نرم افزار سايكرومتريک با قابلیت آنالیز فرایند هوای عبوری از هواساز

نرم افزار سايكرومتريک Design Tools Psychometric Analyzer 6.8 با قابلیت آنالیز فرایند هوای عبوری از هواساز

نرم افزار سايكرومتريک Psychometric Analyzer از سوی شرکت معتبر McQuay است که با وارد کردن اطلاعات اولیه پس از محاسبه و آنالیز سیستم ، نقاط فرایند را بر روی دیاگرام سايكرومتريک مشخص می کند.

تصویری از فضای نرم افزار سايكرومتريک Psychometric Analyzer

مقدمه ای بر نمودار سايكرومتريک:

اساس اکثر فرایند های تهویه مطبوع (مانند گرمایشی ،سرمایشی ،رطوبت زنی) ناشی از تغییرات در انرژی است.

تغییرات در انرژی هم در اثر تغییر در درجه حرارت و رطوبت هوا به وجود می آید.

اگر روابط بین دما ، رطوبت و انرژی را به خوبی درک کنیم در واقع بر فرایندهای تهویه مطبوع مسلط شده ایم.

روابط بین دما، رطوبت و انرژی تحت نمودار سایکرومتریک به راحتی قابل درک است.

نمودار سايكرومتريک ابزار مفيدی است که بوسیله آن میتوان روابط بین دما، رطوبت و انرژی را به خوبی درک کرد.

آشنایی با مفاهیم نمودار سایکرومتریک:

هواي موجود در جو، مخلوطي از هوا و بخار آب است.

منحني سايكرومتريك ،منحني است كه غلظت هايي مختلف بخار آب در هوا و همچنين دما هايي مربوط به را نشان مي دهد.

وظيفه ي سيستم تهويه مطبوع، كنترل دما و مقدار رطوبت هوا توسط يك يا چند فرايند از فرايند هاي زير ميباشد:

• گرمايش
• سرمایش
• رطوبت زدایی
• رطوبت زنی

اين فرايند ها مي توانند در منحني سایکرومتریک نشان داده شوند.

هر يك از فرايند ها مي توانند توسط تعدادي از روش هاي مختلف به دست آيند.

به عنوان مثال، گرمايش هوا مي تواند به صورت يك كويل آب گرم كانال كشي شده، المنت هاي برقي كانال كشي شده، مشعل هاي گاز سوز كانال كشي شده، سيستم تهويه مطبوع سيكل معكوس، رادياتور نصب شده در اتاق ها و غيره انجام مي شود.

منحنی مشخصات هوا یا همان دیاگرام سایکرومتریک ، دیاگرامی است که شامل تمام پارامترهای قابل اندازه گیری هوا می­ باشد.

منحنی مسخصات هوا یا همان نمودار سايكرومتريک دارای اطلاعات زیر است:

• دمای خشک Dry-bulb Temperature
• دمای مرطوبWet-bulb Temperature
• نقطه شبنم Dew point Temperature
• آنتالپی مخصوص Specific Enthalpy
• حجم مخصوص Specific Volume
• رطوبت مخصوص Specific Humidity
• رطوبت نسبی Relative Humidity
• ضریب حرارت مخصوص

تعریف رطوبت مخصوص:

رطوبت مخصوص یکی دیگر از پارامتر ها نمودار سايكرومتريک می باشد که به معنای جرم بخار آب به ازای واحد جرم هوای مرطوب است.

این پارامتر رابطه­ی نزدیکی با نسبت رطوبت (humidity ratio) دارد و تنها از نظر اندازه، از آن کمتر است.

تعریف آنتالپی مخصوص:

آنتالپی یکی از کمیت های رایج ترمودینامیکی می باشد که برابر با مقدار کل حرارت داخل سیستم می باشد.

آنتالپی مخصوص میزان این انرژی در واحد جرم است که در تعریف دقیق تر میزان حرارتی است که باید به واحد جرم هوای خشک داده شود تا از صفر درجه سانتی گراد به درجه حرارت مورد نظر برسد.

در سیستم متریک واحد آنتالپی مخصوص کیلوژول بر کیلوگرم هوای خشک است.

آنتالپی مستقیما نمی تواند اندازه گیری شود ولی تغییرات آن را می توان اندازه گیری کرد.

اگر فشار بیرون ثابت نگه داشته شود، تغییر در آنتالپی مستلزم تغییر در انرژی داخلی به علاوه تغییر در حجم داخلی سیستم است.

طرح دیاگرام سايكرومتريک :

نمودار سایکرومتریک بر اساس دو مفهوم ساده ساخته شده:

هوای داخل مخلوطی از هوای خشک و بخار آب است.

میزانی انرژی مشخص در هوا، در دما و فشار خاص وجود دارد.

بخش1: هوای داخل مخلوطی از هوای خشک و بخار است.

هوایی که ما در آن زندگی می کنیم ترکیبی از هوای خشک و بخار نامرئی است.

به مقدار بخار موجود در هوا رطوبت گفته می شود.

مقدار بخار آب موجود در هوا را با “پوند بخار در هر پوند هوا” می سنجند.

به این عدد “نسبت رطوبت ” گفته می شود و با W نشان می دهند واحد آن نیز lbw/lbda می باشد.

خواص رطوبت هوا با فشار تغییر می کند چرا که با افزایش ارتفاع، فشار کاهش می یابد؛ بنابراین نمودار سایکرومتریک برای فشار استاندارد و سطح دریا طراحی شده است.

برای درک بهتر رابطه بخار هوا و دما، دو موقعیت را در نظر می گیریم:

موقعیت اول: دما ثابت باشد و مقدار بخار هوا افزایش یابد:

در این شرایط رطوبت افزایش می یابد.

اگر چه هر دمایی، یک مقدار مشخصی رطوبت را می تواند در خود نگاه دارد که به آن نقطه اشباع می گویند.

اگر در این نقطه بخار بیشتری وارد هوا شود به شکل قطره در می آید.

موقعیت دوم: دما پایین آمده اما رطوبت ثابت بماند:

اگر هوا به اندازه کافی سرد شود به خط اشباع می رسد و بیش از آن شبنم تشکیل می شود.

یعنی تا جایی سرد شود که دیگر تحمل نگه داشتن بخار را نداشته باشد.

برای مثال اگر یک قوطی نوشیدنی سرد را برای چند دقیقه از یخچال خارج کنید مشاهده می کنید که ظرف مرطوب شده است.

دلیل این امر برخورد هوای مرطوب به سطح سرد است.

رطوبت نسبی RH

رطو بت نسبی ، نسبت رطوبت مطلق در دمای t به رطوبت اشباع در همان دما می‌نامند.

به عبارت دیگر نسبت بخار آب موجود در حجم معینی از هوا در دمای t به وزن ماکزیمم بخار آبی که می‌تواند در همین حجم در دمای t داشته باشد را رطوبت نسبی می‌گویند.

شکل زیر ماکزیمم مقدار بخار آب در هر پوند هوا در درجه حرارت های مختلف را نشان می دهد.

محور X دما و محور Y نسبت رطوبت است.

منحنی ماکزیمم بخار را “خط اشباع” می نامند و منحصرا همان RH=100% است.

در هر نقطه روی خط اشباع که پایین آییم در آن دما رطوبت 100% است.

هنگامی که همان حجم هوا تنها شامل نیمی از وزن بخار باشد رطوبت نسبی 50% است. ( شکل زیر ).

همان طور که می بینید بیشترین بخاری که هوا می تواند در خود نگاه دارد به سرعت با افزایش دما، افزایش می یابد.

به شکل بعد توجه کنید:

در یک روز سرد که هوای بیرون 36˚F )2˚C) و رطوبت نسبی 70% است این هوا را وارد ساختمان نموده و تا 70˚F و رطوبت 20% گرم می کنیم، (از نقطه 1 روی نمودار تا نقطه 2 هوا جابه جاشده است)،

در این تحول نسبت رطوبت ثابت و 0.003 پوند بخار به پوند هوای خشک است، اما دما افرایش و رطوبت کاهش یافته است.

بخش2: در دما و فشار خاص مقدارمشخصی انرژی درمخلوط هوا وجود دارد.

در نمودار سایکرومتریک خطوط شیب ثابتی از چپ به راست وجود دارد که “آنتالپی” نامیده می شود و واحد آن در سیستم انگلیسی “انرژی بر پوند هوای خشک” Btu/lb می باشد.

گرمایش

روند گرمایش شامل افزودن انرژی گرمایی محسوس است. شکل زیر هوای خارج را در 47˚F و رطوبت نسبی 90% نشان می دهد که تا 72˚F گرم می شود.

در این فرایند آنتالپی هوا از 18 تا 24 BTU/lb افزایش یافته. توجه شود که روند فرایند افقی بوده و هیچ رطوبتی افزوده یا کاهیده نشده، در این فرایند رطوبت نسبی از 90% تا 36% افت یافته است.

رطوبت زنی

این فرایند همان طور که از شکل آن پیداست شامل افزودن بخار به هواست و زمانی رخ می دهد که بخار موجود در هوا انرژی جذب کرده و تبخیر شود.

این انرژی که بخار جذب می کند همان “گرمای نهان تبخیر” است.

خنک کاری و رطوبت گیری

خنک کاری در سیستم های تهویه مطبوع معمولا با عبور هوای مرطوب از روی کویل های سرد صورت می گیرد.

همان طور که در شکل پیداست یک کویل از لوله های مارپیچ و طولانی ساخته شده که درون آن گاز یا مایع سرد جریان دارد.

این مایع به طور معمول 40_45˚F است و مبرد نامیده می شود. در میان لوله های پره هایی می گذرد که انتقال حرارت را افزایش می دهد.

بسته به مقدار افت دما و حذف رطوبت کویل ها را از 2 تا 8 ردیف طراحی می کنند.

هر چه تعداد ردیف ها بیشتر باشد توانایی حذف رطوبت بالاتر می رود. دو نتیجه در این کار وجود دارد اول: هوای سرد با عبور از کویل سرد خنک شده.

دوم: از آنجایی که سیال سرد که درون کویل جریان دارد زیر دمای اشباع است کندانسه روی کویل تشکیل می شود.

این فرایند آنتالپی یا حرارت هوای مخلوط را کاهش و آنتالپی مبرد را افزایش می دهد.

مقدار رطوبت حذف شده در سیستم به عوامل زیر وابسته است.

• دمای سیال سرد
• عمق کویل ها
• میزان تخت یا موجی بودن پره ها
• سرعت هوای عبوری از کویل
• یک مثال ساده این فرایند را در شکل زیر می توانید مشاهده نمایید.

هوای گرم مرطوب با دمای 80˚F و رطوبت نسبی 50% از روی کویل سرد عبور داده شده و تا 57˚F خنک می شود.

هنگامی که رطوبت روی کویل کندانس می شود گرمای نهان آزاد می شود و این گرما باید از مایع مبرد نیز گرفته شود.

در شکل آنتالپی A→B یک سوم آنتالپی B→C برای خنک کردن هوا می باشد.

محصولات مشابه:

مطالعه بیشتر