Psychrometric Processes - HVAC

このプロセス中、空気の水分含有量は一定のままですが、空気が冷却コイルを通過するにつれて温度は低下します。水分含有量を一定に保つには、冷却コイルの表面が乾燥しており、その表面温度が空気の露点温度よりも高くなければなりません。冷却コイルが 100% 有効である場合、空気の出口温度はコイル温度と等しくなります。ただし、実際には、出口空気温度は冷却コイル温度よりも高くなります。下図顕冷過程 2-1 を乾湿図上に示します。このプロセス中の熱拒否率は次の式で求められます。

乾湿図上の顕冷過程2-1

乾湿線図における顕熱過程1-2

冷却・除湿プロセス

顕熱加熱

このプロセス中、空気の水分含有量は一定に保たれ、空気が加熱コイル上を流れるにつれて温度が上昇します。このプロセス中の熱付加率は次の式で与えられます。

Q_h= m_a（h₂− h₁）= m_ac_午後（T₂− t₁）

どこc_午後は湿潤比熱 (≈1.0216)kJ / kg乾燥した空気）とm_aは乾燥空気の質量流量です (kg / s）。

冷却と除湿

湿った空気を冷たい表面と接触させて露点以下に冷却すると、空気中の水蒸気の一部が凝縮して液体として気流から離れ、その結果、空気の温度と湿度の比率が低下します。示されているように減少します。これは、空気が空調システム内で行われるプロセスです。実際のプロセスパスは、低温表面の種類、表面温度、流れの条件によって異なりますが、簡単にするために、プロセスラインは図に示すように直線であると仮定します。図8.11。熱伝達率と物質伝達率は、以下に示す質量保存式とエネルギー保存式を適用することにより、初期条件と最終条件で表すことができます。

水の質量バランスを適用すると、次のようになります。

m_a.ω_a= m_a.ω₂+ m_w

エネルギーバランスを適用すると、次のようになります。

m_a.h_a= Q_r+ m_w.h_w+ m_a.h₂

上の 2 つの式から、冷却コイルの負荷は、Q_tによって与えられます：

Q_r= m_a（h₁− h₂）− m_a（ω₁−ω₂）h_w

2^ND上式の右辺の項は通常、他の項に比べて小さいため、無視できます。したがって、

Q_r= m_a（h₁− h₂）

冷却と除湿のプロセスには潜熱と顕熱の両方の熱伝達プロセスが含まれていることが観察できます。したがって、潜熱と顕熱の合計伝達率は次のようになります。Q_r、Q_l、とQ_s) は次のように記述できます。

Q_r= Q_l+ Q_s

どこQ_l= m_a（h₁− h_w）= m_a.h_fg（ω₁−ω_w）

そしてQ_s= m_a（h_w− h₂）= m_a.C_午後（T₁− t₂）

顕熱係数 (SHF)

これは、全熱伝達率に対する顕熱伝達率 (Q) として定義されます。_t）、すなわち、

SHF =Q_s/ Q_t= Q_s/（Q_s+ Q_l）

上の方程式から、SHF 1.0 は潜熱伝達がないことに対応し、SHF 0 は顕熱伝達がないことに対応することがわかります。通常の乾燥気候の空調システムでは、0.75 ～ 0.80 の SHF が非常に一般的です。 SHF の値が低い、たとえば 0.6 は、湿潤な気候で発生するような潜熱負荷が高いことを意味します。

温度 Ts は冷却コイルの有効表面温度であり、装置露点 (ADP) 温度として知られています。理想的な状況では、すべての空気が冷却コイルの表面に完全に接触すると、空気の出口温度はコイルの ADP と同じになります。ただし、実際のケースでは、空気が冷却コイル表面上を流れる際の境界層の発達や、フィンに沿った温度変化などにより、空気の出口温度は常に装置の露点温度よりも高くなります。を定義できます。バイパス係数 (BPF)バイパス係数が高くなると、空気出口温度と冷却コイル温度の差が大きくなることが容易にわかります。 BPF が 1.0 の場合、すべての空気がコイルをバイパスし、冷却や除湿は行われません。

どこT_c出る空気の温度、T_aは入る空気の温度であり、T_s冷却コイルの表面温度です。

加熱と加湿

冬の間、部屋の空気を快適に保つためには、暖房と湿度を高めることが不可欠です。これは通常、最初に空気を顕熱加熱し、次に蒸気ノズルを介して空気流に水蒸気を追加することによって行われます。

加熱加湿工程

制御容積に対する水蒸気の質量バランスから、蒸気を追加する必要がある速度が求められます。m_w:

m_w= m_a（ω₂−ω₁）

ここでm_aは乾燥空気の質量流量です。エネルギーバランスから:

Q_h= m_a（h₂− h₁）− m_wh_w

どこQ_hは加熱コイルを通じて供給される熱であり、h_wは蒸気のエンタルピーです。このプロセスには同時に熱と物質の移動も含まれるため、冷却および除湿プロセスと同様の方法でプロセスの顕熱係数を定義できます。

冷却と加湿

名前が示すように、このプロセス中に気温が低下し、湿度が増加します。これは、空気流に冷水を噴霧することで実現できます。結露を避けるために、水の温度は空気の乾球温度より低く、露点温度より高くなければなりません (T_DPT<T₂<T₁）。

冷却と加湿のプロセス

このプロセス中に、空気から水への顕熱伝達と、水から空気への潜熱伝達が発生します。したがって、総熱伝達は水温に依存します。噴霧される水の温度が空気の湿球温度と等しい場合、空気から水への顕熱伝達が水から空気への潜熱伝達と等しいため、正味伝達率はゼロになります。水温が WBT より高い場合、水から空気への正味の熱伝達が発生します。水温が WBT より低い場合、正味の熱伝達は空気から水になります。スプレー水が完全に再循環され、加熱も冷却もされない特殊なケースでは、システムは完全に断熱され、補給水は WBT で供給され、定常状態では空気が断熱飽和プロセスを受けます。そのWBTは残っています絶え間ない。これが断熱飽和のプロセスです。冷却と加湿のプロセスは、蒸発冷却器、冷却塔などのさまざまな装置で行われます。

暖房と除湿

このプロセスは、湿気から水蒸気を吸収または吸着する吸湿性材料を使用することによって実現できます。このプロセスが熱的に隔離されている場合、空気のエンタルピーは一定に保たれ、その結果、空気の水分含量が減少するにつれて空気の温度が上昇します。この吸湿性材料は固体でも液体でもよい。一般に、吸湿性材料による水の吸収は発熱反応であり、その結果、このプロセス中に熱が放出され、空気に伝達され、空気のエンタルピーが増加します。