CAP.. NOŢIUNI DESPRE AERUL UED ŞI USCAT... 5.. Propretăţle fzce ale aerulu... 5... Compozţa aerulu... 5... Temperatura, presunea ş greutatea specfcă... 5.. Aerul umed... 6... Temperatura... 7... Umdtatea... 7..3. reutatea specfcă... 9..4. Căldura specfcă... 9..5. Entalpa (conţnutul de căldură)... 30..6. Tabele de aer umed... 3..7. Dagrama - pentru aerul umed... 34.3. Schmbăr de stare ale aerulu în dagrama I-... 39.3.. Amestecul a două debte de aer... 39.3.. Încălzrea aerulu... 4.3.3. Răcrea aerulu... 44.3.4. Varaţa stăr aerulu în contact cu apa... 44.3.4.. Umdfcarea adabatcă a aerulu... 45.3.4.. Răcrea cu uscarea aerulu... 47.3.4.3. Umdfcarea aerulu cu abur saturat.... 47.3.5. Uscarea aerulu... 48 3
4
CAP.. NOŢIUNI DESPRE AERUL UED ŞI USCAT.. Propretăţle fzce ale aerulu... Compozţa aerulu Aerul atmosferc este format dn aer uscat ş vapor de apă; el este în general un aer umed. Aerul uscat este în mod normal un amestec de gaze, în dverse proporţ, aşa cum se arată în tab... Tab... Compozţa aerulu uscat aze componente Concentraţa procentuală Concentraţa în greutate procentuală în volum Azot 75,6 78,08 Ogen 3, 0,95 Argon,36 0,935 Bod de carbon 0,046 0,030 Neon 0,00 0,008 Helu 0,00007 0,00005 Krpton 0.0003 0,00008 Xenon 0,00004 0,000008 Ozon - 0,00000 Radon - 6,0 0-8 În afară de aceste elemente, în aerul atmosferc ma pot f: - od de carbon (provent în specal dn dversele nstalaţ de ardere a combustblulu ş de la automoble); - bod de sulf (provent de la arderea cărbunelu, etc.); - amonac (provent dn descompunerea dverselor mater organce). Praful care estă în atmosferă poate f de orgne vegetală, mnerală sau anmală; acesta depnde canttatv de condţle de clmă (vânt, ploae), de anotmp, etc. (vez tab..).... Temperatura, presunea ş greutatea specfcă Atmosfera este presupusă ca fnd formată dn două stratur, cu gradent constant de temperatură în alttudne: 5
- troposfera până la km, cu un gradent de temperatură de 6,5. 0 C/km; - stratosfera de la km la 30 km, cu un gradent de temperatură nul. Varaţa mărmlor de ma sus este dată în tab..3. Tab... Concentraţa prafulu în aerul atmosferc Locul Concentraţa apromatvă (mg/m 3 ) Oraşe: - parcur la perfere 0,5 0,50 - parcur în centru,00,50 - străz în centru,00 4,00 - zone ndustrale 5,00 edu rural: - pe tmp uscat 3,00 5,00 - după ploae 0,05 0,0 Tab..3. Varaţa p, t, ş γ cu înălţmea faţă de nvelul măr h (km) p (torr) t ( 0 C) γ (kg/m 3 ) h (km) p (torr) t ( 0 C) γ (kg/m 3 ) 0 760,00 5,00,55 0,8 690,60. 9,80,34 0, 76,03 4,35,38 0,9 68,30. 9,5,30 0, 74,4 3,70,0 674,08. 8,50, 0,3 733,34 3,05,906 598,0.,00,0068 0,4 74,63,40,79 3 55,77-4,50 0,9094 0,5 76,00,75,677 4 46,4 -,0 0,893 0,6 707,45,0,564 5 405,07-7,5 0,7363 0,7 698,99 0,45,45 69,63-56,5 0,3639.. Aerul umed Aerul conţne apă, în una sau ma multe stăr, ş anume: - starea gazoasă (vapor); - starea lchdă (pcătur); - starea soldă (crstalzată sau amorfă) - gheaţa. În funcţe de canttatea de apă pe care o conţne, aerul umed poate f : - nesaturat; - saturat; - suprasaturat. 6
Prncpal parametr ce caracterzează aerul în tehnca ventlăr ş condţonăr sunt: temperatura, umdtatea, greutatea specfcă, căldura specfcă, entalpa.... Temperatura Estă tre temperatur care caracterzează aerul umed ş anume: temperatura termometrulu uscat (t) - este temperatura ndcată de orce termometru precs care nu este nfluenţat de radaţ termce în tmpul măsurător. temperatura termometrulu umed (t ) este temperatura ndcată de un termometru obşnut al căru rezervor cu mercur este înfăşurat în pânză îmbbată cu apă; ea este temperatura de saturaţe adabatcă sau temperatura lmte de răcre a aerulu. temperatura punctulu de rouă (t r ) este temperatura la care presunea vaporlor dn aerul umed, având o anumtă temperatură ş un anumt conţnut de umezeală, răct zobar, devne egală cu presunea lor de saturaţe; ea reprezntă temperatura de la care începe condensarea vaporlor de apă la răcrea zobară a aerulu umed.... Umdtatea În tehnca ventlăr, vapor de apă conţnuţ în aerul atmosferc prezntă un nteres deosebt, deoarece canttatea lor nfluenţează foarte mult propretăţle fzce ale amesteculu de gaze. La o anumtă temperatură ş presune barometrcă, conţnutul de vapor de apă într-un klogram de aer nu poate depăş o anumtă lmtă, care reprezntă canttatea de vapor de apă ce saturează aerul. La depăşrea aceste lmte, surplusul de vapor de apă trec în stare lchdă (se condensează), formând ceaţa. La presune barometrcă constantă, canttatea de vapor de apă necesară saturăr aerulu creşte o dată cu creşterea temperatur aerulu. La temperatură constantă, canttatea de vapor ce saturează aerul scade cu creşterea presun barometrce. Umdtatea aerulu este caracterzată prn următoarele elemente prncpale: conţnutul de umdtate (), umdtatea absolută (a) ş umdtatea relatvă (ϕ). Pentru defnrea acestor mărm se defneşte ma întâ presunea 7
barometrcă: Presunea barometrcă (p) a aerulu umed reprezntă suma presunlor parţale a aerulu uscat (p a ) ş a vaporlor de apă ( p v ): p p a + p v [mm Hg] (.) Conţnutul de umdtate () sau raportul de amestec reprezntă greutatea în grame a vaporlor de apă conţnuţ în aerul umed, raportată la kg de aer uscat; această mărme se poate determna cu relaţa: m p v v 6 [g/kg], (.) m p p a relaţe în care: m v este masa vaporlor de apă; m a este masa de aer uscat. Atunc când vapor de apă saturează aerul, conţnutul de umezeală devne mam ş se notează cu s. Umdtatea absolută (a) sau concentraţa vaporlor este greutatea în grame a vaporlor de apă conţnuţ într-un metru cub de aer umed sau: v m v 3 a [g/m ], (.3) V unde : V este volumul aerulu umed, în m 3. Umdtatea absolută se poate măsura prn greutatea specfcă a vaporlor de apă dn aerul umed. Dacă vapor de apă saturează aerul, umdtatea absolută devne mamă ş se notează cu a s. Umdtatea relatvă (ϕ) este raportul dntre umdtatea absolută (a) a aerulu umed ş umdtatea absolută mamă la saturaţe (a s ), la aceeaş temperatură ş la aceeaş presune barometrcă, adcă: a ϕ 00 [%]. (.4) a s 8
În practcă se poate admte cu sufcentă eacttate că umdtatea relatvă este raportul dntre presunea vaporlor conţnuţ de aerul umed (p v ) ş presunea lor de saturaţe (p s ), adcă: p ϕ v 00 [%]. (.5) p s De asemenea, cu apromaţe, umdtatea relatvă poate f eprmată ş prn raportul dntre conţnutul de umdtate dn aerul umed () ş conţnutul mam de umdtate la saturaţe ( s ): ϕ 00 [%]. (.6) s Umdtatea relatvă poate vara între 0 % ş 00 %...3. reutatea specfcă Aerul umed are o greutate specfcă (γ) ma mcă decât cea a aerulu uscat, după cum reese dn relaţa: ϕ p s 3 γ γ a 0,09 [kg/m ], (.7) T unde: T temperatura absolută; γ a greutatea specfcă a aerulu uscat, care se poate calcula cu epresa:,93 3 γ a [kg/m ], (.8) + t 73 în care:,93 este greutatea unu metru cub de aer uscat la temperatura de 0 0 C...4. Căldura specfcă Pentru temperatur sub 00 0 C, căldura specfcă a aerulu uscat, la presune constantă, poate f consderată: c pa 0,4 [kcal/kg grd]. 9
De asemenea, căldura specfcă a vaporlor de apă la presune constantă se poate consdera: c pv 0,46 [kcal/kg grd]. epresa: Căldura specfcă a amesteculu de aer uscat ş vapor de apă rezultă dn c pu cpa + cpv 0,4 + 0,46 000 000 [kcal/kg grd] (.9) + + 000 000 ar raportată la aerul uscat este: c pu c pa + cpv 0,4 + 0,46 [kcal/kg grd] (.0) 000 000..5. Entalpa (conţnutul de căldură) În ceea ce prveşte entalpa, se defnesc tre valor dstncte ale acestea ş anume: Entalpa specfcă a aerulu uscat ( a ) este creşterea conţnutulu de căldură a untăţ de masă de aer în transformarea acestua de la temperatura de 0 0 C până la temperatura dată t, sub presune constantă, adcă: a c pa t 0,4 t [kcal/kg]. (.) Entalpa specfcă a vaporlor de apă ( v ) - este creşterea conţnutulu de căldură a untăţ de masă a vaporlor de apă saturaţ în transformarea acestora de la 0 0 C până la temperatura dată t, sub presune constantă, adcă: v c pv t + l v 0,46 t + 597 [kcal/kg]. (.) unde: c pv este căldura specfcă a vaporlor de apă, în kcal/kg grd. l v căldura latentă de vaporzare, în kcal/kg. 30
Entalpa totală a aerulu umed () raportată la un kg de aer uscat rezultă dn însumarea algebrcă a entalplor componentelor amesteculu compus dntrun kg de aer uscat ş dn /000 kg de vapor de apă, adcă: cpa t + (cpv t + l v ) 0,4 t + (0,46 t + 597), [kcal/kg] (.3) 000 000..6. Tabele de aer umed În calculele prvnd aerul umed se folosesc tabele cu date fzce ale aerulu umed, tab..4, tab..5. Temperatura [t] Tab..4. Date fzce pentru aer m 3 de aer uscat la 0 0 C va la t 0 C va f reutatea [kg/m 3 f la t 0 C la 0 0 C ] [m 3 ] [m 3 ] Tensunea vaporlor de apă [mmhg] Conţnutul de umdtate la saturaţe () [g/kg] aer uscat Conţnutul de căldură la saturaţe ( s ) [kcal/kg] -0,396 0,97,079 0,77 0,63-4,43-9,394 0,930,075 0,85 0,70-4,5-8,385 0,934,07 0,94 0,77-3,87-7,379 0,938,066,03 0,85-3,58-6,374 0,94,06,3 0,93-3,9-5,368 0,945,058,4,0-3,0-4,363 0,949,054,36, -,7-3,358 0,95,050,49, -,40 -,353 0,956,040,63,36 -,09 -,348 0,959,04,78,46 -,78-0,34 0,963,038,95,60 -,45-9,337 0,967,034,3,75 -,3-8,33 0,97,030,3,9-0,79-7,37 0,974,06,53,08-0,45-6,3 0,978,03,76,7-0,0-5,37 0,98,09 3,0,47 +0,6-4,3 0,985,05 3,8,69 0,64-3,308 0,989,0 3,57,96,03 -,303 0,993,007 3,88 3,9,4 -,98 0,996,004 4, 3,47,8 0,93,000,000 4,58 3,78,5,88,004 0,996 4,93 4,07,66,84,007 0,993 5,9 4,37 3,08 3,79,0 0,989 5,69 4,70 3,5 4,75,05 0,986 6,0 5,03 3,96 5,70,08 0,98 6,54 5,40 4,4 6,65,0 0,979 7,0 5,79 4,90 3
Temperatura [t] reutatea [kg/m 3 ] m 3 de aer uscat la 0 0 C va f la t 0 C [m 3 ] la t 0 C va f la0 0 C [m 3 ] Tensunea vaporlor de apă [mmhg] Conţnutul de umdtate la saturaţe () [g/kg] aer uscat Conţnutul de căldură la saturaţe ( s ) [kcal/kg] 7,6,06 0,975 7,5 6, 5,40 8,56,09 0,97 8,05 6,65 5,90 9,5,033 0,968 8,6 7,3 6,43 0,48,037 0,965 9, 7,63 6,97,43,040 0,96 9,84 8,5 7,53,39,044 0,958 0,5 8,75 8,4 3,35,048 0,955,3 9,53 8,74 4,30,05 0,95,99 9,97 9,36 5,6,055 0,948,79 0,6 9,98 6,,059 0,945 3,63,4 0,7 7,7,06 0,94 4,53,,4 8,3,066 0,938 5,48,9, 9,09,070 0,935 6,48 3,9,9 0,05,073 0,93 7,53 4,7 3,8,0,077 0,99 8,65 5,6 4,6,97,08 0,95 9,83 6,6 5,3 3,93,084 0,9,07 7,7 6, 4,89,088 0,99,38 8,8 7, 5,85,09 0,96 3,76 0,0 8, 6,8,095 0,93 5,,4 9, 7,77,099 0,90 6,74,6 0, 8,73,03 0,907 8,53 4,0,3 9,69,06 0,904 30,04 5,6,5 30,65,0 0,90 3,8 7, 3,8 3,6,4 0,898 33,70 8,8 5,0 3,57,7 0,895 35,66 30,6 6,3 33,54, 0,89 37,73 3,5 7,7 34,50,5,5 39,90 34,4 9, 35,46,8,8 4,8 36,6 30,8 36,4,3,3 44,56 38,8 3,4 37,39,36,36 47,07 4, 34 38,35,39,39 49,69 43,5 35,7 39,3,43,43 5,44 46,0 37,6 40,8,47,47 55,3 48,8 39,6 4,4,50,50 58,34 5,7 4,6 4,,54,54 6,50 54,8 43,7 43,7,58,58 64,80 58,0 45,9 44,4,6,6 68,6 6,3 48,3 45,0,65,65 7,88 65,0 50,8 46,07,69,69 75,65 68,9 53,4 47,03,7,7 79,60 7,8 56, 48,00,76,76 88,7 77,0 59 49,096,80,80 88,0 8,5 6, 50,093,83,83 9,5 86, 65,3 55,076,0 0,83 8,00 4,0 84, 3
Temper a-tura [t] reutatea [kg/m 3 ] m 3 de aer uscat la 0 0 C va f la t 0 C [m 3 ] la t 0 C va f la 0 0 C [m 3 ] Tensunea vaporlor de apă [mmhg] Conţnutul de umdtate la saturaţe () [g/kg] aer uscat Conţnutul de căldură la saturaţe ( s ) [kcal/kg] 60,060,0 0,80 49,4 5 09 65,044,38 0,808 87,5 04 43 70,09,57 0,796 33,7 76 90 75,04,7 0,784 89, 38 58 80,000,93 0,773 355, 545 363 85 0,986,3 0,763 433,6 38 545 90 0,973,330 0,75 55,8 400 9 95 0,959,348 0,74 633,9 30 05 00 0,947,367 0,73 760 - - Tab..5 reutatea specfcă γ (kg/m 3 ), a aerulu umed la presunea de 760 torr Tempe- Umdtatea relatvă ϕ [%] ratura t [ 0 C] 0 0 0 30 40 50 60 70 80 90 00 0,93,93,9,9,9,9,9,9,9,9,90,89,89,88,88,88,88,88,87,86,86,85,84,84,83,83,83,83,83,8,8,8,8 3,80,79,79,79,79,78,78,78,77,77,76 4,75,75,74,74,74,74,74,73,73,7,7 5,7,70,69,69,69,69,69,68,68,67,67 6,65,65,64,64,64,64,64,63,63,63,6 7,6,6,60,60,60,59,59,58,58,58,57 8,56,56,55,55,55,54,54,53,53,53,5 9,53,5,5,5,5,50,49,48,48,48,47 0,48,47,47,46,46,45,44,44,43,43,4,44,43,4,4,4,40,39,39,38,37,37,39,38,38,37,37,36,35,34,34,33,33 3,35,34,33,3,3,3,30,9,9,8,8 4,30,9,9,8,7,7,6,5,4,3,3 5,6,5,5,4,3,,,0,9,8,8 6,,,0,9,8,7,7,6,5,4,3 7,7,6,5,4,3,,,,0,09,08 8,3,,,0,09,09,08,07,06,05,04 9,08,08,07,06,05,04,03,0,0,00,99 0,05,04,03,0,00,99,98,97,96,95,94,00,99,98,97,96,95,94,93,9,90,89,97.95,94,93,9,9,90,89,87,86,85 3,93.9,90,89,88,86,85,84,8,8,80 4,89,87,86,84,83,8,8,79,78,76,75 5,85,83,8,80,79,77,76,74,73,7,70 33
Tempe Umdtatea relatvă ϕ [%] ratura t [ 0 C] 0 0 0 30 40 50 60 70 80 90 00 6,8,79,78,76,75,73,7,70,68,66,65 7,77,75,74,7,70,69,67,65,63,6,60 8,73,7,70,68,66,64,63,6,59,57,56 9,69,67,65,63,6,60,58,56,54,5,5 30,65,6,6,59,57,56,54,5,50,48,46 3,6,59,57,55,53,5,49,47,45,43,4 3,57,55,53,5,49,47,44,43,4,38,36 33,53,5,49,47,45,4,40,38,36,34,3 34,50,47,45,43,4,38,36,34,3,30,7 35,46,43,4,39,36,34,3,9,7,5, 36,4,39,37,34,3,30,7,5,,0,7 37,38,35,33,30,8,5,,0,7,5, 38,35,3,9,6,4,,8,5,3,0,07 39,3,8,5,,0,6,3,0,08,05,0 40,8,5,,9,6,,09,06,03,00,097 4,4,,8,4,,07,04,0,098,095,09 4,,7,4,0,07,03,00,096,093,090,086 43,7,3,0,06,0,098,095,09,088,085,08 44,4,0,06,0,098,094,09,087,083,079,075 45,0,06,03,098,094,090,086,08,078,074,070 46,07,03,099,094,090,088,08,078,073,069,065 47,03,099,095,090,086,08,077,073,068,064,060 48,00,095,09,086,08,077,073,068,064,059,055 49,096,09,087,08,078,073,068,063,059,054,050 50,093,088,083,078,073,068,064,059,054,049,044..7. Dagrama - pentru aerul umed Calculele refertoare la varaţle de stare ale serulu umed se efectuează cu dagrama I- a aerulu umed (fg..). La o anumtă presune barometrcă, de obce 760 mm Hg, această dagramă stableşte grafc relaţle dntre următor cnc parametr a aerulu umed: t (temperatura termometrulu uscat, în C), (conţnutul de umezeală, în g/kg de aer uscat), (conţnutul de căldură, în kcal/kg de aer uscat), ϕ (umdtatea relatvă, în %) ş p v (presunea parţală a vaporlor de apă conţnuţ în aerul umed, în mm Hg). Dagrama I- (fg..) este trasată în coordonate oblce. Pe aa abscselor ON sînt trecute valorle, ar pe aa ordonatelor OI, valorle entalpe ş a aerulu umed la aceeaş presune barometrcă. 34
Fg... Dagrama I- pentru aerul umed. 35
Aa abscselor face cu aa ordonatelor un ungh, care de obce se a de 35 ; pentru a îmbunătăţ trasarea curbelor de umdtate relatvă constantă. Dreptele cst. sunt paralele cu abscsa ON. Pentru reducerea dmensunlor dagrame, aa abscselor nu se fgurează, valorle trecându-se pe o dreaptă aulară ON, perpendculară pe aa ordonatelor. Fg... Parametr aerulu în dagrama I- Izotermele sunt reprezentate prn drepte (aproape paralele), care se întâlnesc într-un punct stuat pe prelungrea drepte aulare ON', în stânga dagrame. Curbele ϕ cst. au ca bază curba de saturaţe a aerulu ϕ 00%, care împarte dagrama în două zone: deasupra - zona amesteculu de aer ş de vapor de apă (aer nesaturat), ar dedesubt - zona de ceaţă, adcă a amesteculu de apă (ceaţă) ş de aer în stare de suprasaturaţe. În partea de jos a dagrame sunt trecute valorle presun parţale a vaporlor de apă p v. Sub curba de saturaţe ϕ 00%, zotermele îş schmbă 36
drecţa după drepte foarte apropate de dreptele cst. (zoterme de ceaţă). Un punct I dn dagrama I- (fg..) reprezntă o anumtă stare a aerulu umed, defntă prn parametr lu,, t, ϕ, precum ş prn presunea parţală a vaporlor de apă p v. Cunoscând do dntre parametr, punctul reprezentatv al stăr aerulu este defnt. Temperatura t a punctulu U stuat la ntersecţa drepte l cst, cu curba ϕ 00% reprezntă temperatura termometrulu umed a aerulu de stare. Punctul τ stuat la ntersecţa cst. cu curba ϕ 00% reprezntă punctul de rouă corespunzător aerulu umed de stare. Eemplu. Cunoscând t 8 C ş ϕ 60%, starea aerulu este defntă în dagrama I- prn punctul de ntersecţe a zoterme t 8 C cu curba ϕ 60%; de ac rezultă celalţ parametr, ş anume: 5,5 kcal/kg; 4,4 g/kg ş p v 7,0 mm Hg. De asemenea, se găseşte temperatura umedă t', C ş temperatura punctulu de rouă t τ 9,9 C. Scara unghulară. Varaţa stăr aerulu umed în procesele de schmb de căldură ş umdtate poate f uşor reprezentată ş urmărtă cu ajutorul scăr unghulare trasate pe margnea dagrame I-. Dacă aerul cu starea nţală reprezentată în dagrama I- (fg..3) prn punctul este adus la starea fnală, aceasta se poate realza prn modfcarea entalpe de la la ş a conţnutulu de umdtate de la la, dec cu preluare sau cu cedare de căldură ş umdtate. Varaţa stăr aerulu în acest caz se eprmă prn raportul de termoumdtate: 000 Δ ε Δ [kcal/kg] (.4) 000 care determnă în dagrama I- lna procesulu de schmbare a stăr aerulu (raza procesulu). Valorle lu ε sunt trecute în dagrama I- sub forma unor fasccule de drepte care pornesc dn orgnea aceste dagrame ( 0, 0). Eemplu. Aerul de stare având 3 g/kg ş 5 kcal/kg prea căldura ş umdtatea, ajungând la starea cu 8 g/kg ş kcal/kg. Raportul de termoumdtate va f: 000 Δ 000 ( 5) ε 00 Δ 8 3 37
dec evoluţa procesulu aerulu în dagrama I- va urmăr dreapta -, paralelă cu drecţa ε 00 a scăr unghulare. ε + I kcal/kg t t ϕ ϕ ε 000 ϕ 00% Δ Δ 0 ε - ε 0 g/kg Fg..3. Scara unghulară în dagrama I- În general, procesul schmbăr stăr aerulu în dagrama I- poate decurge după orcare drecţe, în funcţe de caracterul procesulu de preluare sau de cedare de căldură ş umdtate. Dn punct de vedere al valorlor ε dagrama I- poate f împărţtă în patru zone (fg..4) lmtate de dreptele cst. ş cst. La procesele AB sau AC, ce au loc după cst, valoarea raportulu de termoumdtate va f: 000 Δ 0 ε 0, (.5) Δ Δ La procesele AD, ce au loc pentru cst, cu scăderea entalpe, Δ 0 ş Δ < 0, rezultă valoarea: 000 Δ ε 0 (.6) 38
ar la procesele AE, pentru cst, cu creşterea entalpe, 0 ş Δ > 0, rezultă valoarea: 000 Δ ε 0 + (.7) Orce proces dn zona I (BAE) se produce cu creşterea entalpe (Δ > 0) ş cu creşterea conţnutulu de umezeală (Δ > 0), dec va decurge după ε > 0. Procesele dn zona II (EAC) vor decurge după ε < 0, deoarece Δ > 0 ş Δ < 0. În zona III (CAD), procesele decurg după ε > 0, deoarece Δ < 0 ş Δ < 0, ar în zona IV (DAB), după ε < 0, deoarece Δ < 0 ş Δ > 0. I [kcal/kg] ε < 0..II ε + I.ε > 0 A ϕ 00% III.ε > 0 IV ε < 0 Fg..4 Zonele dagrame I- cst. ε 0 cst. ε -.3. Schmbăr de stare ale aerulu în dagrama I-.3.. Amestecul a două debte de aer Dn amestecul a două debte de aer ş cu caracterstcle, ş, va rezulta un volum de aer de stare cu parametr, vez fg..5. Pentru acest amestec se poate scre ecuaţa de blanţ termc ş masc: + (.8) + (.9) 39
Pentru blanţul de umdtate se poate scre relaţa: +. (.0) Pornnd de la ecuaţle (.8 -.0), prn împărţre la rezultă: + + (.) ş în contnuare, dacă se notează cu n raportul de amestec, n, rezultă: n. (.) Dacă se notează cu m ş cu m lungmea segmentelor ş, ş dacă vom consdera asemănarea trunghurlor (,,) ş (,, ) rezultă: ' '' m m ş conform (.) vom avea: n m m (.3) O relaţe smlară rezultă ş dn blanţul de umdtate, folosnd asemănarea trunghurlor (,, ) ş (,, ): n m m (.4) Parametr amesteculu se pot determna dn relaţle (.8), (.0): [g/kg]. n n + + + + (.5) [kcal/kg]. n n + + + + (.6) Concluza este că punctul care reprezntă starea aerulu amestecat 40
împarte segmentul - în părţ nvers proporţonale cu debtele de aer ce se amestecă, adcă: segmentul ( ) segmentul ( ) m m n (.7) t t I kcal/kg t ϕ m ϕ m ϕ ϕ 00% t t I kcal/kg ϕ ϕ 00% t cst. ϕ cst. t g/kg Fg..5. Amestecul aerulu în dagrama I- g/kg Fg..6. Amestecul aerulu în dagrama I- în zona de ceaţă Dacă punctul de amestec se găseşte în zona de ceaţă, sub curba de saturaţe, (fg..6), o parte dn vapor de apă (Δ) se vor condensa, ar punctul de stare a aerulu saturat amestecat se va găs în, stuat la ntersecţa zoterme de ceaţă t curba ϕ 00%. Deoarece zoterma de ceaţă este foarte apropată de dreapta cst, practc se poate consdera că starea aerulu saturat provent dn amestec se găseşte la ntersecţa drepte cu curba de saturaţe, în punctul, foarte apropat de. Conţnutul de umdtate al amesteculu în acest caz se poate determna cu relaţa: + n Δ - Δ [g/kg]. (.8) + n ' 4
Eemplu: Se amestecă debtul de aer. 000 kg/h având parametr kcal/kg ş,3 g/kg cu un debt de aer. 300 kg/h având parametr kcal/kg ş 9 g/kg. Să se determne parametr amesteculu. obţne: 300 Se determnă n. Se aplcă relaţle precedente pentru ş ş se 600 + 600,3 + 300 9,3 + 9 6,4 600 300 + + + + 600 + 300 + 8 + 600 + 300 + [g/kg]. [kcal/kg]. Aceleaş rezultate se obţn ş grafc, utlzând dagrama I-. Eemplu: Se amestecă debtul de aer. 4800 kg/h având parametr -4,5 kcal/kg ş 0,6 g/kg cu un debt de aer. 400 kg/h având parametr 9,4 kcal/kg ş 7,5 g/kg. Se cere să se determne parametr amesteculu. Se determnă raportul 400 n 4800. Dn relaţa pentru se obţne: 4,5 + 9,4 0,34 + [kcal/kg]. Pentru determnarea lu, se cteşte ma întâ pe dagrama I- valoarea Δ (canttatea de vapor ce condensează), după care se aplcă relaţa lu. 0,6 + 7,5 ' - 0,4,5 [g/kg]. + Aceleaş rezultate se obţn utlzând numa dagrama I-..3.. Încălzrea aerulu. Aerul de stare, încălzt cu suprafeţe calde-uscate (bater de încălzre) îş măreşte temperatura ş entalpa, conţnutul său de umdtate rămânând constant. În dagrama I-, evoluţa aerulu încălzt se reprezntă prn dreapta - după cst. (fg..7). Debtul de căldură absorbtă pentru încălzrea a kg de aer, de la starea la starea va f: q Δ [kcal/kg] (.9) 4
ar pentru debtul de aer va f: Q ( ) Δ [kcal/kg] (.30) I [kcal/kg] t t ϕ ϕ ϕ 00% I [kcal/kg] t t 3 t 3 t τ t 3 τ ϕ 00% 3 3 τ t, [g/kg] Fg..7. Încălzrea aerulu în dagrama I-,3 [g/kg] Fg..8. Răcrea aerulu în dagrama I- Se şte că pentru trasarea zotermelor se poate folos relaţa: I 0,4 t + (0,44 t + 597,3). (.3) Ţnând cont de această relaţe, rezultă pentru debtul de căldură Q relaţa: Q [0,4 t + (0,44 t + 597,3) - 0,4 t - (0,44 t + 597,3)] (0,4 + 0,44 )(t - t ). (.3) Pentru procesele de încălzre, care în tehnca ventlăr se produc pentru aer cu conţnut de umdtate mc, termenul 0,44 (t - t ) se poate neglja. Rezultă dec pentru debtul de căldură relaţa: Q 0,4 (t - t ). (.33) 43
Dacă se cunoaşte debtul de aer, ş temperatura nţală a aerulu t, se poate calcula temperatura fnală a aerulu încălzt cu relaţa: Q t + (.34) (0,4 + 0,44 ) t sau ţnând cont de preczărle de ma sus, vom avea forma smplfcată Q t + (.35) 0,4 t.3.3. Răcrea aerulu Aerul poate f răct fe prn utlzarea une bater de răcre prn care crculă un flud cu temperatură scăzută, fe prn trecerea lu prn camera de pulverzare a ape. De obce, odată cu răcrea aerulu se obţne ş uscarea lu, adcă reducerea conţnutulu de umezeală. La utlzarea baterlor de răcre, în funcţe de temperatura suprafeţe de răcre, se deosebesc două cazur: Cazul. Aerul de stare (fg..8) este trecut peste o suprafaţă rece cu temperatura t ma mcă decât temperatura punctulu de rouă t τ ; în acest caz, o parte dn vapor de apă conţnuţ de el se condensează pe pereţ bater rezultând uscarea aerulu (evoluţa aerulu având loc după drecţa -). Practc, starea fnală a aerulu nu ajunge până în punctul c se opreşte într-un punct, a căru temperatură t > t. Cazul. Aerul de stare (fg..8) este trecut peste o suprafaţă rece (uscată) cu temperatura t 3 ma mare decât temperatura punctulu de rouă t τ. Evoluţa aerulu se produce după drecţa -τ adcă, după cst., până într-un punct 3 a căru temperatură t 3 > t ; în acest caz, răcrea aerulu nu este însoţtă de uscare. Răcrea cu ploae de apă se tratează în contnuare..3.4. Varaţa stăr aerulu în contact cu apa. Evoluţa stăr aerulu trecut prntr-o ploae de apă de temperatură constantă t a poate f reprezentată în dagrama I- (fg..9) prntr-o dreaptă ce 44
uneşte punctul de stare nţală a aerulu I cu punctul de pe curba de saturaţe, corespunzător temperatur ape (t a ). Practc starea fnală a aerulu nu va ajunge până la saturaţe în c până într-un punct, stuat pe dreapta -. Pozţa punctulu depnde de gradul de stropre a aerulu cu apă, de durata contactulu dntre aer ş apă, de fneţea pulverzăr, de vteza de mşcare a aerulu etc. I [kcal/kg] t t t ϕ ϕ ϕ 00% t t t τ I [kcal/kg] 7 O 6 t cst. 5 4 3 τ ϕ 00% cst. cst. [g/kg] [g/kg] Fg..9.Varaţa stăr aerulu în contact cu apa de temperatură constantă Fg..0.Varaţle de stare ale aerulu în contact cu apa În funcţe de temperatura ape pulverzate (t a ) ş de temperatura punctulu de rouă, (t ), temperatura umedă t ş temperatura uscată a aerulu ce trece prn ploaa de apă (punctul 0), se deosebesc şapte cazur dferte de schmb de căldură ş umezeală între aer ş apă. În fg..0 ş tab..6 se arată aceste procese cu caracterstcle lor. Dntre aceste procese două sunt utlzate curent la nstalaţle de condţonare a aerulu, ş anume: umdfcarea adabatcă (cazul 4) ş răcrea cu uscarea aerulu (cazul 7)..3.4.. Umdfcarea adabatcă a aerulu Umdfcarea adabatcă a aerulu se obţne prn recrcularea ape pulverzate. În acest proces, în cadrul schmbulu de căldură ş umezeală dntre aer ş apă, căldura pentru evaporarea ape este dată eclusv de către aer ş apo 45
este luată dn nou de acesta o dată cu vapor de apă absorbţ sub formă de căldură latentă de vaporzare. cazul Temperatura ape (t a ) Tab..6. Varaţle de stare ale aerulu în contact cu apa Drecţa procesulu (ε) Varaţa parametrlor aerulu t Observaţ t a > t v < ε < Umdfcare cu încălzre t a t ε v --- Umdfcare zotermcă 3 t > t a > t v > ε > 0 Umdfcare cu răcre (cu creşterea entalpe) 4 t a t ε t a 0 --- Umdfcare adabatcă 5 t > t a > t τ - < ε < 0 Umdfcare cu răcre (cu scăderea entalpe) 6 t a t τ ε - --- Răcre la cst. 7 t a < t τ ε < Răcre ş uscare - parametrul scade; --- - parametrul este constant; - parametrul este constant. Dacă Δ 000 v este surplusul de vapor de apă preluat de aer, Δ l 000 v este canttatea de căldură cedată de aer pentru evaporarea aceste canttăţ de apă, l v fnd căldura latentă de vaporzare. Aerul prea vapor de apă cu căldura lor latentă Δ (l 000 Δ l 000 v + t ). a v ş cu conţnutul de căldură al ape Varaţa entalpe aerulu va f: Δ t 000 a ; respectv prea Δ Δ Δ Δ (l v + t a ) l v t a, (.36) 000 000 000 ar valoarea raportulu de termoumdtate va f: 000 Δ ε t a, [kcal/kg] (.37) Δ Procesul de umdfcare adabatcă a aerulu decurge în dagrama I- după drecţa ε t a, respectv dreapta - (vez fg..). Dn cauza valor relatv mc 46
a temperatur ape, în practcă se consderă procesul decurgând după cst. Procesul de umdfcare adabatcă se duce până la ϕ 90-95 %, pentru a nu se măr, peste lmtele economce, canttatea de apă pulverzată. I [kcal/kg] t ϕ ϕ 00% t t ε t a Fg...Umdfcarea adabatcă a aerulu [g/kg].3.4.. Răcrea cu uscarea aerulu Aceasta se poate obţne prn trecerea acestua prntr-o ploae de apă cu t a < t s (vez tab..7, cazul 7). Evoluţa procesulu în dagrama I/ poate f consderată smlară cu răcrea obţnută cu ajutorul baterlor de răcre, adcă (vez fg..8) după drecţa - cu starea fnală τ, t fnd în acest caz temperatura ape de răcre..3.4.3. Umdfcarea aerulu cu abur saturat. Umdfcarea aerulu se poate obţne ş prn njectarea de abur saturat în aer. În acest caz, varaţa entalpe aerulu Δ, care prea Δ kg de abur este Δ v Δ; rezultă Δ ε v, [kcal/kg] (.38) Δ Evoluţa aerulu în dagrama I- se produce după drecţa ε v 640 kcal/kg sau după dreapta - dn fg.., foarte apropată de zoterma t. 47
.3.5. Uscarea aerulu. cşorarea conţnutulu de umezeală a aerulu se poate obţne ş prn substanţe hgroscopce (SO, Al O. etc.). Cu apromaţe, procesul de varaţe a stăr aerulu se desfăşoară în dagrama I- după cst., adcă evoluţa - dn fg..3. I [kcal/kg] ϕ ϕ 00% I [kcal/kg] ϕ t t ε 640 t t ϕ ϕ 00% cst. [g/kg] [g/kg] Fg...Umdfcarea aerulu cu abur saturat Fg..3. Uscarea aerulu cu substanţe hgroscopce 48