Psicrometría

La psicrometría es el estudio de las mezclas de aire y vapor de agua. A veces también se le llama higrometría. Muchos dispositivos de ingeniería mecánica aprovechan procesos psicrométricos, como los sistemas de aire acondicionado y las torres de refrigeración. Dos principios importantes en los que se basan las relaciones psicrométricas son la ecuación del gas perfecto y la ley de Dalton sobre la mezcla. La ecuación del gas perfectofotovoltaica=RT, es una herramienta fundamental que se utiliza para manipular las características cuando uno se propone analizar tanto las definiciones como las diversas condiciones. Dado que d = 1/v, otra forma útil de la ecuación espag=dRT.

Ley de presión parcial de Dalton:La teoría de Dalton afirma que en una mezcla de gases perfectos, cada componente de la mezcla se comporta individualmente ya que los demás no están presentes. Esta afirmación se puede expresar como una serie de relaciones matemáticas basadas en las siguientes afirmaciones lógicas:

  • La presión total de la mezcla es la suma de las presiones individuales o parciales de los constituyentes.
  • La masa de la mezcla es la suma de las masas de los componentes individuales.
  • La temperatura de cada componente es igual a la temperatura de la mezcla.
  • El volumen de cada uno de los constituyentes es igual al volumen de la mezcla.
  • La entalpía de la mezcla es la suma de las entalpías de los constituyentes individuales.

Presión total de la mezcla aire-vapor de agua (pagB) puede expresarse mediante la ecuación de la ley de Dalton como la suma de las presiones parciales de los constituyentes;pag = paga+pvy si el vapor de agua esta saturadopag = paga+pvs.

Humedad relativa (ϕ):Se define como la relación entre la presión parcial del vapor de agua en una mezcla y la presión saturada del agua pura a la misma temperatura.T.

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Relación de humedad o humedad específica:La humedad (w) la relación se define como la masa de vapor de agua por unidad de masa de aire seco en la mezcla de aire y vapor de agua. Este término puede serimgy si la mezcla esta saturadaωS= 0,622 [pagvs/( p - pvs)]como

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Grado de saturación (μ):Es la relación entre la humedad específica real y la humedad específica saturada, ambas a la misma temperatura.T.

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Temperatura de bulbo seco (DBT):Es la temperatura de la mezcla medida con un termómetro estándar. La palabra "seco" se utiliza para implicar que el sensor está expuesto a la mezcla de vapor sin ningún líquido presente.

Temperatura de bulbo húmedo (o temperatura de saturación (WBT):Es la temperatura a la que el agua que se evapora en aire húmedo a una temperatura de bulbo seco y una relación de humedad determinadas puede llevar el aire a la saturación adiabáticamente a la misma presión.

Volumen específico (v):Se usa comúnmente, pero con unidades de volumen de mezcla por kilogramo de aire seco.

Temperatura del punto de rocío (DPT):Es la temperatura del aire húmedo saturado a la misma relación de presión y humedad que una muestra determinada de aire húmedo. Si lo enfriamos más, el agua comenzará a condensarse y se separará en forma de niebla/rocío.

FREQUENTLY ASKED QUESTIONS

What is the significance of the perfect gas equation in psychrometry?
The perfect gas equation, PV = nRT, is a fundamental tool in psychrometry as it allows us to manipulate the characteristics of air-water vapor mixtures. By rearranging the equation to p = dRT, we can analyze various conditions and definitions. The perfect gas equation is a simplification of real-world behavior, but it provides a useful approximation for many psychrometric applications, such as calculating the properties of air in air conditioning systems and cooling towers.
How does Dalton’s Law of Partial Pressure apply to psychrometry?

Dalton’s Law states that in a mixture of perfect gases, each constituent behaves individually as if the others were not present. In psychrometry, this means that the total pressure of the air-water vapor mixture is the sum of the individual partial pressures of the constituents. This can be expressed mathematically as p_total = p_air + p_water_vapor. Dalton’s Law is essential in psychrometry as it allows us to calculate the properties of the mixture based on the properties of its individual components.

What is the difference between psychrometry and hygrometry?

Psychrometry and hygrometry are often used interchangeably, but technically, hygrometry refers specifically to the measurement of the humidity of the air, whereas psychrometry is the broader study of the properties of air-water vapor mixtures. Psychrometry encompasses not only humidity but also other properties such as temperature, enthalpy, and density. While hygrometry is a subset of psychrometry, the terms are often used synonymously in practice.

How does the composition of atmospheric air affect psychrometric calculations?

Atmospheric air is a mixture of many gases, including nitrogen, oxygen, carbon dioxide, and water vapor. The composition of atmospheric air can affect psychrometric calculations, particularly when dealing with trace gases. However, for most psychrometric applications, the air can be approximated as a binary mixture of dry air and water vapor. This simplification allows us to use psychrometric charts and tables that are based on this binary mixture assumption.

What are some common applications of psychrometry in mechanical engineering?

Psychrometry has numerous applications in mechanical engineering, including air conditioning systems, cooling towers, and humidification/dehumidification systems. By understanding the properties of air-water vapor mixtures, engineers can design and optimize these systems to achieve efficient heat transfer, humidity control, and energy savings. Psychrometry is also essential in the design of HVAC systems, where it is used to calculate heating and cooling loads, and to optimize system performance.

How can psychrometric charts and tables be used in engineering design?

Psychrometric charts and tables are graphical and tabular representations of the properties of air-water vapor mixtures. They provide a convenient way to determine the properties of the mixture, such as humidity, enthalpy, and density, based on temperature and humidity ratios. Engineers can use these charts and tables to quickly and accurately calculate the properties of the air in various engineering applications, such as designing air conditioning systems, cooling towers, and humidification/dehumidification systems.

How does Dalton’s Law of Partial Pressure apply to psychrometry?

Dalton’s Law states that in a mixture of perfect gases, each constituent behaves individually as if the others were not present. In psychrometry, this means that the total pressure of the air-water vapor mixture is the sum of the individual partial pressures of the constituents. This can be expressed mathematically as p_total = p_air + p_water_vapor. Dalton’s Law is essential in psychrometry as it allows us to calculate the properties of the mixture based on the properties of its individual components.