انجمن تخصصی مهندسین مکانیک

سلام دوستان،


در این تاپیک قصد و هدف بر این است که به آموزش و استفاده از سایکرومتریک در تهویه مطبوع بپردازیم.
دوستان و اساتید می توانند در این موضوع شرکت کرده و پرسش ها و مطالب فنی را به ما آموزش بدهند.

امیدواریم بتوانیم با همکاری دوستان این تاپیک رو به جلو هدایت کنیم.

در ابتدا با تشریح دکتر محمود رازجویان از سایکرومتریک شروع می کنیم و سپس به تعریف هر جزء و حل مساله می پردازیم:

داده های اطلاعاتی حاصل از اقلیم همچون دمای خشک، دمای مرطوب وفشار بخار در روی نمودار مشخص می شوند و سپس با استفاده از این داده ها به تجزیه و تحلیل انها پرداخته و در نهایت شرایط اقلیمی و اصولی را که برای طراحی باید استفاده شود مشخص می شود.باید توجه داشت که این نمودار را می توان به طور جداگانه برای هر شهر تنظیم نمود تا دقت اصول تعیین شده بالا رود.علایم تعیین شده در نمودار:
N محدوده ی منطقه ی اسایش.
N’ محدوده ی شرایط قابل تحمل.
M محدوده ی شرایطی که استفاده ازمصالح ساختمانی متناسب بااقلیم، درایجادمنطقه ی اسایش درداخل ساختمان موثر است..
M’ محدوده ی شرایط قابل تحمل در صورت استفاده از مصالح متناسب با اقلیم.
V محدوده ی استفاده ازکوران درساختمان های معمولی.
V’ محدوده ی استفاده از کوران در ساختمانهایی که برای استفاده از تهویه ی طبیعی طراحی شده اند.
EC محدوده ی استفاده از کولر ابی در ساختمانهای معمولی.
EC’ محدوده ی استفاده از کولر ابی در ساختمانهایی که به طورموثرعایق کاری حرارتی شده وسطح خارجی انها نیزسفیدرنگ است .
AC محدوده ی شرایطی که تنها استفاده از تهویه ی مطبوع موثر است.
D محدوده ای که به دستگاه رطوبت زن نیاز است .
W محدوده ای که علاوه بر تهویه ی مطبوع، استفاده از دستگاه رطوبت گیر نیز لازم است.
H محدوده ی تاثیرمصالح در گرمایش ساختمان .
H’ محدوده ی استفاده از مصالح متناسب با اقلیم در گرمایش ساختمان.

منحنی مشخصات هوا یا همان نمودار سایکومتریک دارای اطلاعات زیر است:

• دمای خشک Dry-bulb Temperature
  
• دمای مرطوب Wet-bulb Temperature
  
• دمای نقطه شبنم Dew point Temperature
  
• آنتالپی مخصوص Specific Enthalpy
  
• حجم مخصوص Specific Volume
  
• رطوبت مخصوص Specific Humidity
  
• رطوبت نسبی Relative Humidity
  
• ضریب حرارت محسوس Sensible Heat Factor
  

دمای حباب خشک (DBT) درجه حرارتی است که ما با یک دماسنج استاندارد اندازه گیری می کنیم بطوری که هیچ گونه آبی و رطوبتی بر روی سطح آن نباشد. بطور معمول وقتی مردم درجه حرارت هوا را می گویند در حقیقت به Dry-Bulb اشاره می کنند. چندین مقیاس اندازه گیری بطور معمول برای این دما استفاده می شود، در سیستم Inch-Pound در اتمسفر استاندارد نقطه انجماد آب بر مبنای درجه حرارت فارنهایت 32 درجه می باشد و همچنین درجه حرارت نقطه جوش آب برابر با 212 درجه می باشد. در سیستم بین المللی SI در اتمسفر استاندارد نقطه انجماد آب بر مبنای درجه حرارت سیلیسیوس 0 درجه می باشد و همچنین درجه حرارت نقطه جوش آب برابر با 100 درجه می باشد.
Dry-Bulb Temperature در نمودار سایکرومتریک در محور X ها قرار گرفته است و همانطور که در شکل مشاهده می شود خطوط دما ثابت توسط خط های عمودی نمایش داده شده است.


دمای حباب مرطوب (WBT) درجه حرارتی است همراه با رطوبت هوا. این دما معمولا توسط دماسنج جیوه­ای که با دستمال و یا نخ مرطوب پوشانده شده باشد اندازه گیری می شود. بخاطر اثر سرمایشی تبخیری، درجه حرارت حباب مرطوب همیشه پایین تر از درجه حرارت حباب خشک هوا است و تنها در مواقع اشباع با یکدیگر برابر می شوند (یعنی رطوبت نسبی 100%)
دمای حباب مرطوب (WBT) با رطوبت نسبی درجه حرارت حباب خشک در ارتباط است. اگر رطوبت نسبی پایین و دما بالا باشد رطوبت به سرعت تبخیر می گردد، بنابر این اثر سرمایشی بیشتر قابل توجه است نسبت به زمانی که رطوبت نسبی بالا باشد که در این صورت میزان تبخیر بسیار پایین تر خواهد بود.
خطوط حباب مرطوب هوا در نمودار بصورت خط های مورب که از سمت بالا-راست تا سمت پایین-چپ ادامه دارد نمایش داده می شوند. در حقیقت همان خطوط آنتالپی ثابت هستند اما مقدارشان در بالای آنها نوشته شده و خوانده می شود.واحد اندازه گیری دمای حباب تر بر اساس درجه سیلیسیوس و فارنهایت می باشد.


انتالپی Enthalpy مقدار انرژی حرارتی در هوا با توجه به حرارت محسوس و حرارت نهان است. در حقیقت حرارت محسوس و نهان نوعی انرژی به حساب می آیند، که حرارت محسوس ، حرارت(انرژی) هوا با توجه به دمای هوا است و حرارت نهان، حرارت(انرژی) هوا با توجه به رطوبت هوا است. مجموع حرارت محسوس و نهان را انتالپی هوا می نامند. آنتالپی بر حسب بی تی یو بر پوند (Btu/Lb) حباب خشک هوا یا کیلوژول بر کیلوگرم (Kj/Kg) حباب خشک هوا بیان می شود.
خطوط اتالپی همانطور که عرض شد در ادامه خطوط حباب تر هستند و مقدار آن در بالا سمت چپ در کنار خطوط و منحنی سایکرومتریک به نمایش در می آید. همانند شکل.

مفاهیم پایه سایکومتریک
رطوبت نسبي (RH) مقياسي است براي اندازه گيري مقدار آبي که هوا در يک دماي خاص مي تواند در خود نگه دارد. دماي هوا (Dry-Bulb) در اين مورد براي ما مهم است زيرا هواي گرمتر رطوبت بيشتري نسبت به هواي سردتر در خود نگه مي دارد. به عنوان يک قاعده کلي، بيشترين مقدار آبي که هوا ميتواند دو برابرش را به ازاي هر 20 درجه فارنهايت افزايش دما در خود نگه دارد.
همانطور که در پيوست مشاهده ميکنيد خطوط رطوبت نسبي از پايين و سمت چپ نمودار آغاز شده و با قوس به بالا و سمت راست چارت امتداد يافته. خط رطوبت نسبي 100% و در حقيقت هواي اشباع به عنوان بالاترين خط در نظر گرفته شده است.
خط رطوبت نسبي 0 % پايين تر از مقياس بندي دماي خشک هوا قرار گرفته و در منحني رسم نشده است.
ميدانيم که هوا با افزايش دما مي تواند آب بيشتري را به بخار تبديل کند، هوايي که داراي رطوبت نسبي 60 % شامل 60 درصد از آبي است که بصورت بالقوه ميتواند در آن دما در خود نگه دارد.
از آنجايي که رطوبت نسبي به طور قابل ملاحظه اي با ماي خشک هوا در ارتباط است معمولا در کنار هم آنها را ذکر مي کنند، بطور مثال (Tdb=70 f and RH= 50%)
نکته اي که وجود دارد اين است که ما نبايد رطوبت نسبي را با رطوبت مطلق که مشخص کننده مقدار واقعي رطوبت موجود در هوا است (بر حسب پوند رطوبت\پوند هواي خشک lb/lb of dry air) اشتباه بگيريم.
رطوبت نسبي مقياسي براي اندازه گيري اين است که چه مقدار رطوبت در حال حاضر در هوا موجود است و مقايسه آن با اينکه چه مقدار رطوبت هوا مي تواند در آن دما در خود نگه دارد، در حقيقت RH يک درصد است.


رطوبت مطلق Absolute Humidity يا نسب رطوبت در حقيقت مقدار بخار هوا است که بر حسب پوند بخار آب بر پوند هواي خشک بيان مي گردد(البته بر جسب گرم هم ميتوان گفت ، lb of moisture/lb of dry air).
هوا در يک دماي خاص توانايي نگهداري مقدار خاصي رطوبت را دارد و به آن رطوبت اشباع مي گويند.
همانطور که در شکل هم مشاهده مي کنيد خطوط آن بصورت افقي در امتداد چارت و از پايين تا بالا بر حسب مقدار هستند.


دمای نقطه شبنم Dew Point نشان دهنده ی دمایی است که آب موجود در هوای مرزوب شروع به تقطیر می کند. وقتی هوا سرد می شود، رطوبت نسبی افزایش پیدا می کند تا زمانی که به اشباع برسد و تقطیر صورت گیرد. در واقع تقطیر بر روی سطحی صورت می گیرد که دمایش پایین تر از دمای نقطه شبنم باشد.
همانطور که در شکل مشاهده می کنید، خطوط نقطه شبنم بصورت افقی در امتداد سایکرومتریک به نمایش در آمده اند، در نقطه شبنم دمای حباب خشک و حباب تر هوا کاملا یکی هستند.
نقطه شبنم رابطه نزدیکی با دمای کم شب دارد! وقتی دمای هوا به Dew Point افت می کند، انرژی بصورت شبنم منجمد یا به شکل قطره شبنم به هوا بر می گردد و دما روی دمای نقطه شبنم ثابت می گردد. دمای نقطه شبنم مستقیما به مقدار واقعی رطوبت هوا وابسته است و در طی روز خیلی تغییر نمی کند، مگر اینکه یک جبهه هوا از یک منطقه دیگر حرکت کند و مقدار زیادی رطوبت به محیط بیافزاید و یا کم کند.
از این رو نقطه شبنم اندازه گیری شده در طول ساعات روز می تواند به عنوان برآورد درجه حرارت کم شب استفاده شود.


حجم مخصوص هوا Specific Air Volume حجمی است که وزن معینی از هوا اشغال می کند در یک مجموعه از شرایط خاص. حجم مخصوص هوا در حقیقت بر عکس چگالی هوا می باشد، از اینرو زمانی که دمای هوا افزایش میابد، چگالی آن کاهش میابد به دلیل اینکه مولکول ها جنبش بیشتری پیدا می کنند و فضای بیشتری را اشغال می کنند (طبق قانون بویل)، بنابر این حجم مخصوص وقتی افزایش میابد که دما افزایش پیدا کند.
هوای گرم به دلیل چگالی کمتری که از هوای سرد دارد باعث می شود که بالا بیاید ، این پدیده به عنوان رانش حرارتی ( thermal buoyancy) شناخته شده است، با استدلالی مشابه نتیجه گرفته می شود که هوای گرمتر دارای حجم مخصوص بیشتری است و در نتیجه سبک تر از هوای سرد است(حجم مخصوص همانطور که ذکر گردید بر عکس چگالی می باشد).
حجم مخصوص هوا از نسبت رطوبت (Humidity Levels) و فشار کلی اتمسفر نیز تاثیر می پذیرد. هرچه بخار موجود در هوا بیشتر باشد حجم مخصوص هوا نیز بیشتر خواهد شد و با افزایش فشار اتمسفر ( و درنتیجه افزایش چگالی هوا ) حجم مخصوص کم می شود.
واحد اندازه گیری حجم مخصوص فوت مکعب بر پوند هوای خشک است (cubic feet/lb of dry air).
همانطور که در شکل نیز مشاهده می کنید خطوط حجم مخصوص هوا بصورت شیبدار از پایین تا بالای منحنی بصورت ممتد کشیده شده اند.

سوال من این است که در درس تهویه شرایط ایده الی چیست
ممنون میشم پاسخ دهید.

منظور شما درس تهویه مطبوع یک است؟

من در دوکتاب ایرانی و خارجی دو مطلب متفاوت دیدم

در کتاب ایرانی امده بود که شرایط ایده الی را در حالت RH=100 در نظر میگیریم

اما در کتاب خارجی که ترجمه زارع پور بود امده است که در رطوبت نسبی برابر 100 ما دارای شرایط ایده ال از نظر درس تبرید هستیم اما در درس تهویه که شرایط اسایش مهم است ما باید شرایط ایدهال را در رطوبت نسبی برابر 50 درصد در نظر بگیریم

من خودم برای انتخاب دمای خشک حداقل که توسط کولر امکان پذیر است از رطوبت نسبی 50 درصد استفاده میکنم اما برای دبی اب مورد نیاز چیلر و این قبیل مسائل از رطوبت نسبی 100 درصد که ایده ال مبحث تبرید است استفاده میکنم.

امیدوارم که پاسخ مناسبی داده باشم و ممنون ازتوجه شما به این مطلب مهم