Psychrometrie ist die Wissenschaft, die sich mit den physikalischen Gesetzmäßigkeiten von Luft-Wasser-Gemischen befasst.
Bei der Auslegung einer Klimaanlage müssen die Temperatur und der Feuchtigkeitsgehalt der zu klimatisierenden Luft sowie die gleichen Eigenschaften der Luft bekannt sein, die zur Erzielung des gewünschten Klimatisierungseffekts erforderlich sind. Sind diese Eigenschaften bekannt, kann die Klimatisierungsaufgabe bestimmt werden. Diese Analyse kann unter Verwendung des psychrometrischen Diagramms durchgeführt werden. Das psychrometrische Diagramm zeigt grafisch mehrere physikalische Eigenschaften der Luft über einen breiten Bereich von Bedingungen an. Die Kenntnis der Beziehung dieser Lufteigenschaften hilft bei der Aufgabe des Klimaanlagendesigns und der Analyse.
Eigenschaften von Luft
Auf den ersten Blick erscheint das psychrometrische Diagramm wie ein imposantes Liniennetz. Bei richtiger Anwendung liefert sie jedoch wertvolle Informationen über die Eigenschaften der Luft. Während dieser Sitzung wird das psychrometrische Diagramm und seine Verwendung bei der Lösung vieler Klimaanlagenprobleme erklärt.
Das psychrometrische Diagramm enthält fünf physikalische Eigenschaften zur Beschreibung der Eigenschaften von Luft:
- Trockenkugeltemperatur
- Feuchtkugeltemperatur
- Taupunkttemperatur
- Relative Luftfeuchtigkeit
- Feuchtigkeitsverhältnis
Trockenkugeltemperatur
Trockenkugeltemperaturen werden von einem gewöhnlichen Thermometer mit Trockenheit abgelesen
Birne.
Feuchtkugeltemperatur
Feuchtkugeltemperaturen werden von einem Thermometer abgelesen, dessen Kugel von einem feuchten Docht bedeckt ist. Der Unterschied zwischen der Feuchtkugeltemperatur und der Trockenkugeltemperatur wird durch den Kühleffekt verursacht, der durch die Verdunstung von Feuchtigkeit aus dem Docht entsteht. Dieser Verdunstungseffekt reduziert die Temperatur des Kolbens und damit die Thermometeranzeige.
Folglich ist die Differenz zwischen Trocken- und Feuchttemperaturmessungen ein Maß für die Trockenheit der Luft. Je trockener die Luft ist, desto größer ist der Unterschied zwischen den Trocken- und Feuchtkugelwerten.
Taupunkttemperatur
Die dritte Eigenschaft, die Taupunkttemperatur, ist die Temperatur, bei der Feuchtigkeit die Luft verlässt und auf Gegenständen kondensiert, so wie sich Tau auf Gras und Pflanzenblättern bildet.
Wenn die Trockenkugel-, Feuchtkugel- und Taupunkttemperaturen gleich sind, ist die Luft gesättigt. Es kann keine Feuchtigkeit mehr aufnehmen. Wenn sich die Luft in einem gesättigten Zustand befindet, verdrängt die in die Luft eintretende Feuchtigkeit die Feuchtigkeit in der Luft. Die verdrängte Feuchtigkeit verlässt die Luft in Form feiner Tröpfchen. Tritt dieser Zustand in der Natur auf, spricht man von Nebel.
Relative Luftfeuchtigkeit
Die vierte Eigenschaft, die relative Luftfeuchtigkeit, ist ein Vergleich der Feuchtigkeitsmenge, die eine bestimmte Luftmenge enthält, mit der Feuchtigkeitsmenge, die dieselbe Luftmenge bei derselben Trockenkugeltemperatur aufnehmen kann.
Die relative Luftfeuchtigkeit wird in Prozent angegeben. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit beispielsweise 50 % beträgt, enthält sie die Hälfte der Feuchtigkeit, die bei der vorhandenen Trockenkugeltemperatur möglich ist.
Feuchtigkeitsverhältnis
Schließlich beschreibt das Feuchtigkeitsverhältnis das tatsächliche Gewicht von Wasser in einem Luft-Wasserdampf-Gemisch. Mit anderen Worten, wenn ein Pfund Luft vollständig trocken ausgewrungen würde, würde der Vergleich des Gewichts des Wassers mit dem Gewicht der trockenen Luft das Feuchtigkeitsverhältnis ergeben.
Das Feuchtigkeitsverhältnis kann als Pfund Feuchtigkeit pro Pfund trockener Luft oder als Feuchtigkeitskörner pro Pfund trockener Luft ausgedrückt werden. In einem Pfund sind 7000 Körner Wasser. Um die Größe dieser Maßeinheiten zu schätzen: Auf Meereshöhe nimmt ein Pfund 70 °F Luft etwa 13,5 Kubikfuß ein, und ein Wasserkorn in dieser Luft wiegt etwa zweitausendstel (0,002) Unzen.
Wenn zwei dieser fünf Eigenschaften der Luft bekannt sind, können die anderen drei schnell aus dem psychrometrischen Diagramm bestimmt werden.
Beispiel
Nehmen wir zum Beispiel an, dass die Auslegungsbedingungen im Sommer 95 °F Trockenkugel sind
und 78 ° F Feuchtkugel.
- 95 ° F Trockenkugel (DB)
- 78 °F Feuchtkugel (WB)
Was ist die relative Luftfeuchtigkeit, das Feuchtigkeitsverhältnis und der Taupunkt?
Nur ein Punkt auf dem psychrometrischen Diagramm repräsentiert Luft mit diesen beiden Zuständen. Dieser Punkt befindet sich dort, wo sich die vertikalen 95°F-Trockenkugel-(DB)- und die diagonalen 78°F-Feuchtkugel-(WB)-Temperaturlinien schneiden.
Von diesem Schnittpunkt aus können die verbleibenden drei Lufteigenschaften aus der Karte abgelesen werden. Sowohl die Taupunkt- als auch die Feuchtigkeitsverhältnislinie sind horizontal und die Werte werden auf der rechten Seite des Diagramms angezeigt. In diesem Beispiel beträgt das Feuchtigkeitsverhältnis etwa 118 Körner Feuchtigkeit pro Pfund trockener Luft und die Taupunkttemperatur beträgt etwa 72 °F.
Beachten Sie, dass der Schnittpunkt zwischen zwei Kurven der relativen Luftfeuchtigkeit liegt: 40 % und 50 %. Durch Interpolation beträgt die relative Feuchtigkeit bei dieser Bedingung etwa 47 %.
