Kurutma Tekniği. Nemli Havanın Tanımı

Transkript

1 Kurutma Tekniği Nemli Havanın Tanımı

2 Kurutucu Akışkanın (Nemli havanın) Termodinamik Tanımı Kuru hava: İçerisinde su buharı bulunmayan hava. Atmosferik hava: Kuru hava ve su buharının olduğu hava

3 Kurutucu Akışkanın Termodinamik Tanımı Kısmi Basınç Yasası P v=r T P Toplam =P atm =p a (Kuru hava) +p v (su buharı)

4 Özgül ve Bağıl nem Özgül Nem (ω,yada H, Y) : Göz önüne alınan nemli hava içindeki su buharı kütlesinin kuru hava kütlesine oranına mutlak veya özgül nem denir. Bağıl Nem (φ,yada H s ) : Havadaki su buharı miktarının, aynı sıcaklıkta havada. bulunabilecek en çok su buharı miktarına bağıl nem adı verilir. (Havanın ne kadar nem alabileceğinin bir ölçüsüdür.)

5 Özgül ve Bağıl nem Özgül ve Bağıl nem arasındaki ilişki

6 Entalpi Kuru havanın entalpisi: -10 ile 50 C arasındaki uygulamalarda hava mükemmel gaz olarak kabul edilerek c p değeri % 0,2 lik hata ile 1,005 kj/kgk olarak alınabilir. Referans sıcaklığı 0 C kabul edilerek, yazılabilir. h kuru hava =c p T ve h kuru hava =c p T (kj/kg) Havadaki su buharının entalpisi: Su buharı bu koşullarda mükemmel gaz olarak kabul edilirse entalpisi sadece sıcaklığın fonksiyonu olup, aynı sıcaklıktaki doymuş su buharının entalpisine eşit olarak alınabilir. h v (T, düşük P) h g (T) (kj/kg)

7 Toplam Entalpi Kuru hava ile su buharından meydana gelen atmosferik havanın toplam entalpisi, kuru hava ile su buharının entaplilerinin toplamına eşittir.

8 Çiğ Noktası Sıcaklığı (T çn ) Hava sabit basınçta soğutulduğu zaman yoğuşmanın başladığı sıcaklığa çiğ noktası sıcaklığı denir.

9 Adyabatik Doyma (T ady ) ve Yaş Termometre Sıcaklıkları (T yt ) : Aşağıdaki açık sistemde doymamış hava (T 1, φ 1, ω 1 ) suyun üzerinden geçer. Bu akış sırasında bir miktar su buharlaşarak havaya karışır, havanın nemi artar, sıcaklığı ise azalır. Çünkü suyun gizli buharlaşma ısısının bir bölümü havadan sağlanmaktadır. Eğer kanal yeterince uzunsa hava kanaldan doymuş olarak (φ 2 = %100) ve adyabatik doyma sıcaklığında (T 2 ) çıkar.

10 Adyabatik Doyma (T ady ) ve Yaş Termometre Sıcaklıkları (T yt ) : Bu sistemde Q = 0, W = 0, PE (potansiyel enerji) ve KE (kinetik enerji) değişimleri ihmal edildiğinde, termodinamiğin I. yasası yani enerjinin korunumu denkleminden;

11 Adyabatik Doyma (T ady ) ve Yaş Termometre Sıcaklıkları (T yt ) : Yaş Termometre Sıcaklığı (T yt ) : Uygulama açısından daha elverişli bir yöntem termometrenin ucuna ıslak pamuk bağlayarak sıcaklık ölçümüdür. Bu şekilde ölçülen sıcaklık yaş termometre sıcaklığı diye adlandırılır. Bu yöntemin de dayandığı temel ilke adyabatik doyma sıcaklığı ile aynıdır. Bu sebepten atmosferik basınçta adyabatik doyma sıcaklığı ile yaş termometre sıcaklığı birbirine eşit kabul edilebilir. Kuru Termometre Sıcaklığı (T) : Havanın içindeki nemin ve güneş radyasyonunun etkisi olmaksızın herhangi bir termometre, termo eleman veya bir sıcaklık ölçerle ölçmüş olduğumuz sıcaklığa kuru termometre sıcaklığı denir.

12 Yaş Termometre Sıcaklığının Önemi

13 Bir hava su karışımı için Psikometri bağıntıları FORMÜLLER VE ÖRNEK UYGULAMA DEFTERDE

14 Psikrometrik diyagram

15 Psikrometrik diyagram

16 İklimlendirme Duyulur ısıtma (ω=sabit) Bu sistemlerde hava sıcak bir akışkanın bulunduğu boruların veya direnç tellerinin üzerinden geçirilerek ısıtılır. Havadaki nem miktarı değişmez, özgül nem sabit kalır. Sıcaklık artar, bağıl nem azalır.

17 İklimlendirme Duyulur soğutma (ω=sabit) Hava içinden soğutucu akışkan geçen borular üzerinden akarak soğur. Duyulur ısıtma da olduğu gibi havadaki nem miktarı değişmez, özgül nem sabit kalır. Sıcaklık azalır, bağıl nem artar.

18 İklimlendirme Nemlendirme ve ısıtma Duyulur ısıtmadaki bağıl nemin azalmasıından dolayı ortaya çıkan problemler, ısıtılan havayı nemlendirerek ortadan kaldırılır.

19 İklimlendirme Soğutma ve nem alma Duyulur soğutma esnasında havanın bağıl nemi artar. Su buharı miktarını azaltmak için hava çiğ noktası sıcaklığının altına kadar soğutulur. Böylece hava içindeki su yoğuşarak alınır.

20 İklimlendirme Evaporatif (Buharlaştırmalı) soğutma Su buharlaşırken buharlaşma gizli ısısı su kütlesinden ve çevre havadan sağlanır.bunun sonucu olarak hem su hem de hava soğur.bu yöntem yüzyıllardan beri içme suyunu soğutmak için kullanılmıştır. Sıcak,kuru bir günde bahçenin sulandığı zaman daha serin olduğu dikkatinizi çekmiştir. Bunun nedeni suyun buharlaşırken çevreden ısı almasıdır.

21 İklimlendirme Hava akışlarının adyabatik olarak karıştırılması Karıştırma işlemi sırasında çevreye olan ısı geçişi genellikle azdır,bu nedenle işlem adyabatik kabul edilir.karıştırma işlemi sırasında iş etkileşimi yoktur,kinetik ve potansiyel enerji değişimleri de ihmal edilebilir.bu kabullerle,iki hava akışının adyabatik olarak karıştırılması sırasında kütlenin ve enerjinin korunumu denklemleri aşağıdaki gibi olur: Kuru hava kütlesi: m a3 = m a2 + m a1 Su buharı kütlesi: m a1 w 1 + m a2 w 2 = m a3 w 3 Enerjinin korunumu: m a1 h 1 + m a2 h 2 = m a3 h 3

22 İklimlendirme Bu denklemlerden m a3 yok edilirse, m a1 /m a2 = ( w 2 - w 3 )/( w 3 - w 1 ) = ( h 2 - h 3 )/( h 3 - h 1 ) bulunur. Bu denklemin psikrometrik diyagramda geometrik bir yorumu yapılabilir. Denklem,( w 2 - w 3 )/( w 3 - w 1 ) oranının ( m a1 / m a2 ) oranına eşit olduğunu belirtmektedir. Bu koşulu sağlayan haller AB kesik doğrusuyla gösterilmiştir. ( h 2 - h 3 )/( h 3 - h 1 ) oranı da m a1 /m a2 oranına eşittir. Bu koşulu sağlayan haller de CD kesik doğrusuyla gösterilmiştir. Her iki koşulu sağlayan hal ise bu iki doğrunun kesişim noktasıdır ve 1 ve 2 hallerini birleştiren doğru üzerindedir. Sonuç olarak: farklı hallerdeki iki hava akışı (1 ve 2 halleri) adyabatik olarak karıştırıldığı zaman, karışımın hali(3 hali), psikrometrik diyagramda 1 ve 2 hallerini birleştiren doğru üzerinde olur; 2-3 uzunluğunun 3-1 uzunluğuna oranı ise,kütle debilerinin oranı m a1 /m a2 oranına eşittir. Doyma eğrisinin iç bükey olması ve yukarıdaki sonuç ilginç bir olasılığı belirtmektedir. 1 ve 2 halleri doyma eğrisinin yakınında olduklarında,bu iki hali birleştiren doğru doyma eğrisini kesecek ve 3 hali doyma eğrisinin solunda kalabilecektir.bu durumda bir miktar su buharı yoğuşur.

23 Uygulamalar Örnek 1. A room contains air at 20 C and 98 kpa at a relative humidity of 85 percent. Determine (a) the partial pressure of dry air, (b) the specific humidity of the air, and (c) the enthalpy per unit mass of dry air.

24 Uygulamalar Örnek 2. The air in a room has a dry-bulb temperature of 22 C and a wet-bulb temperature of 16 C. Assuming a pressure of 100 kpa, determine (a) the specific humidity, (b) the relative humidity, and (c) the dew-point temperature.

25 Uygulamalar Örnek 3. A room contains air at 1 atm, 26 C, and 70 percent relative humidity. Using the psychrometric chart, determine (a) the specific humidity, (b) the enthalpy (in kj/kg dry air), (c) the wet-bulb temperature, (d ) the dew-point temperature, and (e) the specific volume of the air (in m3/kg dry air).

26 Uygulamalar Örnek 4. Air enters a 40-cm-diameter cooling section at 1 atm, 32 C, and 30 percent relative humidity at 18 m/s. Heat is removed from the air at a rate of 1200 kj/min. Determine (a) the exit temperature, (b) the exit relative humidity of the air, and (c) the exit velocity.

27 Örnek 4. Uygulamalar

28 Uygulamalar Örnek 5. Air at 1 atm, 15 C, and 60 percent relative humidity is first heated to 20 C in a heating section and then humidified by introducing water vapor. The air leaves the humidifying section at 25 C and 65 percent relative humidity. Determine (a) the amount of steam added to the air, and (b) the amount of heat transfer to the air in the heating section.

29 Uygulamalar Örnek 6. Air enters a window air conditioner at 1 atm, 32 C, and 70 percent relative humidity at a rate of 2 m3/min, and it leaves as saturated air at 15 C. Part of the moisture in the air that condenses during the process is also removed at 15 C. Determine the rates of heat and moisture removal from the air.

30 Örnek 6. Uygulamalar

31 Uygulamalar Örnek 7. Two airstreams are mixed steadily and adiabatically.the first stream enters at 32 C and 40 percent relative humidity at a rate of 20 m3/min, while the second stream enters at 12 C and 90 percent relative humidity at a rate of 25 m3/min.assuming that the mixing process occurs at a pressure of 1 atm, determine the specific humidity, the relative humidity, the dry-bulb temperature, and the volume flow rate of the mixture.

32 Örnek 7. Uygulamalar

33 Uygulamalar Örnek 8. An air-conditioning system operates at a total pressure of 1 atm and consists of a heating section and an evaporative cooler. Air enters the heating section at 10 C and 70 percent relative humidity at a rate of 30 m3/min, and it leaves the evaporative cooler at 20 C and 60 percent relatively humidity. Determine (a) the temperature and relative humidity of the air when it leaves the heating section, (b) the rate of heat transfer in the heating section, and (c) the rate of water added to air in the evaporative cooler.

34 Örnek 8. Uygulamalar