فرآیندهای روان سنجی

نمایی از نمودار سایکرومتریک نشان داده شده است:

فرآیندهای سایکرومتریک مختلف نشان داده شده است:

فرآیندهای روان سنجی

خنک کننده معقول

در طی این فرآیند، میزان رطوبت هوا ثابت می ماند اما دمای آن با عبور از روی یک سیم پیچ خنک کننده کاهش می یابد. برای ثابت نگه داشتن رطوبت، سطح کویل خنک کننده باید خشک و دمای سطح آن بیشتر از دمای نقطه شبنم هوا باشد. اگر کویل خنک کننده 100% موثر باشد، دمای خروجی هوا برابر با دمای کویل خواهد بود. اما در عمل دمای هوای خروجی بالاتر از دمای کویل خنک کننده خواهد بود.شکل زیرفرآیند خنک سازی معقول 2-1 را در نمودار سایکرومتریک نشان می دهد. نرخ دفع گرما در طول این فرآیند به وسیله:

گرمایش معقول

در طی این فرآیند، رطوبت هوا ثابت می ماند و دمای آن با عبور از روی یک سیم پیچ گرمایشی افزایش می یابد. نرخ افزودن گرما در طول این فرآیند به وسیله:

جایی کهج_PMگرمای مخصوص مرطوب است (≈1.0216کیلوگرم بر کیلوگرمهوای خشک) ومتر_آنرخ جریان جرمی هوای خشک است (کیلوگرم در ثانیه)

خنک کننده و رطوبت زدایی

هنگامی که هوای مرطوب در زیر نقطه شبنم خود با تماس با سطح سرد خنک می شود، مقداری از بخار آب موجود در هوا متراکم می شود و جریان هوا را به صورت مایع خارج می کند و در نتیجه هم نسبت دما و هم رطوبت هوا کاهش می یابد. همانطور که نشان داده شده کاهش می یابد. این فرآیندی است که هوا در یک سیستم تهویه مطبوع طی می کند. مسیر واقعی فرآیند به نوع سطح سرد، دمای سطح و شرایط جریان بستگی دارد، اما برای سادگی، خط فرآیند یک خط مستقیم در نظر گرفته می‌شود که در شکل نشان داده شده است.شکل 8.11. نرخ انتقال گرما و جرم را می توان بر حسب شرایط اولیه و نهایی با اعمال معادلات بقای جرم و بقای انرژی به صورت زیر بیان کرد:

با اعمال تعادل جرم برای آب:

با اعمال تعادل انرژی:

از دو معادله بالا، بار روی کویل خنک کننده،س_تیاز رابطه زیر بدست می آید:

2^دومعبارت RHS معادله فوق معمولاً در مقایسه با سایر اصطلاحات کوچک است، بنابراین می توان از آن صرف نظر کرد. از این رو،

می توان مشاهده کرد که فرآیند خنک سازی و رطوبت زدایی شامل فرآیندهای انتقال حرارت نهان و محسوس است، از این رو، نرخ انتقال حرارت کل، نهان و محسوس (س_ر،س_من، وس_s) را می توان به صورت زیر نوشت:

جایی کهس_من= متر_آ(ساعت₁- ساعت_w) = متر_آ.ه_fg(ω₁- ω_w)

وس_s= متر_آ(ساعت_w- ساعت₂) = متر_آ.c_PM(تی₁- تی₂)

ضریب حرارت محسوس (SHF)

به عنوان نسبت نرخ انتقال حرارت محسوس به کل تعریف می شود (Q_تی) ، یعنی

از معادله بالا می توان مشاهده کرد که SHF 1.0 مربوط به عدم انتقال حرارت نهان و SHF 0 مربوط به عدم انتقال حرارت محسوس است. SHF از 0.75 تا 0.80 در سیستم های تهویه مطبوع در آب و هوای خشک معمولی بسیار رایج است. مقدار کمتر SHF، مثلاً 0.6، دلالت بر بار گرمای نهان بالا دارد، مانند آنچه در آب و هوای مرطوب رخ می دهد.

دما، Ts، دمای موثر سطح سیم پیچ خنک کننده است و به عنوان دمای نقطه شبنم دستگاه (ADP) شناخته می شود. در شرایط ایده آل، زمانی که تمام هوا در تماس کامل با سطح کویل خنک کننده قرار می گیرد، دمای خروجی هوا با ADP سیم پیچ برابر خواهد بود. با این حال، در حالت واقعی، دمای خروجی هوا همیشه بیشتر از دمای نقطه شبنم دستگاه خواهد بود که دلیل آن توسعه لایه مرزی است، زیرا هوا بر روی سطح کویل خنک کننده جریان می یابد و همچنین به دلیل تغییرات دما در امتداد پره ها و غیره. ، می توانیم a را تعریف کنیمضریب بای پس (BPF)همانطور که به راحتی می توان مشاهده کرد که ضریب بای پس بالاتر، تفاوت بین دمای خروجی هوا و دمای کویل خنک کننده بزرگتر خواهد بود. وقتی BPF 1.0 باشد، تمام هوا از سیم پیچ دور می زند و هیچ خنک کننده یا رطوبت زدایی وجود نخواهد داشت.

جایی کهتی_جدمای خروجی هوا،تی_آدمای هوای ورودی است وتی_sدمای سطح کویل خنک کننده است.

گرمایش و رطوبت

در فصل زمستان گرما و رطوبت هوای اتاق برای راحتی ضروری است. این کار معمولاً با گرم کردن معقول هوا و سپس اضافه کردن بخار آب به جریان هوا از طریق نازل های بخار انجام می شود.

تعادل جرمی بخار آب برای حجم کنترل نرخی را به دست می دهد که در آن بخار باید اضافه شود، به عنوان مثال،متر_w:

کجا م_آنرخ جریان جرمی هوای خشک است. از تعادل انرژی:

جایی کهس_ساعتگرمایی است که از طریق کویل گرمایشی تامین می شود وساعت_wآنتالپی بخار است. از آنجایی که این فرآیند شامل انتقال همزمان گرما و جرم نیز می‌شود، می‌توانیم یک ضریب حرارتی معقول را برای فرآیند به روشی شبیه به فرآیند خنک‌سازی و رطوبت‌زدایی تعریف کنیم.

خنک کننده و رطوبت

همانطور که از نام آن پیداست در طی این فرآیند دمای هوا کاهش می یابد و رطوبت آن افزایش می یابد. این را می توان با پاشیدن آب خنک در جریان هوا به دست آورد. دمای آب باید کمتر از دمای حباب خشک هوا باشد اما بالاتر از دمای نقطه شبنم آن باشد تا از تراکم جلوگیری شود.تی_DPT<تی₂<تی₁)

در طی این فرآیند، انتقال حرارت محسوس از هوا به آب و انتقال گرمای نهان از آب به هوا وجود دارد. بنابراین، کل انتقال حرارت به دمای آب بستگی دارد. اگر دمای آب پاشیده شده برابر با دمای حباب مرطوب هوا باشد، سرعت انتقال خالص صفر خواهد بود زیرا انتقال حرارت محسوس از هوا به آب برابر با انتقال گرمای نهان از آب به هوا خواهد بود. اگر دمای آب بیشتر از WBT باشد، انتقال حرارت خالص از آب به هوا وجود خواهد داشت. اگر دمای آب کمتر از WBT باشد، انتقال حرارت خالص از هوا به آب خواهد بود. در یک حالت خاص که آب اسپری به طور کامل چرخش می شود و نه گرم می شود و نه خنک می شود، سیستم کاملاً عایق می شود و آب آرایشی در WBT تامین می شود، سپس در حالت پایدار، هوا تحت یک فرآیند اشباع آدیاباتیک قرار می گیرد که در طی آن WBT آن باقی مانده استثابت. این فرآیند اشباع آدیاباتیک است. فرآیند خنک‌سازی و مرطوب‌سازی در دستگاه‌های مختلفی مانند کولرهای تبخیری، برج‌های خنک‌کننده و غیره دیده می‌شود.

گرمایش و رطوبت زدایی

این فرآیند را می توان با استفاده از یک ماده رطوبت سنجی، که بخار آب را از رطوبت جذب یا جذب می کند، به دست آورد. اگر این فرآیند از نظر حرارتی ایزوله شود، آنتالپی هوا ثابت می ماند، در نتیجه با کاهش رطوبت هوا، دمای هوا افزایش می یابد. این ماده جاذب رطوبت می تواند جامد یا مایع باشد. به طور کلی، جذب آب توسط مواد رطوبت سنجی یک واکنش گرمازا است، در نتیجه گرما در طی این فرآیند آزاد می شود که به هوا منتقل می شود و آنتالپی هوا افزایش می یابد.