικός έρς πλώς θερµίνετι, χωρίς ν µετβληθεί η περιεχόµενη σε υτόν ποσότητ υδρτµών (π.χ. θέρµνση του έρ µε ηλεκτρική ντίστση). Επειδή 2, ηµετβολήυτήπριστάνετιστον ψυχροµετρικό χάρτη µε µί οριζόντιο ευθεί ( 0).
Θέρµνσητουέρχωρίς µετβολήτηςυγρσίς Ισολογισµός θερµικής ισχύος στην είσοδο κι στην έξοδο της θερµντικής συσκευής: m & + q 2 m & 2 q 2 m & ( ) 2 Επίσηςισχύει: 2 Γενικά, τέλος, θ πρέπει ν είνι γνωστή η σχέση: m & m& V & u όπου η προχή µάζς (σε kg/sec), η προχή όγκου (σε m 3 /sec) κι u οειδικόςόγκοςτουυγρού τµοσφιρικούέρ (m 3 /kg). V &
Πράδειγµθέρµνσηςτουέρ χωρίςµετβολήτηςυγρσίς Νυπολογιστείηθερµικήισχύςπουπρέπεινδοθείσε ρεύµ κορεσµένου έρ γι ν θερµνθεί µέχρι θερµοκρσίς 32 o C. ίνετιηθερµοκρσίτουέρ 0 o C στην είσοδο της θερµντικής συσκευής κι η προχή µάζς έρ 36kg/.
Πράδειγµθέρµνσηςτουέρ χωρίςµετβολήτηςυγρσίς
Πράδειγµθέρµνσηςτουέρ χωρίςµετβολήτηςυγρσίς Από το χάρτη βρίσκουµε: Ειδικήενθλπίρχικήςκτάστσης: 29,4KJ/kg Ειδικήενθλπίτελικήςκτάστσης: 2 5,2KJ/kg Συνεπώς: q q 2 2 m& ( ) kg 36 3.600sec 2 kjoule kg ( 5,2 29,4) q 28W 2
Ψύξητουέρχωρίςφύγρνση Ηψύξηχωρίςφύγρνσηµπορείνθεωρηθείωςη ντίθετη µετβολή της ισθητής θέρµνσης. Η µετβολή πριστάνετι στον ψυχροµετρικό χάρτη πό οριζόντιο ευθύγρµµο τµήµ ντίθετης φοράς πό τηνπερίπτωσητηςθέρµνσης. Κθώς δεν υπάρχει φύγρνση, δηλδή κορεσµός του έρ, το ευθύγρµµο τµήµ δεν συνντά την κµπύλη κορεσµού στο χάρτη.
Ψύξητουέρχωρίςφύγρνση Κτά τη µετβολή υτή ισχύουν οι προηγούµενες σχέσεις: 2 κι m ( ) 0 q2 2 < &
Πράδειγµψύξηςτουέρ χωρίςφύγρνση Ρεύµέρ 4,72m 3 /secεισάγετισεψυκτικήσυσκευήκι ψύχετι χωρίς φύγρνση. Ν υπολογιστεί η ποβλλόµενη θερµική ισχύς πό τον έρ. ίνοντι οι θερµοκρσίες έρ στην είσοδο της συσκευής Τ db 20,5 o C κιτ b 2,8 o C. Στηνέξοδοτηςσυσκευής δίνετιηθερµοκρσίτ b2 0 o C.
Πράδειγµψύξηςτουέρ χωρίςφύγρνση
Πράδειγµψύξηςτουέρ χωρίςφύγρνση Από το χάρτη βρίσκουµε: Ειδικήενθλπίκτάστσης : 35,8KJ/kg Ειδικόςόγκοςέρκτάστσης : u 0,839m 3 /kg Ειδικήενθλπίκτάστσης 2: 2 29KJ/kg V& 3 4,72 m /sec m& m& m& 5,63kg/sec 3 u 0,839 m /kg q q 2 2 m& ( ) 2 kg 5,63 sec kjoule kg ( 29 35,8) q -38,284kW 2
Ψύξητουέρµεφύγρνση Κτά τη µετβολή υτή ο ψυχόµενος έρς φθάνει µέχρι την κµπύλη κορεσµού, όπου µέρος του υδρτµού που υπάρχει στον έρ υγροποιείτι. Η µετβολή πριστάνετι στον ψυχροµετρικό χάρτη πό το οριζόντιο ευθύγρµµο τµήµ -2 κι πό το τµήµ 2-3 πάνω στην κµπύλη κορεσµού.
Ψύξητουέρµεφύγρνση Κτά τη µετβολή -2 δεν ποβάλλετι νερό, οπότε 2. Ο υδρτµός υγροποιείτι κτά τη µετβολή 2-3 κτά την οποίηειδικήυγρσίµειώνετι, δηλδή 3 <.
Ψύξητουέρµεφύγρνση Ισχύουν οι σχέσεις: Ισολογισµός µάζς νερού: Ισολογισµός ισχύος: όπου η προχή µάζς των συµπυκνωµένων υδρτµώνκι ηειδικήενθλπίτους. Κτάπροσέγγιση: (T -32 o F) 2,3244kJoule/kg όπου T ηθερµοκρσίτωνσυµπυκνωµάτωνσε o F, η οποί συνήθως λµβάνετι ίση µε τη θερµοκρσί ξηρού βολβούτουέρµετάτηνψύξη. ( ) ( ) [ ] 3 3 3 3 3 m q q m m m + + & & & & ( ) 3 3 m m m m m + & & & & & m&
Πράδειγµψύξηςτουέρ µεφύγρνση Ρεύµυγρούέρ 4,72m 3 /sec, θερµοκρσίς Τ db 26,7 o C κισχετικήςυγρσίς 60% ψύχετι, µέχριν προκύψεικορεσµένοςέρςµεθερµοκρσίτ db2 0 o C. Ν βρεθεί η ποβλλόµενη θερµική ισχύς πό τον έρ στη συσκευή.
Πράδειγµψύξηςτουέρ µεφύγρνση
Πράδειγµψύξηςτουέρ µεφύγρνση Από το χάρτη βρίσκουµε: Ειδικήενθλπίκτάστσης : 60,5KJ/kg Ειδικόςόγκοςέρκτάστσης : u 0,868m 3 /kg Ειδικήυγρσίκτάστσης : 3,3grυδ./kg ξ.. Ειδικήενθλπίκτάστσης 3: 3 29,7KJ/kg Ειδικήυγρσίκτάστσης 3: 3 7,8grυδ./kg ξ.. Θερµοκρσίυδρτµών: Τ T db2 0 o C 50 o F.
Πράδειγµψύξηςτουέρ Ενθλπί υδρτµών: µεφύγρνση (T -32 o F) 2,3244kJoule/kg (50-32 o F) 2,3244kJoule/kg 4,84kJoule/kg Προχή µάζς έρ: V& 3 4,72 m /sec m& m& m& 3 u 0,868 m /kg Αποβλλόµενη θερµική ισχύς: q q 3 3 m& 3 [( ) ( )] kg 5,44 sec q 66,30kW 3 3 kjoule kg kjoule kg 5,44kg/sec ( 60,5 29,7) 4,84 ( 0,033 0,0078) kg kg
Αδιβτικήνάµιξηδύο ρευµάτωνυγρούέρ. Κτά τη µετβολή υτή δύο ρχικά νεξάρτητ ρεύµτ έρ () κι (2) νµιγνύοντι διβτικά (δεν υπάρχει µετφορά θερµότητς) γι ν προκύψει τελικά έν νέο ρεύµ (3). β. Ισχύουν οι σχέσεις: Ισολογισµός µάζς: m & & & + m2 m3 Ισολογισµός µάζς υδρτµών: m& & + m2 2 m3 3 Ισολογισµός θερµικής ισχύος: m& & + m2 2 m3 3 & &
Αδιβτικήνάµιξηδύο ρευµάτωνυγρούέρ Από τις νωτέρω σχέσεις προκύπτει: 2 3 3 Απότηννωτέρωσχέση συνεπάγετι (ποδεικνύετι γεωµετρικά), ότιτσηµεί, 2 κι 3 βρίσκοντι στην ίδι ευθεί του ψυχροµετρικού χάρτη. 2 3 3 m& m& 2
Αδιβτικήνάµιξηδύο ρευµάτωνυγρούέρ Τοσηµείο 3 βρίσκετιµετξύτωνσηµείων κι 2, πλησιέστερ στο σηµείο του µεγλύτερου ρεύµτος έρ. Ηθέσητουσηµείου 3 µπορείνβρεθείυπολογιστικάν πότιςπροηγούµενεςσχέσειςυπολογιστείηενθλπί 3 ήηειδικήυγρσίτουµίγµτος 3. Ηθέσητουσηµείου 3 εντοπίζετι γρφικά, κτά νλογί µε τις προχές των ρευµάτων.
Πράδειγµδιβτικήςνάµιξης δύορευµάτωνυγρούέρ Ρεύµέρ,89m 3 /sec, θερµοκρσίςξηρούβολβού Τ db 4,5 o C κιθερµοκρσίςυγρούβολβούτ b,5 o C νµιγνύετιδιβτικάµερεύµέρ 5,67m 3 /sec, θερµοκρσίςξηρούβολβούτ db2 23,9 o C κιθερµοκρσίς σηµείουδρόσουτ dp2 2,8 o C. Νβρεθούνοιθερµοκρσίες υγρού κι ξηρού βολβού του µίγµτος που θ προκύψει.
Πράδειγµδιβτικήςνάµιξης δύορευµάτωνυγρούέρ
Πράδειγµδιβτικήςνάµιξης δύορευµάτωνυγρούέρ Από το χάρτη βρίσκουµε: Ειδικόςόγκοςρεύµτος : u 0,789m 3 /kg Ειδικόςόγκοςρεύµτος 2: u 2 0,854m 3 /kg Προχή µάζς ρεύµτος : V& 3,89 m /sec & m& m& 2,40kg/sec 3 u 0,789 m /kg m Προχή µάζς ρεύµτος 2: V& 3 2 5,67 m /sec m& m& 2 m& 3 2 u 0,854 m /kg 2 2 6,64kg/sec
Πράδειγµδιβτικήςνάµιξης δύορευµάτωνυγρούέρ Τοσηµείο 3 εντοπίζετιπάνωστοχάρτηστο ευθύγρµµοτµήµ -2 νλογικάµετιςπροχέςµάζς. Ο λόγος των προχών µάζς είνι: m& m& 2 3 Τελικά πό το χάρτη προκύπτει: Τdb 3 8,9 o C Τb 3 3,8 o C
Αδιβτικήύγρνσηρεύµτος έρ Κτά τη µετβολή υτή νερό ή υδρτµός δισκορπίζετι σε ρεύµ έρ, το οποίο υγρίνετι διβτικά (χωρίς τη συνλλγή θερµότητς ή υγρσίς µε το περιβάλλον).
Αδιβτικήύγρνσηρεύµτος έρ Αν κι είνιηπροχήµάζςκιηειδικήενθλπί του εγχυόµενου νερού στο ρεύµ, τότε ισχύουν οι εξισώσεις: Ισολογισµός µάζς: Ισολογισµός θερµικής ισχύος: Από τις νωτέρω σχέσεις προκύπτει: m& 2 m m m + & & & 2 m m m + & & & 2 2
Αδιβτικήύγρνσηρεύµτος έρ Από την τελευτί σχέση φίνετι ότι η κλίση της κτσττικής ευθείς -2 του έρ στον ψυχροµετρικό χάρτηεξρτάτιπότηνενθλπί τουνερούήτου υδρτµού που εγχύετι στο ρεύµ του έρ. Ηενθλπί γινερόυπολογίζετιπροσεγγιστικάπότη σχέση: (T -32 o F) 2,3244kJoule/kg όπου T ηθερµοκρσί τουνερούσε o F. Στηνπερίπτωσηυδρτµών, ηενθλπί λµβάνετι πό πίνκες ή διγράµµτ.
Αδιβτικήύγρνσηρεύµτος έρ Το ηµικύκλιο στο άνω ριστερό µέρος του ψυχροµετρικού χάρτη δίνει κι την κλίση /. Στην περίπτωση της διβτικής ύγρνσης, η κτσττική ευθεί -2 θ είνι πράλληλη µε την ευθεί στο ηµικύκλιο τουχάρτηπουέχειτιµή /. Συνρτήσειτηςτιµής, µε την διβτική ύγρνση είνιδυντήηψύξηήη θέρµνση του έρ (µετβολές προς µικρότερες ή µεγλύτερες ντίστοιχ θερµοκρσίες ξηρού βολβού).
Πράδειγµδιβτικής ύγρνσηςρεύµτοςέρ Υγρόςέρςειδικήςυγρσίς 7gr υδρτµών / kg ξηρού έρκιειδικήςενθλπίς 4,4kJoule/kg υγρίνετιµε υδρτµόθερµοκρσίςτ 32 o C κιειδικήςενθλπίς 2.690kJoule/kg µέχρινπροκύψειέρςσχετικής υγρσίς φ60%. Ν βρεθούν οι θερµοκρσίες υγρού κι ξηρούβολβούτουέρστηνέξοδοτηςσυσκευήςκιη προχή τµού ν στην είσοδο της συσκευής η προχή έρείνι,20m 3 /sec.
Πράδειγµδιβτικής ύγρνσηςρεύµτοςέρ
Πράδειγµδιβτικής ύγρνσηςρεύµτοςέρ Από το χάρτη βρίσκουµε: Ειδικόςόγκοςστηνκτάστση : u 0,845m 3 /kg Θερµοκρσίξηρούβολβούστηνκτάστση 2: Τ db2 24 ο C Θερµοκρσίυγρούβολβούστηνκτάστση 2: Τ b2 8,7 ο C Ειδικήυγρσίστηνκτάστση 2: 2,4 gr υδρ. /kg ξ..
Πράδειγµδιβτικής ύγρνσηςρεύµτοςέρ Προχήµάζςυδρτµού: m& m& m& m&,20 0,845 0,0062 ( ) - m& ( - ) 2 kg sec 3 m /sec 3 m /kg ( 0,04-0,007) m& 6,2 V& u gr sec 2 kg kg
Ψύξηέρµεφύγρνσηπου κτλήγεισεµηκορεσµένοέρ Στην πργµτικότητ η ψύξη του έρ µε φύγρνση δεν οδηγεί ολοκληρωτικά σε κορεσµένο έρ, γι τεχνικούς λόγους που φορούν τη λειτουργί κι την πόδοση των ψυκτικών µηχνών.
Ψύξηέρµεφύγρνσηπου κτλήγεισεµηκορεσµένοέρ Σεσχέσηµετηνψύξηπουοδηγείσεκορεσµένοέρ (µετβολή -2-3) στην πράξη η πργµτική κτάστση θ είνι έν σηµείο (4) πάνω στην κτσττική ευθεί -3, το οποίο θ προκύπτει µε βάση την νάµιξη ρευµάτων έρ () κι (3). Ισολογισµός θερµικής ισχύος: Το σηµείο (3) ονοµάζετι σηµείο δρόσου της συσκευής κι η ντίστοιχηθερµοκρσίσυµβολίζετιµετ adp. Επιδιώκετι πάντνείνιτ adp >0 ο Cγινποφεύγετιοσχηµτισµός πάγου πάνω στ ψυκτικά στοιχεί της µηχνής.
Ψύξηέρµεφύγρνσηπου κτλήγεισεµηκορεσµένοέρ Ονοµάζετισυντελεστήςπράκµψηςτηςσυσκευής (by pass factor) ολόγοςτωνµζώντουέρ: B.F B.F συνολική µάζ έρ ππο ππρκάµπει τη συσκευή συνολική µάζ έρ ππο ππερνάει πόττσυσκευή m& m& + m& 3 B.F 4 Όπως φίνετι πό τον ορισµό, ο συντελεστής πράκµψης έρ προσδιορίζει το ποσοστό του έρ που πρκάµπτει άψυκτο τη συσκευή. 3 3 4 3 3
Πράδειγµψύξηςέρµε φύγρνσησεµηκορεσµένοέρ Σεψυκτικήσυσκευήεισέρχοντι 0,20m 3 /sec έρ θερµοκρσίςξηρούβολβούτ db 26,7 o C κιυγρούβολβού Τ b 22, o C κιεξέρχοντισεθερµοκρσίξηρούβολβού Τ db4 3,3 o C κιυγρούβολβούτ b4 2,8 o C. Ν βρεθεί το σηµείο δρόσου της συσκευής, η πορροφούµενη θερµική ισχύς πό τον έρ, το ποβλλόµενο ποσό νερού κθώς κι ο συντελεστής πράκµψης της συσκευής.
Πράδειγµψύξηςέρµε φύγρνσησεµηκορεσµένοέρ
Πράδειγµψύξηςέρµε φύγρνσησεµηκορεσµένοέρ Από το χάρτη βρίσκουµε: Ειδικόςόγκοςστηνκτάστση : u 0,869m 3 /kg Ειδικήενθλπίστηνκτάστση : 65,3kJoule/kg Ειδικήυγρσίστηνκτάστση : 4,9 gr υδρ. /kgξ.. Ειδικήενθλπίστηνκτάστση 4: 4 35,8kJoule/kg Ειδικήυγρσίστηνκτάστση 4: 4 9,0 gr υδρ. /kgξ.. Μεπροέκτσητηςευθείς -4 έωςτηνκµπύλη κορεσµούβρίσκουµετοσηµείο 3: Τ adp 7,22 o C.
Πράδειγµψύξηςέρµε φύγρνσησεµηκορεσµένοέρ Προχή µάζς εισερχόµενου έρ: V& 3 0,20 m /sec m& m& m& 3 u 0,869 m /kg 0,23kg/sec Αποβλλόµενη θερµική ισχύς: q q 4 4 m& ( - ) q 0,23 ( 65,3-35,8) 6,785kW 4 4 kg sec kjoule kg
Πράδειγµψύξηςέρµε φύγρνσησεµηκορεσµένοέρ Αποβλλόµενο ποσό νερού: m& m& m& Συντελεστής B.F: ( - ) m& 0,23 ( 0,049-0,009) 0,00357 4 kg sec kg sec kg kg B.F B.F 4 - - 3 3 20,70% B.F 35,8-65,3-28, 28,
Γενικήπερίπτωση θερινούκλιµτισµού Έστω q ηισθητήθερµικήισχύςσεένχώροκι q m& λ η λνθάνουσ θερµική ισχύς που οφείλετι σε κάθε είδους εξτµίσεις νερού. Το συνολικό θερµικό φορτίο του χώρου ποτελείτι πό το άθροισµ ισθητής κι λνθάνουσς θερµικής ισχύος κι πορροφάτι πό τον κλιµτιζόµενο έρ, πργόµενος πό µί κλιµτιστική συσκευή, που εισέρχετι στο χώρο σε κτάστση κι εξέρχετι σε κτάστση 2. Ηκτάστση 2 εξγωγήςείνιηίδιµετηνκτάστσητου έρ του χώρου.
Γενικήπερίπτωση θερινούκλιµτισµού Ισχύουν οι σχέσεις: Ισολογισµός ισχύος: Ισολογισµός µάζς υδρτµών: ιιρώντς τις νωτέρω σχέσεις κτά µέλη: ( ) ( ) ( ) λ 2 2 q q m q m m m q m + + + + & & & & & ( ) 2 2 m m m m m + & & & & & ( ) m m q 2 2 + & &
Γενικήπερίπτωση θερινούκλιµτισµού Με βάση την τελευτί σχέση, πό το ηµικύκλιο του ψυχροµετρικού χάρτη µπορεί ν υπολογιστεί η κλίση της κτσττικής ευθείς / ν είνι γνωστός ο ντίστοιχος όρος: q + ( m& ) m& Συνήθως είνι γνωστά τ ισθητά κι λνθάνοντ φορτί ενός χώρου. Συνεπώς, είνι πιο βολικό ν υπολογιστεί η κλίση της κτσττικής ευθείς πό τον πράγοντ ισθητής θερµότητς SHF, που επίσης δίνετι πό το ίδιο ηµικύκλιο: SHF q q συν 3 2
Πράδειγµυπολογισµούγενικής περίπτωσηςθερινούκλιµτισµού Σε κλιµτιζόµενο χώρο το ισθητό φορτίο είνι,72kw κι το λνθάνον φορτίο, που οφείλετι σε εξάτµιση υδρτµού 0,00kg/sec, είνι ίσο µε 2,58kW. Η θερµοκρσί ξηρού βολβούτουεισερχόµενουέρισούτιµετ db 6,7 o C ενώοι θερµοκρσίες ξηρού κι υγρού βολβού στην έξοδο του έρ ισούντιµετ db2 27,8 o C κιτ b2 9,4 o C. Ν υπολογιστεί η προχή του εισερχόµενου στο χώρο κλιµτιζόµενου έρ κθώς κι η θερµοκρσί υγρού βολβού υτού.
Πράδειγµυπολογισµούγενικής περίπτωσηςθερινούκλιµτισµού Με βάση τ δεδοµέν έχουµε: q SHF + 4.300 ( m& ) m& kjoule kg,72+ 2,58 0,00 kjoule/sec kg/sec q 3,72 SHF SHF q 4,3 συν 2 0,82 Με οποιοδήποτε πό τους δύο λόγους χράζουµε την κλίση της κτσττικής ευθείς στο ηµικύκλιο του χάρτη.
Πράδειγµυπολογισµούγενικής περίπτωσηςθερινούκλιµτισµού
Πράδειγµυπολογισµούγενικής περίπτωσηςθερινούκλιµτισµού Στο χάρτη µετφέρουµε την κτσττική ευθεί στο σηµείο 2 κιτηνπροεκτείνουµεωςτοσηµείο. Τελικά βρίσκουµε: Θερµοκρσίυγρούβολβούκτάστσης : Τ b 5 o C. Ειδικόςόγκοςέρκτάστσης : u 0,834m 3 /kg Ειδικήενθλπίέρκτάστσης : 42kJoule/kg Ειδικήενθλπίέρκτάστσης 2: 2 55,8kJoule/kg Προχή µάζς έρ: m& m& q 2 + q λ,036kg/sec m&,72 55,8 + 2,58 42 kjoule/sec kjoule/kg
Πράδειγµυπολογισµούγενικής περίπτωσηςθερινούκλιµτισµού Προχή όγκου έρ: m& V& V& u V& m& u 3,036kg/sec 0,834m /kg V& 3 0,864m /sec