نمودار سایکرومتریک

نمودار مشخصات هوا (Psychrometrics)

نمودار سایکرومتریک

در محاسبات مربوط به گرمایش و تهویه مطبوع، پارامتر هایی همچون دمای خشک، دمای مرطوب، نقطه شبنم، رطوبت نسبی و …. مورد نیاز است. مهندسین با تشکیل نموداری که به آن نمودار سایکرومتریک گفته می­شود، توان محاسبات پارامتر های مذکور را با داشتن 2 پارامتر، میسر کرده اند.

برای خواندن هرکدام از پارامتر ها، دو پارامتر در دسترس را از روی نمودار دنبال کرده و محل تلقی آن دو را در نظر می گیریم. حال از روی این محل تلاقی پارامتر های دیگر قابل برداشت هستند.

سایکرومتریک

پارامتر های منحنی سایکرومتریک

منحنی مشخصات هوا یا همان دیاگرام سایکرومتریک، دیاگرامی است که شامل تمام پارامترهای قابل اندازه گیری هوا می­ باشد.

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

• دمای خشک  Dry-bulb Temperature
• دمای مرطوبWet-bulb Temperature 
• نقطه شبنم  Dew point Temperature
• آنتالپی مخصوص  Specific Enthalpy
• حجم مخصوص  Specific Volume
• رطوبت مخصوص  Specific Humidity
• رطوبت نسبی Relative Humidity
• ضریب حرارت مخصوص

در حال حاضر منحنی­های متفاوتی برای مشخصات هوا به کار برده می­ شود اما مهم­ترین و معمول ترین آنها دیاگرامی است که روی محور افقی درجه حرارت خشک (DBT) و روی محور قائم آن رطوبت مخصوص (W) درج گردیده. و ما بین این دو محور خطوط رطوبت نسبی، حجم مخصوص، دمای مرطوب و … ترسیم شده است. شکل زیر شمای ساده ای از این نمودار با خطوط متفاوتی که نشانگر پارامترهای ذکر شده در بالا می باشند، را نشان می­ دهد. هر نقطه روی این منحنی معرف مشخصات مخلوط هوا و بخار آب می­ باشد.

دمای خشک

دمای خشک معمولا به دمای هوا در حالت عادی گفته می شود که با دماسنج معمولی قابل اندازه گیری است. این دما بیان کننده میزان گرما هواست و در پایین جدول روی محور افقی قرار دارد و به آن Dry-bulb temperature  می­ گویند.

این دما را با دماسنج­ های معمولی و به دور از تشعشع می­ خوانند.

بیشتر محاسبات تهویه مطبوع و حرارت مرکزی با استفاده از این دما صورت می گیرد.

دمای مرطوب

نشان دهنده توان تبخیری رطوبت از هوا می باشد. این دما معمولا توسط دماسنج جیوه­ای که با دستمال مرطوب پوشانده شده باشد اندازه گیری می شود. این دما در نمودار به صورت منحنی در سمت چپ نمایان است و به آن Wet-bulb temperature می گویند.

نقطه شبنم

اگر هوای مرطوب در حالت غیر اشباع را بدون افزایش یا کاهش رطوبت آن در فشار ثابت سرد کنیم (دما را کاهش دهیم) در یک دمای معین، رطوبت موجو در هوا شروع به تشکیل قطرات ریز آب می نماید. این دما را نقطه شبنم می گویند.

نقطه شبنم را می توان با پدیده های همچون بخار گرفتگی شیشه ها در فصول سرد بهتر درک کرد.

برای درک بهتر نقطه شبنم باید ذکر کرد قابلیت انحلال مواد در یکدیگر با افزایش دما، افزایش پیدا می کند بدین صورت که هرچه درجه حرارت هوا بالاتر برود، میزان رطوبتی که می تواند در خود حل کند نیز افزایش پیدا می کند. پس در هر دمایی یک میزان خاصی از رطوبت می تواند در هوا حل شود که در صورت سرد تر شدن هوا از این دما، رطوبت به صورت نقطه های شبنم نمایان می شود. به دمایی که که در شرایط حاضر هوا تا آن درجه حرارت باید سرد شود تا قطرات رطوبت ایجاد گردد، دمای نقطه شبنم می گویند. برای هر شرایطِ دمای خشک و رطوبت نسبی این دما متفاوت خواهد بود.

در این حالت رطوبتی به هوا اضافه نمی­شود و از آن گرفته نخواهد شد، فقط مساله سرد کردن مطرح است. دمای شبنم هوا در تهویه مطبوع در سطوح سرد و کویل های سرمایی (مانند کولر گازی) در اثر سرد شدن هوا، شبنم به وجود می آید که خود مانند عایقی عمل نموده و راندمان دستگاه را کاهش می دهد.

نقطه شبنم هوا را عملا به وسیله سرد کردن ترمومتر با وسایل مختلف انجام می دهند تا جاییکه اولین ذره رطوبت روی آن ظاهر گردد آن دما، دمای نقطه شبنم است.

باید توجه داشت دمای نقطه شبنم همیشه پایین تر از دمای خشک است، مگر اینکه هوا اشباع باشد در آن صورت، دمای خشک و دمای نقطه شبنم یکی است. همچنین، دمای هوای مرطوب بالاتر از نقطه شبنم است به جز زمانی که هوا اشباع باشد که در آن صورت دو دما برابرند.

با دانستن 2 خصوصیت از هوای موجود می توان دمای نقطه­ ی شبنم آن را از جدول سایکرومتریک خواند. به این دما Dew point temperature می­ گویند.

آنتالپی مخصوص

آنتالپی یکی از کمیت های رایج ترمودینامیکی می باشد که برابر با مقدار کل حرارت داخل سیستم می باشد. آنتالپی مخصوص میزان این انرژی در واحد جرم است که در تعریف دقیق تر میزان حرارتی است که باید به واحد جرم هوای خشک داده شود تا از صفر درجه سانتی گراد به درجه حرارت مورد نظر برسد. در سیستم متریک واحد آنتالپی مخصوص کیلوژول بر کیلوگرم هوای خشک است. آنتالپی مستقیما نمی تواند اندازه گیری شود ولی تغییرات آن را می توان اندازه گیری کرد. اگر فشار بیرون ثابت نگه داشته شود، تغییر در آنتالپی مستلزم تغییر در انرژی داخلی به علاوه تغییر در حجم داخلی سیستم است.

حجم مخصوص

برابر مقدار حجمی است که واحد جرم ماده اشغال می کند. در واقع همان عکس چگالی است. و واحد آن m3/kgda می­باشد بدین معنا که به ازای هر کیلوگرم از هوای خشک چه حجمی اشغال می­ شود. این عدد برای درجه حرارت­های مختلف، متفاوت است.

رطوبت مخصوص

رطوبت مخصوص یکی دیگر از پارامتر ها نمودار می باشد که به معنای جرم بخار آب به ازای واحد جرم هوای مرطوب است. این پارامتر رابطه­ی نزدیکی با نسبت رطوبت (humidity ratio) دارد و تنها از نظر اندازه، از آن کمتر است.

رطوبت نسبی

رطوبت نسبی عبارت است از جرم بخار آب موجود در هوا به جرم بخار آب اشباع در همان هوا.

RH = mv/ms*100

RH= pv/ps*100

   رطوبت سنج برای اندازه گیری رطوبت هوا مورد استفاده قرار می گیرد. نوع معمول آن که می توانید تهیه کرد از نوعی فیبری است. رطوبت در شرایط مختلف می تواند الیاف راتحت تاثیر قرار دهد. باید آن را به طور منظم کالیبره کرد. آنها در رطوبت های خیلی بالا و پایین، نادرست عمل می کنند.

یک راه ساده برای به دست آوردن رطوبت نسبی استفاده از حباب خشک و مرطوب است.

جرم آب موجود در هوا به ازای رطوبت نسبیِ 100 درصد و 50 درصد

محاسبات آنلاین نمودار سایکرومتریک

برای محاسبات آنلاین نمودار سایکرومتریک می توانید از سایت زیر استفاده فرمایید.

http://www.sugartech.co.za/psychro/index.php

منابع و پیوند ها

گرداوری شده توسط دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن

صفحه مهندسی مکانیک

سایت شرکت پاکمن

بویلر

تهویه مطبوع

بار سرمایشی

نمودار سایکرومتریک از دید engineeringtoolbox

http://www.engineeringtoolbox.com/psychrometric-terms-d_239.html

Psychrometry is the science of studying thermodynamic properties of moist air and the use of these to analyze conditions and processes involving moist air.

Air conditioning processes can be determined by using Psychrometric Charts or Mollier Diagrams. Common properties in the charts includes

•dry-bulb temperature
•wet-bulb temperature
•relative humidity (RH)
•humidity ratio
•specific volume
•dew point temperature
•enthalpy