گرمای محسوس گرمایی است که بدون تغییر فاز به یک ماده یا از آن منتقل می شود. این نوع گرمایی است که هنگام لمس چیزی که گرم یا سرد است احساس می کنیم.
گرمای نهان گرمایی است که در طی یک تغییر فاز به یا از یک ماده منتقل می شود، مانند از مایع به گاز یا از گاز به جامد. گرمایی است که برای تغییر حالت یک ماده بدون تغییر دمای آن لازم است.
گرمای کل مجموع گرمای محسوس و گرمای نهان است. مقدار کل گرمایی است که به یک ماده یا از آن منتقل می شود.
معادلات
گرمای محسوس:
گرمای محسوس نوع گرمایی است که می‌توانیم آن را با دماسنج حس کرده و اندازه‌گیری کنیم. انرژی مورد نیاز برای تغییر دمای یک ماده بدون تغییر فاز آن (مثلاً از جامد به مایع یا مایع به گاز) است.
$$H_S = 1.08 \times CFM \times \Delta T$$حرارت نهان:
گرمای نهان انرژی مورد نیاز برای تغییر فاز یک ماده (مثلاً از جامد به مایع یا مایع به گاز) است. باعث تغییر دما نمی شود.
$$H_L = 0.68 \times CFM \times \Delta W_{GR}$$گرمای کل:
گرمای کل مجموع گرمای محسوس و گرمای نهان است.
$$H_T = H_S + H_L$$جایی که:
- حSگرمای محسوس است (Btu/hr)
- حلگرمای نهان است (Btu/hr)
- حتیگرمای کل است (Btu/hr)
- CFMنرخ جریان هوا (فوت مکعب در دقیقه) است
- Δتیاختلاف دما (درجه فارنهایت) است
- ΔدبلیوGRتفاوت نسبت رطوبت است (دانه H2O/lb. DA)
مثال
یک دستگاه تهویه مطبوع 10000 Btu/hr گرمای کل یک اتاق را حذف می کند. نرخ جریان هوا 1000 CFM و اختلاف دما 20 درجه فارنهایت است. اختلاف نسبت رطوبت 0.005 دانه H2O/lb است. DA.
گرمای محسوس:
$$H_S = 1.08 \times 1000 \times 20 = 21,600 Btu/hr$$حرارت نهان:
$$H_L = 0.68 \times 1000 \times 0.005 = 3.4 Btu/hr$$گرمای کل:
$$H_T = H_S + H_L = 21,600 + 3.4 = 21,603.4 Btu/hr$$U-Value و Area
U-value یک ماده معیاری برای سنجش مقاومت حرارتی آن است. هرچه مقدار U کمتر باشد، عایق بهتری خواهد بود.
مساحت یک سطح معیار اندازه آن است.
معادله
$$H = U \times A \times \Delta T$$جایی که:
- حنرخ انتقال حرارت است (Btu/hr)
- تومقدار U است (Btu/hr. ft². °F)
- آمساحت است (ft²)
- Δتیاختلاف دما (درجه فارنهایت) است
مثال
یک دیوار دارای U-value 0.25 Btu/hr.ft² است. درجه فارنهایت و مساحت 100 فوت مربع. اختلاف دما بین داخل و خارج دیوار 20 درجه فارنهایت است.
نرخ انتقال حرارت:
$$H = 0.25 \times 100 \times 20 = 500 Btu/hr$$نسبت حرارت محسوس (SHR)
نسبت گرمای محسوس (SHR) نسبت گرمای محسوس به گرمای کل است. این معیاری است که نشان می دهد چه مقدار از گرمای کل گرمای محسوس است.
معادله
$$SHR = \frac{H_S}{H_T} = \frac{H_S}{H_S + H_L}$$مثال
در مثال قبلی، گرمای محسوس 21600 Btu/hr و گرمای کل 21603.4 Btu/hr است. بنابراین، SHR عبارت است از:
$$SHR = \frac{21,600}{21,603.4} = 0.999$$نتیجه
گرمای محسوس، نهان و کل مفاهیم مهم در HVAC هستند. با درک این مفاهیم، می توانید سیستم های HVAC را بهتر طراحی و راه اندازی کنید.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The specific heat capacity of a substance determines how much heat energy is required to change its temperature by a given amount. Substances with high specific heat capacities, such as water, require more heat energy to change their temperature than substances with low specific heat capacities, such as air. Therefore, when designing HVAC systems, it’s essential to consider the specific heat capacity of the substances involved in heat transfer to ensure efficient sensible heat transfer.
A common example of latent heat transfer in an HVAC system is the dehumidification process in an air conditioning system. When moist air passes over a cooling coil, the latent heat of vaporization is transferred from the air to the coil, causing the water vapor to condense into liquid water. This process reduces the humidity of the air and removes heat from the space, making it an essential component of air conditioning systems.
Total heat is calculated by summing the sensible heat and latent heat transferred in an HVAC system. The sensible heat can be calculated using the specific heat capacity of the substance and the temperature change, while the latent heat can be calculated using the latent heat of vaporization or fusion and the mass of the substance undergoing a phase change. For example, in a cooling coil, the total heat transfer can be calculated by adding the sensible heat transfer due to the temperature change of the air and the latent heat transfer due to the condensation of water vapor.
The units of measurement for sensible, latent, and total heat are typically measured in joules (J) or British thermal units (BTU). The specific heat capacity of a substance is typically measured in joules per kilogram per kelvin (J/kg·K) or BTU per pound per degree Fahrenheit (BTU/lb·°F). The latent heat of vaporization or fusion is typically measured in joules per kilogram (J/kg) or BTU per pound (BTU/lb).
The humidity of the air has a significant impact on latent heat transfer in an HVAC system. When the air is humid, there is more moisture available to condense on the cooling coil, resulting in a greater amount of latent heat transfer. Conversely, when the air is dry, there is less moisture available to condense, resulting in less latent heat transfer. Therefore, it’s essential to consider the humidity of the air when designing HVAC systems to ensure efficient latent heat transfer.
Total heat transfer is an essential concept in various HVAC applications, including air conditioning systems, heat pumps, and refrigeration systems. It’s used to calculate the total cooling or heating capacity of a system, which is critical for selecting the appropriate equipment size and designing efficient systems. Additionally, total heat transfer is used to analyze the performance of HVAC systems and identify opportunities for energy savings and optimization.
