Tablo 10.1 NEML HAVANIN TERMOD NAM K ÖZELL KLER (STANDART ATMOSFER K BASINÇ, kpa)

Transkript

1 10. PS KROMETR Psikrometri, nemli havan n termodinamik özellikleri ve bu özellikleri kullan larak nemli havadaki ifllemler ile ilgilenen termodinami- in bir dal d r. Son y llarda yap lan çal flmalar ile s cakl a ba l olarak termodinamik özellikler için yeni formüller bulunmufltur. Bu yeni formüllere göre, nemli havaya ve suya ait termodinamik özellikler Tablo 10.1 ve 10.2 olarak sunulmufltur KURU VE NEML HAVANIN B LEfi M Atmosferik hava çok say daki gaz ve su buhar n n kar fl m ile çeflitli kirli gaz, çiçek tozlar (polen) ve dumandan oluflur. Genelde kirletici kaynaklardan uzakta atmosferik hava içinde duman ve kirli gazlar bulunmaz. Kuru hava ise içindeki su buhar tamamen al nm fl atmosferik havad r. Hassas ölçmeler ile kuru havan n kar fl m n n izafi olarak sabit oldu u gösterilmifltir. çindeki bileflenler, co rafi bölgelere, yüksekli e ve zamana ba l olarak çok az de iflebilmektedir. Hacimsel olarak kuru hava yaklafl k olarak %78,084 azot, %20,9476 oksijen, %0,934 argon, %0,0314 karbondioksit, %0, neon, %0, helyum, %0,0002 metan, %0 ila 0,0001 kükürt dioksit, %00005 hidrojen ve toplam % kripton, ksenon, ozon gazlar ndan olufltu u kabul edilir. Nemli havan n, kuru hava ile su buhar n n kar fl m olarak iki bileflenden meydana geldi i kabul edilir. Hava içindeki su buhar n n miktar, s f rdan (kuru hava), s cakl k ve bas nca ba l olarak bir maksimum de ere kadar de iflir. Hava içinde su buhar n n maksimum olma durumu, doymufl olarak adland r l r ve nemli hava ile yo uflmufl suyun (s v veya kat ) do al denge halidir. Aksi belirtilmedikçe, yo uflmufl su yüzeyine temasta olan havan n temasta oldu u k s m, doymufl olarak kabul edilir STANDART ATMOSFER Atmosferik havan n barometrik bas nc ve s cakl esas olarak deniz seviyesinden olan yükseklikle de iflti i gibi, co rafi durumla ve hava flartlar ile de de iflir. klimlendirme mühendisli inde belirli bir referansa göre, çeflitli yüksekliklerde havan n fiziksel özelliklerini bulabilmek için standart atmosfer tan m gereklidir. Deniz seviyesinde standart havan n s cakl 15 C, standart barometrik bas nc ise 101,325 kpa de erlerindedir. Trofosfere (atmosferin alt katman na) kadar havan n s cakl n n, yükseklik ile do rusal de iflti- i ve strotosferde sabit de ere ulaflt kabul edilir. Atmosferin alt k s mlar nda kuru havan n bilefliminin sabit oldu u ve ideal gaz davran fl gösterdi i kabul edilir. Standart yer çekimi, 9,807 m/s 2 de erindedir. Deniz seviyesinden olan yüksekliklere göre, standart atmosferik havan n s cakl k ve bas nc n n de iflimleri Tablo 10.3 de verilmifltir NEML HAVANIN TERMOD NAM K ÖZELL KLER Standart atmosferik bas nç 101,325 kpa de erinde, -60 ila 90 C s - cakl klar için nemli havan n fiziksel özelliklerinin de iflimleri, Tablo 10.1 de görülmektedir. Bu tabloda verilen onbefl sütunun her birinin aç klamas afla da verilmifltir. t( C) = Celsius s cakl olup, T(K) mutlak s cakl ile aras nda T(K) = t( C) + 273,15 ba lant s vard r. W s = kuru havan n kütlesine göre tan mlanm fl, doymufl havan n özgül nemi, kg nem / kg kuru hava. Belirli s cakl k ve bas nçta nemli havan n özgül nemi s f r ile W s aras nda de iflir. v a = kuru havan n özgül hacmi, m 3 /kg. v as = v s - v a, ayn s cakl k ve bas nçta kuru havan n kütlesine göre tan mlanm fl doymufl havan n özgül hacmi ile kuru havan n özgül hacminin fark, m 3 /kg kuru hava v s = kuru havan n kütlesine göre tan mlanm fl nemli havan n özgül hacmi, m 3 /kg kuru hava h a = kuru havan n kütlesine göre tan mlanm fl kuru havan n antalpisi, kj / kg kuru hava. Standart atmosferik bas nçta ve 0 C s cakl kta kuru havan n antalpisi, Tablo 10.1 de s f r kabul edilmifltir. h as = h s - h a, ayn atmosferik bas nç ve s cakl kta kuru havan n kütlesine göre tan mlanm fl olan doymufl havan n antalpisi ile kuru havan n antalpisi aras ndaki fark, kj / kg kuru hava h s = kuru havan n kütlesine göre tan mlanm fl olan doymufl havan n antalpisi, kj / kg kuru hava s a = kuru havan n kütlesine göre tan mlanm fl olan nemli havan n antropisi (kj / kg kuru hava.k). Standart atmosferik bas nçta ve 0 C s - cakl kta kuru havan n antropisi, Tablo 10.1 de s f r kabul edilmifltir. s as = ayn atmosferik bas nç ve s cakl kta kuru havan n kütlesine göre tan mlanm fl olan doymufl havan n antropisi ile kuru havan n antropisi aras ndaki fark (kj / kg kuru hava.k). s s = kuru havan n kütlesine göre tan mlanm fl olan doymufl havan n antropisi, (kj / kg kuru hava.k). h w = belirli bas nç ve s cakl kta doymufl hava içinde yo uflmufl suyun (s v veya kat fazda) denge halindeki antalpisi, kj/kg su. Doyma bas nc nda ve üçlü noktadaki (0,01 C) s v faz ndaki suyun antalpisi, Tablo 10.1 de s f r kabul edilmifltir. s w = doymufl hava içinde yo uflmufl suyun (s v veya kat fazdaki) antropisi, kj / kg su. K p s = doymufl hava içindeki su buhar n n k smi bas nc, kpa. Bu p s bas nc, saf suyun doyma bas nc olan p ws de erinden çok az farketmektedir. S cakl t, bas nc p olan doymufl havadaki su buhar n n mol oran x ws ise bu ortamda bu bas nç, p ws = x ws. p ba lant s ile verilmektedir. Bu ba lant da p ortam n toplam bas nc n göstermektedir DOYMUfi SUYUN TERMOD NAM K ÖZELL KLER suyun termodinamik özellikleri Tablo 10.2 de görülmektedir. Tablodaki semboller bu konudaki literatüre uygun olarak verilmifl olup buradaki özellikler termodinamik s cakl k skalas na dayanmaktad r. suyun antalpi ve antropisinin her ikisi de üçlü noktada (0,01 C) s f r olarak al nm flt r. Nemli havan n özelliklerinin hesab nda, doymufl su buhar n n bas nc n n bilinmesi gereklidir. Bu de erler Tablo 10.2 den al nabilir NEM LE LG L TANIMLAR Özgül nem (W), gözönüne al nan nemli hava içindeki nem kütlesinin kuru hava kütlesine oran olup, W= M w / M a fleklinde formüle edilir. Mol oran (x i ) kar fl m içindeki i bilefleninin mol say s n n (n i ), kar fl - m n toplam mol say s na (n) oran d r. Kuru havan n mol oran x a, su 157

2 t, C Özgül Özgül hacim nem m 3 /kg (kuru hava) kg w / kg a W s v a v as Antalpi kj/kg (kuru hava) Antropi kj/kg (kuru hava).k v s h a h as h s s a s as s s Antalpi kj/kg h w Yo uflmufl su Antropi kj/kg.k s w Buhar bas nc kpa p s C Afl r so utulmufl s v l yar kararl dengedeki durumu belirlemek için ekstropole edilmifltir. 158 Tablo 10.1 NEML HAVANIN TERMOD NAM K ÖZELL KLER (STANDART ATMOSFER K BASINÇ, kpa)

3 t, C Özgül Özgül hacim nem m 3 /kg (kuru hava) kg w / kg a W s v a v as Antalpi kj/kg (kuru hava) Antropi kj/kg (kuru hava).k v s h a h as h s s a s as s s Antalpi kj/kg h w Yo uflmufl su Antropi kj/kg.k s w Buhar bas nc kpa p s C Tablo NEML HAVANIN TERMOD NAM K ÖZELL KLER (STANDART ATMOSFER K BASINÇ, kpa) (Devam) 159

4 t, C Mutlak bas nç kpa p s v v i / v f Özgül hacim m 3 /kg Buharlaflma v ig / v fg buhar v g s v h i / h f Antalpi kj/kg Buharlaflma h ig / h fg buhar h g s v s i / s f Antropi kj/kg.k Buharlaflma s ig / s fg buhar s g C Tablo DOYMUfi SU BUHARININ TERMOD NAM K ÖZELL KLER 160

5 t, C Mutlak bas nç kpa p s v v f / v f Özgül hacim m 3 /kg Buharlaflma v fg / v fg buhar v g s v h f / h f Antalpi kj/kg Buharlaflma h fg / h fg buhar h g s v s f / s f Antropi kj/kg.k Buharlaflma s fg / s fg buhar s g C Tablo DOYMUfi SU BUHARININ TERMOD NAM K ÖZELL KLER (Devam) 161

6 t, C Mutlak bas nç kpa p s v v f / v f Özgül hacim m 3 /kg Buharlaflma v fg / v fg buhar v g s v h f / h f Antalpi kj/kg Buharlaflma h fg / h fg buhar h g s v s f / s f Antropi kj/kg.k Buharlaflma s fg / s fg buhar s g C Tablo DOYMUfi SU BUHARININ TERMOD NAM K ÖZELL KLER (Devam) 162

7 Yükseklik, m S cakl k, C Bas nç, kpa Tablo STANDART ATMOSFER K HAVANIN ÖZELL KLER N N DEN Z SEV YES NDEN OLAN YÜKSEKL KLE DE fi M buhar n n mol oran x w ve doymufl hava içindeki su buhar n n mol oran ise x ws de erlerindedir. Mol oran tan m na göre x a + x w = 1 de- erine eflittir. Mutlak nem (d v ), su buhar kütlesinin nemli havan n toplam hacmine oran d v = M w / V olarak tan mlanmaktad r. Nemli havan n yo unlu u (ρ), kar fl m n toplam kütlesinin, kar fl - m n toplam hacmine oran olarak ρ = ( M a + M w ) / V =(1 + W)/ v fleklinde yaz labilmektedir. Bu denklemdeki v nemli havan n özgül hacmi olup, m 3 /kg kuru hava boyutundad r. havan n özgül nemi W s (t,p), t s cakl nda ve p bas nc ndaki doymufl havan n özgül nemidir. Ba l nem (ϕ), nemli hava içindeki su buhar n n x w mol oran n n, ayn s cakl k ve bas nçta doymufl havan n x ws mol oran na bölümü olup ϕ = x w / (x ws ) t,p fleklindedir. Çi noktas s cakl (t d ), özgül nemi W olan nemli havan n ayn p bas nc nda, W s doymufl havan n özgül nemine eflit olmas durumunda, doymufl havan n sahip oldu u s cakl k olarak tan mlan r. t d (p, W) çi noktas s cakl, W s (p,t d ) = W eflitli inden bulunur. Termodinamik yafl termometre s cakl (t*), Nemli havan n herhangi bir durumu için t* ile gösterilebilecek öyle bir s cakl k de eri vard r ki, bu s cakl ktaki su, göz önüne al nan havay ayn s cakl kta doymufl hale getirir. fiekil de adyabatik doyma ifllemi flematik olarak görülmektedir. Bu ifllemde havay doymufl hale getiren su ile ç k fltaki hava ayn s cakl ktad r. flte bu doyma s cakl na termodinamik yafl termometre s cakl ad verilir. Olaydaki bas nc n sabit olmas durumunda t* doyma s cakl na ba l olarak, havan n bafllang çtaki W olan özgül nemi ifllem sonunda W* s, bafllang çtaki h antalpisi ifllem sonunda h* s de erlerine ulaflmaktad r. Bu esnada kuru havan n birim kütlesine göre tan mlanm fl, havaya ilave edilen nem kütlesi (W* s - W), bu nemin havaya ilave etti i enerji miktar (W* s -W).h* w de erindedir. Burada h* w, t* s cakl nda ilave edilen suyun antalpisi anlam ndad r. fllemin adyabatik olmas nedeniyle, sabit bas nçta enerjinin (antalpinin) korunumu için h + (W* s - W) h* w = h* s ba lant s yaz labilir. W*, h* w ve h* s özellikleri belirli bir bas nç için sadece t* s cakl - n n fonksiyonlar d r. Verilen h, W ve p de erleri için, denklemi sa layan t*, termodinamik yafl termometre s cakl olarak adland - r l r. Psikometre cihaz nda iki adet termometre vard r. Bunlardan birisinde, termometrenin haznesinin etraf ince bir fitil ile kapl olup bu fitil su ile slat lmaktad r. Bu slak hazne hava ak m na tabi tutulursa, fitildeki su buharlafl r ve termometrenin s cakl n düflürür. Elde edilen bu s cakl a yafl termometre s cakl ad verilir. Bu ifllem termodinamik yafl termometre s cakl ile tan mlanan adyabatik doyma flart n tam gerçeklefltirmese de pratik olarak ayn d r. Bu yüzden yaklafl k olarak yafl termometre s cakl, termodinamik yafl termometre s cakl na eflit al nabilir. Göz önüne al nan nemli havan n termodinamik yafl termometre s cakl, ölçme tekniklerinden ba ms z bir özelliktir PS KROMETR K D YAGRAM Psikrometrik diyagram, nemli havan n fiziksel özelliklerini grafik halinde veren bir diyagramd r. Bir psikrometrik diyagramdaki eksenlerin seçimi tamamen keyfidir. Termodinamik olarak nemli havaya ait birçok problemin grafik çözümünde psikrometrik diyagramda eksenlerin antalpi ve özgül nem fleklinde al nmas büyük kolayl k sa lar. Mollier taraf ndan haz rlanan ilk diyagramda da eksenler, antalpi ve özgül nem olarak al nm flt r. Ayn eksen tak m kullan larak, ASHRAE taraf ndan yedi adet Mollier tipi psikrometrik diyagram haz rlanm flt r. ASHRAE n n haz rlam fl oldu u 1,2,3 ve 4 numaral diyagramlarda, atmosfer bas nc standart deniz seviyesindeki bas nç olarak 101,325 kpa al nmaktad r. 5 Numaral diyagram, deniz seviyesinden 750 m (92,66 kpa) yükseklik, 6 numaral diyagram, deniz seviyesinden 1500 m (84,54 kpa) yükseklik, 7 numaral diyagram ise deniz seviyesinden 2250 m (77,04 kpa) yükseklik için haz rlanm flt r. Di er taraftan; 1,5,6,7 nolu diyagramlar: 0 ile 50 C (normal s cakl klar) 2 nolu diyagram: -40 ile 10 C (düflük s cakl klar) 3 nolu diyagram: 10 ile 120 C (yüksek s cakl klar) 4 nolu diyagram: 100 ile 1200 C (çok yüksek s cakl klar) kuru termometre s cakl klar na göre düzenlenmifltir. Bu diyagramlarda verilen bas nçlar n d fl ndaki atmosferik bas nçlarda enterpolasyon yapmak gerekmektedir. Bütün bu diyagramlar n karfl laflt r lmas ile afla daki hususlar tespit edilebilir. 1. Verilen bir yafl ve kuru termometre s cakl klar çifti için özgül nem ve antalpi deniz seviyesinden olan yükseklikle artarken ba l nem çok az de iflir. 2. Verilen bir yafl ve kuru termometre s cakl klar çifti için atmosferik bas nçla özgül hacim çok fazla de iflir. Pratik olarak özgül hacmin atmosferik bas nçla ters orant l de iflti i kabul edilir. 163

8 164 Tablo PS KROMETR K D YAGRAM (1 NOLU ASHRAE D YAGRAMI)

9 Afla daki Tablo 10.4 de, deniz seviyesindeki (1 nolu diyagram) özellikler ile deniz seviyesinden 1500 m (6 nolu diyagram) yükseklikteki özelliklerin bir karfl laflt r lmas görülmektedir. No 1 6 t (kuru) t (yafl) h (kj/kg) Tablo 10.4 w (gr/kg) φ (%) v (m 3 /kg) Bütün bu diyagramlarda antalpi ve özgül nem için dik koordinat sistemi yerine, e ik eksen tak m kullan lm flt r. ASHRAE nin haz rlam fl oldu u 1 nolu psikrometrik diyagram, fiekil 10.5 de görülmektedir. Bu diyagram üzerinde nemli havaya ait antalpi, özgül nem, kuru termometre s cakl klar, termodinamik yafl termometre s cakl klar, ba l nem ve özgül hacim fiziksel de iflkenleri bulunmaktad r. Bu diyagramda kuru termometre s cakl 0 ila 50 C aras nda, ba- l nem 0 (kuru hava) ile 30 g nem / kg kuru hava aras nda de iflmektedir. Sabit antalpi de iflimleri ise e ik olarak birbirine paralel do rular fleklinde 1 kj/ kg kuruhava aral klarla belirtilmifl olarak görülmektedir. Kuru termometre s cakl klar düz do rular halinde olmas na ra men birbirine tam olarak paralel de ildir ve dik durumdan hafifçe sapmaktad r. Termodinamik yafl termometre s cakl klar ise antalpi do rular ndan biraz farkl olarak e ik do rular halinde görülmektedir. Kuru termometre s cakl klar ile termodinamik yafl termometre s - cakl klar, doyma e risi (ϕ =1) üzerinde ayn de ere sahiptir. Yafl termometre de iflimleri de tam olarak do ru olmas na ra men birbirlerine paralel de ildir. Diyagramda hem yafl hem de kuru termometre s cakl klar 1 C aral kla belirtilmifltir. Ba l nem (ϕ) e rileri, bu diyagramda %10 aral kla çizilmifltir. Doyma e risi %100 ba l neme karfl gelirken, W=0 yatay do rusu %100 kuru havaya karfl gelmektedir. Özgül hacim do rular düz olmalar na ra men bunlar da birbirlerine tam olarak paralel de ildir. Bunlar diyagramda 0,01 m 3 / kg kuru hava hassasiyetle belirtilmifltir. Doyma e risinin üstünde kalan dar bir bölge, nemli havan n sisli bölgesi olarak tan mlan r. ki faz temsil eden bu bölgede, s v su zerrecikleri ile doymufl nemli havan n bir kar fl m görülmekte olup bunlar s l dengededir. Sisli bölgedeki sabit s cakl k do rular, nemli hava bölgesindeki termodinamik yafl termometre s cakl klar n n uzant s ile uyum içindedir. E er gerekirse bu sisli bölge içinde ba l nem, antalpi ve termodinamik yafl termometre s cakl klar uzat labilir. Diyagram n sol üst köflesinde görülen yar m dairede iki ölçek vard r. Birinci ölçek duyulur s n n toplam s ya oran n gösterirken, ikinci ölçek antalpi fark n n özgül nem fark na oran n göstermektedir. Bu yar m dairedeki ölçekler, psikrometrik diyagramdaki de iflimlerin do rultusunu tespit etmek için kullan l r. Örnek 1: Kuru termometre s cakl 40 C, termodinamik yafl termometre s - cakl 20 C ve atmosfer bas nc n n 101,325 kpa oldu u bir ortamdaki nemli havan n özgül nemini, antalpisini, çi noktas s cakl - n, ba l nemini ve özgül hacmini bulunuz. 40 C s cakl ktaki kuru termometre do rusu ile 20 C s cakl ktaki yafl termometre do rusunun kesim noktas ndan, istenen termodinamik özellikler gerekti inde enterpolasyon yap larak afla daki flekilde bulunabilir: Özgül nem: W = 6,5 g nem / kg kuru hava Antalpi: h = 56,7 kj/ kg kuru hava Ba l nem: ϕ = %14 Çi noktas : t d = 7 C Özgül hacim: v = 0,896 m 3 / kg kuru hava BAZI T P K KL MLEND RME filemler Nemli hava ile ilgili birçok problem, psikrometrik diyagram kullan larak kolayca çözülebilir. Bu konu, afla daki tipik örnekler ile kolayca aç klanabilir. Burada verilen örneklerin hepsinde standart atmosfer bas nc, 101,325 kpa olarak göz önüne al nm flt r. Nemli hava ile yap lan bütün ifllemlerde, özgül de erlerin ifadesinde de iflmeyen tek de er olan kuru havan n kütlesi esas al n r. Özgül antalpi, özgül hacim vs. her fley kuru hava kütlesine göre ifade edilir Nemli Havan n Duyulur Olarak Is t lmas Serpantin yüzeylerinde havan n s t lmas bu iflleme tipik bir örnektir. Özgül nemin sabit olmas nedeniyle, nemli havaya duyulur s ilave etme ifllemi, psikrometrik diyagramda, soldan sa a do ru giden yatay bir do ru ile belirlenir. fiekil 10.6 da nemli havaya duyulur s verilmesi flematik olarak gösterilmektedir. Sürekli rejimde sisteme verilen s q 1-2 = m a (h 2 - h 1 ) fleklinde formüle edilebilir. fiekil NEML HAVANIN DUYULUR OLARAK ISITILMASI Örnek 2: 3000 m 3 /h debisinde, 2 C s cakl ktaki doymufl hava s t c bir serpantin yard m ile 40 C s cakl na kadar duyulur olarak s t lmaktad r. Serpantine verilmesi gereken s miktar n bulunuz. Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü fiekil 10.7 de görülmektedir. 1 flartlar nda 2 C s cakl kta s t c serpantine giren havan n, Antalpisi: h 1 = 12,5 kj/ kg kuru hava Özgül nemi: W 1 = 4,25 g nem / kg kuru hava Özgül hacim: v 1 = 0,785 m 3 / kg kuru hava de erlerindedir. 2 flartlar n- 165

10 fiekil ÖRNEK 2 N N PS KROMETR K D YAGRAM YARDIMI LE ÇÖZÜMÜ da 40 C s cakl kta ve ayn özgül nemde (W 2 = W 1 ) s t c serpantinden ç kan havan n, Antalpisi: h 2 = 51,4 kj/ kg kuru hava, Özgül nemi: W 2 = W 1 = 4,25 g nem / kg kuru hava de erlerindedir. Sistemdeki kuru hava miktar m a = 3000/ 0,785= 3822 kg kuru hava /h oldu undan, q 1-2 = 3822 (51,4-12,5) = kj/h = 41,3 kw elde edilir Nemli Havan n So utulmas Nemli hava, bafllang çtaki çi noktas n n alt ndaki bir s cakl a so- utuldu unda, içindeki nem s v faz nda bu havadan ayr l r. So utucu bir serpantin ile nemli havan n çi noktas alt ndaki bir s cakl a kadar so utulmas, flematik olarak fiekil 10.8 de görülmektedir. Sistemdeki kütle ve enerji dengesinden afla daki ba nt lar bulunabilir. m w = m a (W 1 - W 2 ) q 1-2 = m a (h 1 - h 2 ) Burada yo uflan suyun tafl d s ihmal edilmifltir. Örnek 3: m 3 /h debisinde, %50 ba l neminde ve 30 C kuru termometre s cakl ndaki nemli hava, 10 C s cakl nda doymufl hale getirilene kadar bir so utucu serpantin üzerinden geçiriliyor. Bu ifllemin gerçekleflebilmesi için gerekli olan so utma kapasitesini bulunuz. Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü fiekil 10.9 da görülmektedir. Bu flekilde görüldü ü gibi 1 ile 2 aras ndaki gerçek de iflim bir e ridir. Ancak bu e rinin çizimi çok güç oldu undan ve sonucu fazla etkilemedi inden, psikrometri çal flmalar nda de iflimin 1 ile 2 yi birlefltiren do ru boyunca oldu u kabul edilir. 1 flartlar nda 30 C s cakl kta ve ϕ = %50 ba l neminde, so utucu serpantine giren havan n, Antalpisi: h 1 = 64,3 kj/ kg kuru hava, Özgül nemi: W 1 = 13,3 g nem / kg kuru hava, Özgül hacmi: v 1 = 0,877 m 3 / kg kuru hava de erlerindedir. 2 flartlar nda 10 C s cakl kta so utucu serpantinden ç kan doymufl havan n, antalpisi = h 2 = 29,5 kj/ kg kuru hava, Özgül nem: W 2 = 7,6 g nem / kg kuru hava de erindedir. Sistemdeki kuru hava miktar ma = 17000/ 0,877= kg kuru hava /h oldu undan q 1-2 = (64,3-29,5) = 675 MJ/h = 187 kw elde edilir. So utucu serpantin ç k fl nda hava, bu problemde oldu u gibi doymufl hale getirilebiliyorsa; 2 noktas ndaki s cakl a Cihaz Çi Noktas (CÇN) s cakl ad verilir. fiekil 10.9 daki 2 noktas ideal bir noktad r. Sonsuz büyüklükte serpantin kullan ld nda hava 2 flartlar nda doymufl olarak serpantini terk eder. CÇN s cakl kullan lan serpantin konstrüksiyonuna, havan n serpantin boyunca ak fl biçimine ve so utucu ak flkan n cins ve s cakl na ba l d r. Bu de- er serpantin üreticileri taraf ndan tablo halinde verilir. Ters ak fll bir serpantinde CÇN so utucu ak flkan girifl s cakl na çok yak nd r. Pratik olarak CÇN s cakl n so utucu ak flkan s cakl veya onun birkaç derece üstü almak mümkündür. Yukar daki örnekte so- utucu ak flkan s cakl n n 8 veya 9 C olmas beklenir. fiekil NEML HAVANIN Ç NOKTASI ALTINDAK B R SICAKLIKTA SO UTULMASI fiekil ÖRNEK 3 ÜN PS KROMETR K D YAGRAM YARDIMI LE ÇÖZÜMÜ 166

11 Öte yandan pratik serpantinlerde 2 noktas na ulafl lamaz. Bir serpantin verimi tarif edildi inde, 2 noktas na ulaflma halinde verim %100 de erindedir. Pratikteki serpantinlerde ise verim %85-90 mertebelerine ulaflabilir. Serpantinlerde verim tarifi yerine by-pass oran tarifi daha yayg nd r. Verimi %85 olan serpantinin by-pass oran %15 de erindedir. Yani bu oranda hava flartlanamadan serpantini terk etmektedir. Cihaz üreticileri ayn zamanda by-pass oran n da verirler. CÇN s cakl ve by-pass oran de erleri verilen bir serpantindeki de iflimi göstermek için girifl flartlar n CÇN na birlefltiren do ruyu çizip bunu verim (veya by-pass) oran nda bölmek yeterlidir. Örnek 4: m 3 /h debisinde, %50 ba l neminde ve 30 C kuru termometre s cakl ndaki nemli hava, CÇN s cakl 10 C ve by-pass oran %15 olan bir serpantinde so utuldu unda gerçeklefltirilebilecek so- utmay bulunuz. Problemin psikrometrik diyagram ndaki çözümü fiekil da görülmektedir. 1 noktas ba l nem ve 30 C kuru termometre de erleri ile belirlenir. 2 noktas ise doyma e risi üzerinde CÇN s cakl ile belirlenir. 1 ve 2 noktalar n birlefltiren do ru %15 oran nda bölünür. Bunun için örne in kuru termometre s cakl ndan yararlan labilinir. ( t 1 - t 2 ) / (t 1 - t 2 ) = 0,85 ifadesinden t 2 = 13 C Buna göre, 1 noktas nda, h 1 = 64,3 kj/ kg kuru hava W 1 = 13,3 g nem / kg kuru hava v 1 = 0,877 m 3 / kg kuru hava 2 noktas nda, t 2 = 13 C h 2 = 35 kj/ kg kuru hava W 2 = 8,5 g nem / kg kuru hava de erindedir. Sistemdeki kuru hava m a = 17000/ 0,877= kg kuru hava /h gerçekleflen so utma, q 1-2 = (64,3-35) = 568 MJ/h = 158 kw fiekil ÖRNEK 4 ÜN PS KROMETR K D YAGRAMINDA GÖSTER M ki Nemli Havan n Adyabatik Kar fl m klimlendirme sistemlerinde çok karfl lafl lan bir olay, farkl iki özellikteki nemli havan n adyabatik kar flt r lmas d r. fiekil bu olay flematik olarak aç klamaktad r. Adyabatik kar fl m olay nda afla - daki üç temel denklem yaz labilir. m a1. h 1 + m a2. h 2 = m a3. h 3 m a1 + m a2 = m a3 m a1.w 1 + m a2.w 2 = m a3.w 3 fiekil FARKLI fiartlarda K NEML HAVANIN ADYABAT K KARIfiTIRILMA filem Bu denklemlerde, kar fl mdan sonraki havan n kütlesel debisini gösteren m a3 teriminin yok edilmesi halinde (h 2 - h 3 ) / (h 3 - h 1 )= ( W 2 - W 3 ) / (W 3 - W 1 )= m a1 / m a2 ba lant s yaz labilir. Bu ba lant ya göre iki nemli havan n adyabatik kar flt rma ifllemi sonunda elde edilen nokta, psikrometrik diyagramda, bu noktalar birlefltirerek elde edilen do ru parças n n, iki havan n kütlesel debilerinin oranlanmas yard m ile bu do ru parças üzerinde kolayca bulunabilir. Örnek 5: 8000 m 3 /h debisinde, 4 C kuru termometre ve 2 C termodinamik yafl termometre s cakl ndaki d fl hava ile m 3 /h debisinde, 25 C kuru termometre ve %50 ba l nemindeki iç hava adyabatik olarak kar flt r lmaktad r. Kar fl m havas n n kuru termometre ve termodinamik yafl termometre s cakl klar n bulunuz. Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü fiekil de görülmektedir. Bu diyagramda 1 ve 2 flartlar ndaki nemli havan n özgül hacimleri s rayla, v 1 = 0,789 m 3 / kg kuru hava v 2 = 0,858 m 3 / kg kuru hava oldu undan, kütlesel debiler için m a1 = 8000 / 0,789= kg kuru hava / h m a2 = / 0,858= kg kuru hava / h yaz labilir. (32 do rusu) / (13 do rusu )= m a1 / m a2 = / 29140= 0,348 veya (13 do rusu ) / (12 do rusu)= m a2 / m a3 = / 39280= 0,742 elde edilir. Psikrometrik diyagramdaki 12 do rusu bir cetvel ile yukar da verilen oran gerçeklefltirecek flekilde bölünürse, kar fl m gösteren 3 noktas kolayca tespit edilebilir. Bu noktaya ait kuru termometre s cakl t 3 = 19,5 C termodinamik yafl termometre s cakl ise t* = 14,6 C olarak bulunur. 167

12 Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü fiekil de görülmektedir. Tablo 10.2 den bu flartlardaki doymufl su buhar n n antalpisi h g = 2691 kj/kg su oldu undan, psikrometrik diyagramda 1 ile 2 noktas aras ndaki do runun e imi için, h / W = 2,691 kj/g nem yaz labilir. Bu e imdeki do ru, psikrometrik diyagramdaki yar m daire üzerindeki ölçek yard m ile çizilebilir. lk olarak bu yar m dairede bu e imdeki do ru çizilir, sonra havan n nemlendirici cihaza giriflini gösteren 1 noktas ndan bu do ruya paralel bir do ru çizilir. Bu do ru çi noktas s cakl t d2 = 13 C olan noktaya kadar uzat - larak 2 noktas n n yeri bulunur. Bu ifllem için gerekli olan buhar miktar girifl ve ç k fltaki özgül nemler yard m ile m w = m a (W 2 - W 1 ) = (100) (60) (0,0094-0,0018) m w = 45,6 kg buhar /h elde edilir. fiekil ÖRNEK 5 N PS KROMETR K D YAGRAM YARDIMI LE ÇÖZÜMÜ Nemli Hava çine Adyabatik Su veya Buhar Püskürtme Nemli hava içine su buhar veya s v su püskürtülerek bu havan n içindeki nem art r labilir. Bu iflleme ait flematik bir düzenleme fiekil de görülmektedir. Yap lan ifllemin adyabatik oldu u kabul edilirse, m a. h 1 + m w. hw = m a. h 2 m a. W 1 + m w = m a. W 2 denklemleri yaz labilir. Bu denklemler yard m ile de (h 2 - h 1 ) / (W 2 - W 1 ) = h w Psikrometrik diyagramda bu ba nt, bu olaydaki de iflimin havan n cihaza girifl noktas ndan itibaren doyma e risine do ru, do rusal bir de iflim gösterdi ini vermektedir. Bu do runun e imi de püskürtülen suyun veya buhar n h w antalpisine eflittir. Örnek 6: Kuru hava kütlesel debisi 100 kg/dak. Kuru termometre s cakl 20 C, termodinamik yafl termometre s cakl 8 C olan hava fiekil deki bir cihaza benzer bir tesisatta 110 C s cakl ktaki doymufl buhar ile nemlendiriliyor. Nemlendirici ç k fl ndaki havan n çi noktas 13 C olmas istendi ine göre, bu ifllem için gerekli buhar debisini bulunuz. fiekil NEML HAVA Ç NE SU VEYA BUHAR PÜSKÜRTMES filem fiekil ÖRNEK 6 NIN PS KROMETR K D YAGRAM YARDIMI LE ÇÖZÜMÜ Örnek 7: Su ile nemlendirmeye örnek olarak kuru hava kütlesel debisi 6000 kg/h kuru termometre s cakl 30 C, ba l nemi %50 olan havan n, bu havan n yafl termometre s cakl na eflit olan 22 C de su ile nemlendirilmesi incelensin. fiekil e benzer sistemle nemlendirme yap ld ve havan n doymufl flartlarda nemlendiriciyi terk etti i kabul edildi inde harcanan (nemlendiriciye gönderilen) su miktar n ve havan n ç k fl flartlar n belirleyiniz. Problemin psikrometrik diyagramda çözümü fiekil de görülmektedir. Tablo 10.2 den 22 C de suyun antalpisi 92,27 kj/kg olarak okunur. Psikrometrik diyagramda 1 ile 2 noktas aras ndaki do runun e imi h / W = 0,092 kj/g nem 168

13 olarak yaz labilir. Bu e imdeki do ru yafl termometre do rusudur. (Ayr ca psikrometrik diyagramdaki yar m dairedeki ölçekten de yararlan labilir.) 1 noktas ndan geçen yafl termometre do rusunun doyma e risini kesti i nokta 2 noktas d r ve havan n ç k fl flartlar n verir. 2 noktas nda, t 2 = 22 C W 2 = 16,7 g nem / kg kuru hava ϕ = noktas nda W 1 = 13,4 g nem / kg kuru hava Bu ifllem için gerekli su miktar, m w = m a (W 2 - W 1 ) = 6000 (16,7-13,4) W w = 19,8 kg nem /h elde edilir. Yukar daki örnekte nemlendirme sonucunda doymufl flartlara ulafl ld kabul edilmifltir. Gerçekte hiçbir y kama ile nemlendirme iflleminde verim %100 de ildir ve hava doymufl flartlara ulaflt r lamaz. Aynen so utma iflleminde oldu u gibi y kama iflleminde de bir verim tarifi vard r. Bu durumda 1-2 do rusu, verim oran nda bölünerek gerçek y kay c dan ç k fl flartlar belirlenir. Örnek 8: Yukar daki Örnek 7 de y kama veriminin %70 olmas halinde harcanan su miktar n ve havan n nemlendiriciden ç k fl flartlar n bulunuz. Aynen yukar daki örnekte oldu u gibi hareket edilerek 1 ve 2 noktalar bulunur. (Bak n z fiekil 10.15) Daha sonra 1-2 do rusu %70 oran nda bölünerek 2 noktas bulunur. Bunun için yine s cakl ktan veya özgül nemden yararlan labilir. ( t 1 - t 2 ) / ( t 1 - t 2 ) = (W 2 - W 1 ) / (W 2 - W 1 ) =0,70 ifadesinden t 2 = 24,4 C (W 2 = 15,7 g/kg) Buna göre havan n ç k fl flartlar (2 ) t 2 = 24,4 C W 2 = 15,7 g/kg ϕ 2 = %80 kullan lan su miktar m w = 6000 (15,7-13,4) = 13,8 kg/h fiekil ÖRNEK 7 VE 8 N PS KROMETR K D YAGRAMDA fiemat K GÖSTER L M Havan n S cak veya So uk Su le Y kanmas Pratikte y kama ile nemlendirmede yukar da hesaplanan m w su miktar ndan çok fazla miktarda su kullan l r. F skiyeden püskürtülen sudan ancak m w kadar buharlaflarak havaya kar fl r. Geri kalan havuza dökülür ve ayn su sirküle edilmeye devam eder. Pratikteki su ile y kama fiekil da flematik olarak verilmifltir. Burada e er y kama yap lan suyun s cakl, havan n yafl termometre s cakl nda ise proses yine adyabatik nemlendirmedir ve aynen Örnek 8 deki gibi hesaplan r. E er püskürtülen suyun s cakl, havan n yafl termometre s cakl nda de ilse, ifllem art k adyabatik de ildir. Ancak ayn su sirküle ediliyorsa, bir süre sonra havuzdaki su havan n yafl termometre s cakl na düfler ve ifllem yine adyabatik nemlendirmeye dönüflür. Bu nedenle y kama ifllemleri adyabatik nemlendirme olarak ele al n r. fiekil PRAT KTE SU LE YIKAMA E er y kama fiekil de görüldü ü gibi s cak veya so uk su ile yap l rsa, bu durumda ifllemde su ile s verilir veya s çekilir. Yani adyabatik olmayan bir ifllem söz konusudur. S cak su ile veya so uk su ile y kama yap ld nda havan n de iflimi psikrometrik diyagramda bir e ri oluflturur. Y kaman n paralel veya ters ak fll olmas - na göre bu de iflim farkl d r. Bu de iflimin belirlenebilmesi karmafl k bir hesab gerektirir. Pratik amaçlarla de iflimi do rusal kabul etmek, psikrometride çok kullan lan bir yaklafl md r. Ters y kama halinde, püskürtülen suyun s cakl bir nevi CÇN s - cakl olarak kabul edilebilir. Dolay s ile de iflim havan n girifl flartlar ndan (1 noktas ) püskürtülen su s cakl ndaki doymufl hava flartlar na (2 noktas ) do ru olacak ve bu iki noktay birlefltiren do ru ile ifade edilebilecektir. Ç k flta hava yine hiçbir zaman doyma flartlar na ulaflamayaca ndan, bir y kama verimi bu ifllemde de geçerlidir. Dolay s ile hava y kay c dan 1-2 do rusu üzerinde 2 flartlar nda ç kar. Örnek 9: Kuru hava kütlesel debisi kg/h, kuru termometre s cakl 30 C, ba l nemi %50 olan hava 15 C s cakl kta su ile ters ak ml olarak, verimi %80 olan bir y kay c da y kand nda, havan n y kay c - dan ç k fl flartlar n ve y kay c n n so utma kapasitesini bulunuz. Problemin psikrometrik diyagramda çözümü fiekil de görülmektedir. 1 noktas n n flartlar 169

14 fiekil SICAK VEYA SO UK SU LE YIKAMA t 1 = 30 C ϕ 1 = %50 h 1 = 64 kj/kg W 1 = 13,4 g/kg 15 C s cakl kta doymufl havaya karfl gelen 2 noktas flartlar ; t 2 = 15 C ϕ 2 = %100 h 2 = 42 kj/kg W 2 = 10,6 g/kg Bu iki noktay birlefltiren do ru %80 oran nda bölünürse, Örne in, ( t 1 - t 2 ) / ( t 1 - t 2 ) = 0,80 ve buradan, t 2 = 18 C oldu una göre, 18 C kuru termometre do rusu ile kesim noktas yard m ile 2 noktas bulunur. Bu noktadaki flartlar; t 2 = 18 C ϕ 2 = %86 h 2 = 46,2 kj/kg W 2 = 11,2 g/kg olarak belirlenir. Görüldü ü gibi burada y kama yap lmas na karfl n hava nem kaybetmifltir. So uk su ile y kama yap ld nda, su s cakl na ba l olarak nemlendirme veya nem alma gerçeklefltirilebilir. Buna göre so utma kapasitesi; Q 2 = m a. (h 1 - h 2 ) = (64-46,2) = kj/h = 49,4 kw Örnek 10: Kuru hava kütlesel debisi 1000 kg/h, kuru termometre s cakl 17 C, ba l nemi %50 olan hava, 30 C s cakl kta su ile ters ak ml olarak, verimi %80 olan bir y kay c da y kand nda, havan n y kay c dan ç k fl flartlar n ve s t c n n gücünü bulunuz. Problemin psikrometrik diyagramda çözümü fiekil da görülmektedir. 1 noktas n n flartlar t 1 = 17 C ϕ 1 = %50 fiekil ÖRNEK 9 UN PS KROMETR K D YAGRAMDA ÇÖZÜMÜ h 1 = 32,5 kj/kg W 1 = 6 g/kg 30 C s cakl kta doymufl havaya karfl gelen 2 noktas flartlar t 2 = 30 C ϕ 2 = %100 h 2 = 100 kj/kg W 2 = 27,3 g/kg Bu iki noktay birlefltiren do ru %80 oran nda bölünürse ( t 2 - t 1 ) / (t 2 - t 1 ) = (W 2 - W 1 ) / (W 2 - W 1 ) = 0,80 ve buradan, t 2 = 18 C ( t 2-17) / (30-17) = (W 2-6 ) / (27,3-6) = 0,80 t 2 = 27,4 C (W 2 = 23 g/kg) bulunur. t 2 =27,4 C s cakl ile 1-2 noktalar n birlefltiren do runun kesim noktas 2 flartlar n verir. Buna göre, t 2 = 27,4 C ϕ 2 = %95 h 2 = 84,2 kj/kg W 2 = 23 g/kg olarak belirlenir. Buna göre gerekli s t c kapasitesi, Q 1-2 = m a (h 2 - h 1 ) = (84,2-32,5) = kj/h = 143,6 kw olarak bulunur Havadan Higroskopik Maddelerle Nem Al nmas Baz kimyasal maddeler nemi absorbe ederler. Bunlara nem al c (Higroskopik) maddeler denir. Nemli hava, nem al c madde (örne- in silikajel) yata ndan geçirilirse, nemini bu yatakta kaybederek kuruyacakt r. Nem al c maddeler zamanla neme doyarlar. Bu durumda nem al c yatak s t larak (s cak hava ile) rejenere edilir ve tekrar kullan ma haz r hale getirilir. Nem al c maddelerle nem al nmas adyabatik bir ifllem olarak kabul edilebilir. Bu durumda kurutucu yatak boyunca ilerleyen havan n de iflimi, yaklafl k olarak sabit yafl termometre do rusu boyun- 170

15 fiekil B R SALONDAK ISI VE NEM KAZANCININ NEML HAVA LE ALINMASINA A T fiema fiekil ÖRNEK 10 UN PS KROMETR K D YAGRAMDA ÇÖZÜMÜ fiekil NEM ALICI MADDELERLE HAVANIN NEM N N ALINMASI ca afla yönde bir de iflim olarak kabul edilebilir. fiekil10.20 de bu de iflim görülmektedir. Buna göre ç k flta hava daha s cak ve daha kurudur. Bir baflka anlat mla bu ifllem adyabatik nemlendirmenin tersi yönündedir. Kurutucudan ç k fltaki 2 noktas n n yeri nem al c n n konstrüksiyonu ve karakteristi ine ba l d r Bir Salondaki Is ve Nem Kazanc n n Nemli Hava ile Al nmas Bir salonun iklimlendirmesi ile ilgili problemlerde ço unlukla, gönderilen nemli havan n debisinin ve hava flartlar n n belirlenmesi gerekir. fiekil de s ve nem kazanc n n oldu u, iklimlendirilen bir salon, flematik olarak görülmektedir. Salonun cidarlar ndan içeri giren s ile salon içinde üretilen net s lar n toplam q s ile gösterilmektedir. Göz önüne al nan durumda, su buhar n n neden oldu u buharlaflma s s, bu s içinde düflünülmedi inden q s s s, duyulur s olarak tan mlan r. Di er taraftan, salonun cidarlar ndan giren ve ç kan ile salon içinde, çeflitli kaynaklardan üretilen net su buhar miktar m w olsun. Salona ilave edilen bu su buhar, kütlesi ile antalpisinin çarp m kadar bir gizli s y, salona ilave edecektir. Devaml rejim halinde bu salon için m a. h 1 + q s + (m w. h w ) = m a. h 2 m a. W 1 + m w = m a. W 2 veya, q s + ( m w. h w ) = m a. (h 2 - h 1 ) (1) m w = m a. (W 2 - W 1 ) (2) ba nt lar yaz labilir. lk denklemin sol taraf, bu salonda bütün kaynaklardan aç a ç kan, hem duyulur hem de gizli s miktarlar - n n toplam n göstermektedir. ki denklemin birlefltirilmesi ile (h 2 - h 1 ) / (W 2 - W 1 ) = [q s + ( m w. h w ) ] / m w (3) eflitli i elde edilir. Bu eflitlik de, (sa taraftaki terimler sabit oldu undan) psikrometrik diyagramda do rusal bir de iflim göstermekte olup bu do runun e iminin say sal [q s + ( m w. h w ) ] / m w fleklindedir. Buna göre salonu istenilen iç flartlarda (2 flartlar nda) tutmak için, salona gönderilmesi gerekli besleme havas n n flartlar (1 noktas ), iç flartlar temsil eden noktadan (2 noktas ) geçen yukar daki e imdeki do ru üzerinde olmal d r. Bu tarife göre 1 noktas yukar daki do ru üzerindeki her nokta olabilir. Besleme havas flartlar n belirleyen bu do ruya Duyulur Is Oran Do rusu denir. Bu do ru üzerinde 1 noktas yer de ifltirdikçe sadece besleme havas n n gerekli olan miktar (m a ) de iflir. Buna göre 1 noktas 2 noktas na ne kadar yak nsa, besleme havas miktar o kadar fazla olacakt r. Genellikle psikrometrik hesaplarda üfleme havas (besleme havas ) s cakl veya iç s cakl kla üfleme havas s cakl aras ndaki fark verilir. Bu durumda Duyulur Is Oran do rusu çizilerek üfleme havas flartlar ve üfleme havas miktar belirlenebilir. Duyulur Is Oran do rusu e iminin yukar daki denklem ile belirlenmesi en sa l kl yoldur. Ço u zaman, bu e imin bulunmas nda Duyulur Is Oran (DIO) de erinden yararlan l r. (DIO) duyulur s kazanc n n, toplam s kazanc na oran d r. Psikrometrik diyagramdaki yar m dairenin içinde (DIO) de erleri, 171

16 h S / h T ile gösterilmifltir. Bu de er, DIO= h S / h T = q s / [q s + ( m w. h w ) ] ifadesi ile bulunur ve e im yar m daire üzerinde iflartelenen DIO noktas ile daire merkezini birlefltiren do runun e imi olarak belirlenir. Ancak hesaplarda e im için denklem 3 ün kullan lmas n öneriyoruz. Örnek 11: Bir salondan emilen havan n (salon iç hava flartlar ) kuru termometre s cakl 25 C, termodinamik yafl termometre s cakl ise 19 C de erlerindedir. Bu salonun duyulur s kazanc n n kj/h ve salondaki insanlardan olan nem kazanc n n 5 kg/h oldu u bilinmektedir. Üretilen nem doymufl ve 30 C s cakl ktad r. Salona gönderilen temiz havan n kuru termometre s cakl n n 15 C oldu u bilindi ine göre, salona gönderilmesi gereken temiz havan n hacimsel debisi ile termodinamik yafl termometre s cakl n bulunuz. Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü fiekil de görülmektedir. Havan n salondan ç k fl flart psikrometrik diyagramda 2 noktas ile gösterilmifltir. Tablo 10.2 yard m ile salona ilave edilen nemin antalpisi h w = 2555,52 kj/kg oldu undan, Denklem (3) kullan larak h / W = [30000+(5) (2555,52) ] / 5 = 8555 kj/kg nem = 8,555 kj/g yaz labilir. Psikrometrik diyagramdaki yar m dairenin h / W ölçe inden yararlan larak 2 noktas ndan geçen ve e imi 8,555 kj/kg (nem) olan bir do ru çizilebilir. Bu do runun, kuru termometre s cakl 15 C olan do ruyu kesti i nokta 1 noktas d r. Bu flekilde, 1 noktas n n termodinamik yafl termometre s cakl t 1 * = 13,8 C elde edilir. DIO do rusunun e imi için h S / h T ölçe inden de yararlan labilirdi. Bu ikinci yöntemde, psikrometrik diyagramdaki h / W ölçe i yerine, salondaki duyulur s kazanc n n toplam s kazanc na oran olan h S / h T ölçe inden yararlan l r. Bu örnekte, bu oran h S / h T = q s / [q s + ( m w. h w )]= / [30000+(5) (2555,52)] = 0,701 de erindedir. stenirse psikrometrik diyagramda, 2 noktas ndan geçen bu e imdeki do ru yard m yla 1 noktas bulunabilir. Dikkat edilirse psikrometrik diyagramdaki yar m dairenin ölçeklerinde h S / h T = 0,701 de eri ile h / W = 8555 kj/kg (nem) de- eri üst üste çal flmaktad r. Salona gönderilmesi gereken temiz hava Denklem (1) kullan larak bulunabilir. Denklem (1) den m a = [q s + ( m w.h w )]/(h 2 -h 1 ) =[30000+(5)(2555,52)]/(54,0-39,0) m a = 2851,8 kg kuru hava /h elde edilir. 1 noktas nda v 1 = 0,828 m 3 / kg kuru hava oldu undan, salona gönderilmesi gereken temiz hava Hacimsel debi= m a.v 1 = (2851,8) (0,828) = 2361,3 m 3 /h olarak bulunabilir. Örnek 12: Bir salonda k fl n iç flartlar kuru termometre s cakl 20 C, ba l nem %50 de erlerinde tutulmak istenmektedir. Salonun duyulur s kayb kj/h ve nem kazanc 5 kg/h olarak bilinmektedir. Nemin antalpisi, h w = 2555 kj/kg al nabilir. Salona üflenen s cak hava ile salon havas aras ndaki fark 10 C istendi ine göre, salona gönderilmesi gereken üfleme havas miktar ve flartlar n belirleyiniz. Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü fiekil de görülmektedir. Salon iç flartlar diyagramda 2 noktas ile gösterilmifltir. (3) denklemi kullan larak, h / W = [ (5) (2555,52) ] / 5 = kj /kg nem bulunur. Burada s kayb n n (-) iflaretle göz önüne al naca unutulmamal d r. Psikrometrik diyagramdaki yar m dairenin h / W ölçe- inden yararlan larak 2 noktas ndan geçen ve e imi -3,445 olan do - fiekil ÖRNEK 11 N PS KROMETR K D YAGRAM YARDIMI LE ÇÖZÜMÜ fiekil ÖRNEK 12 N N PS KROMETR K D YAGRAMINDA GÖSTER M 172

17 ru çizilir. Bu do runun t 1 = t = = 30 C kuru termometre s cakl do rusunu kesti i (1) noktas üfleme flartlar n verir. t 1 = 30 C h 1 = 44,6 kj/kg W 1 = 5,6 g/kg Salona gönderilmesi gerekli üfleme havas, m a =[ (5) (2555)] / (39-44,6) = 3075 kg/h bulunur. fiekil ÖRNEK 13 ÜN PS KROMETR K D YAGRAMDA GÖSTER M Konfor Klimas Çeflitli klima uygulamalar nda psikrometri çal flmas yap larak santral seçilmesi gerekir. Farkl uygulamalarda, içeride istenen flartlar n sa lanmas için klima santral nda iç ve d fl hava kar fl m farkl ifllemlerden geçirilir. Bu ifllem kombinasyonlar n genifl bir biçimde ele almak buradaki amaçlara uygun de ildir. Klima santral nda amaç, kar fl m havas n bir veya bir dizi uygun ifllemle istenen üfleme flartlar na getirmektir. Burada sadece yaz ve k fl klimas olmak üzere iki klasik konfor uygulamas örne i verilecektir. Örnek 13: Yaz klimas yaz hesap flartlar kuru termometre s cakl 33 C ve yafl termometre s cakl 25 C olan bir iklimde, iç flartlar kuru termometre 25 C ve ba l nem %50 olarak istenmektedir. Göz önüne al nan salonun duyulur s kazanc, q S = kj/h, nem kazanc 5 kg/h olarak bilinmektedir. Santralda 1 k s m d fl hava, 3 k s m iç hava ile kar flt r lmaktad r. a. Üfleme s cakl n n 15 C olabilmesi için so utucu serpantin CÇN s cakl ve BF ne olmal d r? b. So utucu serpantinin kapasitesi ne olmal d r? Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü, fiekil de görülmektedir. Klasik yaz klimas nda istenilen üfleme flartlar na ulaflabilmek için sadece serpantin yüzeylerinde havan n so utulmas ço unlukla yeterlidir. Psikrometrik diyagramda iç ve d fl flartlar iflaretlendikten sonra bu ikisini birlefltiren do ru 1/4 oran nda bölünerek, K kar fl m noktas flartlar bulunur. (t K t I ) / (t D - t I )= 1/ (1+3) (t K 25) / (33 25) = 1/ 4 buradan, t K = 27 C t K = 27 C kuru termometre do rusu ile I ve D noktalar n birlefltiren do runun kesim noktas nda kar fl m havas flartlar, t K = 27 C h K = 57 kj/kg W K = 11,7 g/kg olarak bulunur. Üfleme havas n n 1 noktas ile gösterilen flartlar ise aynen Örnek 11 de anlat ld gibi, t 1 = 15 C t 1 * = 13,8 C h 1 = 39 kj/kg v 1 = 0,328 olarak bulunur. K ve 1 noktalar birlefltirilerek uzat l r ve doyma e risini kesti i nokta CÇN olarak belirlenir. So utucu serpantinden 1 noktas nda ç kabilmek için serpantinin CÇN s cakl, t CÇN = 12 C olmak zorundad r. By-pass faktörü (BF) ise, BF = ( t 1 - t CÇN ) / ( t K - t CÇN ) = (15 12) / (27 12) = 0,2 (=%20) bulunur. So utucu serpantin kapasitesi, Q s = m a. (h K - h 1 ) olup, m a = 2851,8 kg/h olarak Örnek 11 de bulunmufltu. Bu de er yard m ile, Q s =2851,8 (57-39) = kj/h = 14,2 kw so utucu serpantin kapasitesi belirlenir. Örnek 14: K fl klimas k fl hesap flartlar kuru termometre s cakl 0 C ve ba- l nemi %60 olan bir iklimde iç flartlar kuru termometre 20 C, ba- l nem %50 de erlerinde istenmektedir. Salonun duyulur s kayb kj/h ve nem kazanc 5 kg/h olarak bilinmektedir. Salona üflenen s cak hava, salon iç havas ndan 10 C daha s cakt r. Klima santral nda 1 k s m d fl hava 1 k s m iç hava ile kar flt r lmaktad r. a. Santralda gerekli ifllemleri belirleyiniz. b. Gerekli s tma kapasitesini belirleyiniz. Problemin psikrometrik diyagramda çözümü fiekil de görülmektedir. Klasik k fl klimas nda kar fl m havas n n istenilen üfleme flartlar na ulaflt r labilmesi için önce s t lmas, sonra y kay c da adyabatik nemlendirme ile nemlendirilmesi ve tekrar s t lmas gerekir. Bunun yerine günümüzde hijyen nedenleri ile buharla nemlendirme daha çok tercih edilmektedir. Bu durumda kar fl m havas n sadece s tmak ve buharla nemlendirmek yeterli olmaktad r. Bu ikinci yol problemin çözümünde tercih edilecektir. Kullan lan buhar n s cakl C kabul edilsin. Buna göre, psikrometrik diyagramda iç ve d fl flartlar iflaretlendikten sonra, bu iki noktay birlefltiren do ru 1/2 oran nda bölünerek K kar fl m noktas flartlar bulunur. 173

18 fiekil ÖRNEK 14 ÜN PS KROMETR K D YAGRAMDA GÖSTER M (t I t K ) / (t I -t D )= (20 t K ) / (20-0)= 1/ 2 t K = 10 C t K = 10 C kuru termometre do rusu ile I ve D noktalar n birlefltiren do runun kesim noktas kar fl m flartlar n verir. t K = 10 C h K = 22,1 kj/kg W K = 4,8 g/kg Üfleme havas n n 1 noktas ile gösterilen flartlar n n bulunmas Örnek 12 de anlat lm flt r. Aynen bu örnek çözümünden al nan 1 noktas flartlar, t 1 = 30 C h 1 = 44,6 kj/kg W 1 = 5,6 g/kg olarak belirlenir. Buharla nem verme iflleminde h / W e imi 100 C deki doymufl buhar n antalpisine eflit olacakt r. Tablo 10.2 den h w = 2675 kj/kg = 2,675 kj/g de er yard m ile psikrometrik diyagramdaki yar m daireden e im bulunur. Bu e ime 1 noktas ndan çizilen paralel buharla nemlendirme ifllemini göstermektedir. Öte yandan s tma ifllemi W = sabit olan yatay do ru ile temsil edilir. Buna göre K noktas ndan geçen yatay do ru s tma ifllemi olup, bu do runun yukar da bulunan buharla nemlendirme do rusunu kesti- i A noktas havan n s t c dan ç kt, nemlendiriciye girdi i noktad r. A noktas flartlar ; t A = 29,9 C h A = 42,8 kj/kg W A = 4,8 g/kg Buna göre s t c kapasitesi Q I = m a. (h A - h K ) olup, m a = 3075 kg/h olarak Örnek 12 de bulunmufltu. Bu de er yard m ile, Q I = (42,8-22,1) = kj/h = 17,7 kw s t c serpantin kapasitesi belirlenir. Havaya verilen buhar miktar ise m b = m a. (W 1 W A ) = 3075 (5,6-4,8) = 2460 g/h = 2,46 kg/h de- erindedir. Örnek 15: stanbul da kullan lacak Goodman A60-00-/ CPKF 61-5 kanall tip split klima cihaz iç ünite fan debisi 2720 m 3 /h ve %25 taze d fl hava, %75 iç ortam dönüfl havas ile çal flacak flekilde projelendirilirse üfleme s cakl kaç derece olacakt r? ( ç ortamda istenilen flartlar 26 C kuru termometre s cakl %50 ba l nem) fiekil da flematik çözüm verilmifltir. Psikometrik diyagram yard m yla bulunan iç ve d fl hava flartlar : ç flartlar 2 noktas : t 2 = 26 C ϕ 2 = %50 W 2 = 10,5 gr nem / kg kuru hava D fl flartlar, stanbul d fl hava yaz proje flart olarak: t 1 = 33 C t 1 * = 24 C W 1 = 15,5 gr nem / kg kuru hava Kar fl m havas n n yerini belirlemek için. m a2 /m a1 = (w 1 - w K ) / (w K - w 2 ) 2040 / 680 = (15,5 - w K ) /(w K 10,5) W K = 11,84 (gr nem / kg kuru hava ) Kar fl m noktas ; psikometrik diyagramda iç hava ile d fl hava aras ndaki mesafe ölçülerek ve iç hava ile d fl hava oran na göre e ri üzerinden pratik olarak da belirlenebilir. Kar fl m noktas nda (3 nolu nokta) hava flartlar : T K = 28 C t K * = 20,2 C h K = 58,5 kj/kg kuru hava Bulunan K noktas kar fl m havas n n flartlar n psikometrik diyagramda göstermektedir. Evaparatör CÇN s cakl 7 C kabul edilir. 7 C kuru termometre s cakl ndaki doymufl hava iflaretlenir. (4 noktas ) Cihaz n üfledi i hava 3-4 noktalar n birlefltiren do ru üzerinde olacakt r. Cihaz n kapasitesi ve cihaza giren havan n entalpisi bilindi inden 5 noktas n n (cihazdan üfleme havas n n) entalpisi hesaplanabilir ve 5 noktas belirlenmifl olur. Goodman teknik kataloglar ndan yukar daki hava flartlar na ba l olarak cihaz kapasitesi 16,89 kw (58100 Btu/h) olarak okunabilir. (cihazlar n teknik tablosundan iç ünite debisi 2720 m 3 /h, d fl ortam kuru termometre s cakl 33 C ve evaparatör girifl yafl termometre s cakl 20,2 C için okunur.) Q = h. m a = h / v K 16,89 = h / (0, ) h =19,40 kj/kg h = h K - h 5 = h 5 h 5 = 39,1 kj/kg t 5 = üfleme s cakl = 16,5 o C 174

19 K 1 fiekil ÖRNEK 15 N PS KROMETR K D YAGRAMDA GÖSTER M 175