psikometriik chart[1]

Psikometri Nemli Havanın Termodinamiği

İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

PSİKOMETRİ ve PSİKOMETRİK

KAVRAMLAR

Yrd. Doç. Dr. Moghtada MOBEDİ



HAVA HAVA

GENEL TANIMLARGENEL TANIMLAR



Atmosferik hava:

Başta N2 ve O2 olmak üzere çeşitli gazların bileşimi olup, belli oranlarda değişen su buharı (nem) içermektedir.

Atmosferik havada her zaman su buharı bulunur.

Ortam sıcaklığına bağlı olarak havadaki su buhar miktarı insan konforu üzerinde önemli etkisi vardır. Bu nedenle ısıtma klima ve havalandırma uygulamalarında Psikometrik diyagramı önem taşımaktadır.



•Kuru hava: İçindeki su buharı tamamen alınmış atmosferik havadır.

•Nemli hava:Kuru hava ile su buharının karışımından meydana gelir.

•Doymuş hava:Hava içindeki su buharının maksimum olduğu durumdur.



NEM SICAKLIK

Not: Havanın tutabildiği nem miktarı havanın sıcaklığına bağlıdır.

Su buharının miktarı okyanuslardan, göllerden, nehirlerden ve hatta insan vücudundan olan buharlaşma sonucuna bağlıdır.



Standart Atmosfer

Deniz seviyesinde; Standart havanın sıcaklığı: 15 0C Standart barometrik basınç: 101.325 kPa



Psikometri ve PsikometrikPsikometri ve Psikometrik

Psikometri,Psikometri, nemli havanın termodinamik özellikleri ile bu nemli havanın termodinamik özellikleri ile bu özellikleri kullanarak nemli havadaki işlemler ve şartlar ile özellikleri kullanarak nemli havadaki işlemler ve şartlar ile ilgilenen termodinamiğin bir dalıdır. ilgilenen termodinamiğin bir dalıdır.

Atmosferik nemin maddeler ve insan konforu üzerindeki Atmosferik nemin maddeler ve insan konforu üzerindeki etkilerinin incelenmesi çalışmaları da etkilerinin incelenmesi çalışmaları da psikometrikpsikometrik olarak olarak adlandırılır.adlandırılır.



Psikometrik diyagram Psikometrik diyagram Genel notlarGenel notlar

• İklimlendirme işlemlerinde iç ortam havası şartlandırılmaktadır.İklimlendirme işlemlerinde iç ortam havası şartlandırılmaktadır.

• İç ortam havasında sürekli nem vardır. İç ortam havasında sürekli nem vardır.

• Havadaki nem doğrudan insan konforunu etkilemektedir. Havadaki nem doğrudan insan konforunu etkilemektedir.

• İç ortamdaki havanın nemini ve sıcaklığını kontrol etmek için İç ortamdaki havanın nemini ve sıcaklığını kontrol etmek için nemli havanın basıncı, sıcaklığı, özgül hacmi ve entalpisi gibi nemli havanın basıncı, sıcaklığı, özgül hacmi ve entalpisi gibi özelliklerinin bilinmesi gerekir. özelliklerinin bilinmesi gerekir.

• Psikometrik diyagram yardımıyla, nemli havanın iki özelliği Psikometrik diyagram yardımıyla, nemli havanın iki özelliği bilindiğinde diğer tüm termodinamik özellikleri bulunabilir. bilindiğinde diğer tüm termodinamik özellikleri bulunabilir.



Psikometrik Diyagram Nerede Kullanılır ?Psikometrik Diyagram Nerede Kullanılır ?

Klima ve havalandırma mühendisliğinde;Klima ve havalandırma mühendisliğinde;

• Karşılaşılan problemleri Karşılaşılan problemleri kolaycakolayca analiz etmede, analiz etmede,• Çeşitli değerler içinde en uygunun Çeşitli değerler içinde en uygunun kolaycakolayca seçmede, seçmede,• Çeşitli çözüm yollarını birbirinden Çeşitli çözüm yollarını birbirinden kolaycakolayca ayırt etmede ayırt etmede kullanılırkullanılır.

Ashrae tarafından, dört adet (farklı sıcaklık aralıklarında) Ashrae tarafından, dört adet (farklı sıcaklık aralıklarında) deniz seviyesindeki basınç için(101,325 kPa), birer adet deniz seviyesindeki basınç için(101,325 kPa), birer adet deniz seviyesinden 750 m, 1500 m ve 2250 m yükseklikler deniz seviyesinden 750 m, 1500 m ve 2250 m yükseklikler için diyagramlar hazırlanmıştıriçin diyagramlar hazırlanmıştır.



Psikometrik diyagramındaki parametrelerPsikometrik diyagramındaki parametreler

- Kuru termometre sıcaklığı (Kuru termometre sıcaklığı (ooC)C)

- Yaş termometre sıcaklığı (Yaş termometre sıcaklığı (ooC)C)

- Mutlak nem (gr nem/ gr kuru hava) Mutlak nem (gr nem/ gr kuru hava) - Bağıl nem ( Pa kısmı nem / Pa doymuş buhar) Bağıl nem ( Pa kısmı nem / Pa doymuş buhar) - Özgül hacim (kg/m3)Özgül hacim (kg/m3)- Entalpi (kJ/kg)Entalpi (kJ/kg)



Kuru Termometre SıcaklığıKuru Termometre Sıcaklığı

Herhangi bir yalın (çıplak uçlu) termometre ile ölçülen hava Herhangi bir yalın (çıplak uçlu) termometre ile ölçülen hava sıcaklığıdır.sıcaklığıdır.

– Normal bir termometre ile ölçülür.Normal bir termometre ile ölçülür.– Nemden bağımsızdır.Nemden bağımsızdır.– Psikometrik diyagramın Psikometrik diyagramın “X” “X” ekseninde bulunur.ekseninde bulunur.

00C Kuru Termometre Sıcaklığı (KT) 500C

“X” Ekseni



Özgül Nem (w)Özgül Nem (w)

Nemli hava içindeki su buharı Nemli hava içindeki su buharı kütlesinin kuru hava kütlesine kütlesinin kuru hava kütlesine oranıdıroranıdır

hava)kuru gr / buharısu (gr m

mw

a

v

Psikometrik diyagramda Psikometrik diyagramda “Y” “Y” ekseni ekseni üzerinde yer alır.üzerinde yer alır.

0.00

0.30“Y” Ekseni



Doyma eğrisi nedir?Doyma eğrisi nedir?

–Yaş termometre ve çiğlenme noktası sıcaklıklarını içerir.Yaş termometre ve çiğlenme noktası sıcaklıklarını içerir. –Psikometrik diyagramı tamamlar.Psikometrik diyagramı tamamlar.

““X” X” EkseniEkseni

““Y”Y” Ekseni EkseniDoyma Eğrisi



Termometrenin ucu (haznesi) ıslak bir bezle sarıldığı ve Termometrenin ucu (haznesi) ıslak bir bezle sarıldığı ve yeterli düzeyde hızlı bir hava akımı etkisinde bırakıldığı yeterli düzeyde hızlı bir hava akımı etkisinde bırakıldığı zaman ölçülen hava sıcaklığıdır. zaman ölçülen hava sıcaklığıdır.

Yaş termometre sıcaklığı, hava-buhar karışımı ve su Yaş termometre sıcaklığı, hava-buhar karışımı ve su arasında dengenin olduğu sıcaklıktır.arasında dengenin olduğu sıcaklıktır.

Yaş Termometre SıcaklığıYaş Termometre Sıcaklığı



• Değerler doyma eğrisi üzerindedir.Değerler doyma eğrisi üzerindedir.

• X eksenine doğru eğimli olarak uzanır.X eksenine doğru eğimli olarak uzanır.

“X” Ekseni

“Y”Ekseni

50100

150

200

250

300

00

350



• Eğer yaş termometre sıcaklığı kuru termometre sıcaklığından düşükse, Eğer yaş termometre sıcaklığı kuru termometre sıcaklığından düşükse, hava – buhar karışımı doymamıştır. hava – buhar karışımı doymamıştır.

• Eğer yaş termometre sıcaklığı ile kuru termometre sıcaklığı aynı ise, hava – Eğer yaş termometre sıcaklığı ile kuru termometre sıcaklığı aynı ise, hava – buhar karışımı doymuştur. buhar karışımı doymuştur.

“X” Ekseni

“Y”Ekseni

50100

150

200

250

300

00

350

300



Atmosferik havanın basıncıAtmosferik havanın basıncı

Atmosferik hava, basıncı (Pt) kuru havanın kısmi basıncı Atmosferik hava, basıncı (Pt) kuru havanın kısmi basıncı (Pa) ile su buharının (Pv) kısmi basıncının toplamından (Pa) ile su buharının (Pv) kısmi basıncının toplamından oluşan bir ideal gaz karışımı olarak düşünülebilir.oluşan bir ideal gaz karışımı olarak düşünülebilir.

PPtt = Pa + P = Pa + Pvv

Pv: Su buharının kısmi basıncı [kPa]Pv: Su buharının kısmi basıncı [kPa]Pa: Kuru havanın kısmi basıncı [kPa]Pa: Kuru havanın kısmi basıncı [kPa]Pt: Nemli havanın toplam basıncı [kPa]Pt: Nemli havanın toplam basıncı [kPa]

Bağıl Nem (Bağıl Nem ())



Havanın içerdiği su buharının kısmi basıncının aynı kuru Havanın içerdiği su buharının kısmi basıncının aynı kuru termometre sıcaklığındaki doymuş havanın su buharı termometre sıcaklığındaki doymuş havanın su buharı basıncına oranıdır.basıncına oranıdır.

Pv: Herhangi bir sıcaklık ve nemdeki havanın içindeki su Pv: Herhangi bir sıcaklık ve nemdeki havanın içindeki su buharının kısmi basıncı [Pa]buharının kısmi basıncı [Pa]

P sat: Mevcut havadaki doyma noktasındaki (çiğ noktası) P sat: Mevcut havadaki doyma noktasındaki (çiğ noktası) suyun kısmi basıncı [Pa]suyun kısmi basıncı [Pa]

sat

v

P

P PPsat=sat= P Pdoymadoyma @ @TT





%100

% 20

%50



Çiğ Noktası (Dew point) SıcaklığıÇiğ Noktası (Dew point) Sıcaklığı

Nemli hava yavaş yavaş soğutulursa, belli bir sıcaklığa Nemli hava yavaş yavaş soğutulursa, belli bir sıcaklığa kadar soğuyan havanın içerdiği su buharı yoğuşmaya kadar soğuyan havanın içerdiği su buharı yoğuşmaya başlar. Yoğuşmanın başladığı sıcaklığa havanın çiğ noktası başlar. Yoğuşmanın başladığı sıcaklığa havanın çiğ noktası ya da çiğlenme noktası sıcaklığı denir. Bu sıcaklıkta hava, ya da çiğlenme noktası sıcaklığı denir. Bu sıcaklıkta hava, su buharına doymuş durumdadır.su buharına doymuş durumdadır.



Çiğlenme sıcaklığı nasıl bulunur?Çiğlenme sıcaklığı nasıl bulunur?

Çiğlenme noktası sıcaklığı, yaş termometre ve kuru termometre Çiğlenme noktası sıcaklığı, yaş termometre ve kuru termometre sıcaklıklarının kesiştiği noktadan sola yatay çizilen doğrunun sıcaklıklarının kesiştiği noktadan sola yatay çizilen doğrunun doyma eğrisiyle kesiştiği noktaya bakılarak bulunur.doyma eğrisiyle kesiştiği noktaya bakılarak bulunur.


““Y”Y” Ekseni Ekseni



Özgül Hacim (v: m3/kg kuru hava)Özgül Hacim (v: m3/kg kuru hava)

Atmosferik havanın hacminin, kuru hava kütlesine oranıdırAtmosferik havanın hacminin, kuru hava kütlesine oranıdır.

k.hava) hava/kg (m 3

am

Vv

Özgül hacim çizgileri yaş termometre çizgileri gibi X eksenine doğru Özgül hacim çizgileri yaş termometre çizgileri gibi X eksenine doğru eğimli olarak uzanır. Fakat yaş termometre çizgilerinden daha diktirler.eğimli olarak uzanır. Fakat yaş termometre çizgilerinden daha diktirler.



Özgül Hacim (v, m3/kg)Özgül Hacim (v, m3/kg)

0.78

0.80

0.82

0.84

0.86

0.88

0.90

0.92

0.94

m3/kg



Entalpi (h)Entalpi (h)

Bir sürekli akışkan akımı işleminde “akım enerjisi (PV) ile iç Bir sürekli akışkan akımı işleminde “akım enerjisi (PV) ile iç enerjinin (U) toplamını gösteren bir bileşim enerjisidir. enerjinin (U) toplamını gösteren bir bileşim enerjisidir.

H= U + P.VH= U + P.V

Psikometrik diyagramda;Psikometrik diyagramda;• Entalpi, hava-buhar karışımının ısıl enerjisinin göstergesidir.Entalpi, hava-buhar karışımının ısıl enerjisinin göstergesidir.

• Entalpi çizgileri ile Y ekseni arasında yaklaşık olarak 50Entalpi çizgileri ile Y ekseni arasında yaklaşık olarak 50oo açı açı vardır.vardır.




Entalpi (h)Entalpi (h)

kJ/kg



Psikometrik diyagram yedi çizgiden oluşur.Psikometrik diyagram yedi çizgiden oluşur.

B Specific Volume

C Kuru Termometre Sıcaklığı

D Bağıl Nem

D

Çiğlenme Noktası Sıcaklığı E

Entalpi F

Yaş Termometre Sıcaklığı &

Doyma EğrisiG

Özgül Nem



0.0122 kg/kg

50 % rh

40 % rh46

0.860 m3/kg 0.880 m3/kg

0.875 m3/kg

17oC

17oC

Özgül Nem :

Bağıl Nem :

Özgül Hac.:

Çiğ. Sıc.:

Tkt = 30 OCTyt =21oC

Bilinenler :

Diyagramdan Bulunanlar:



Temel Psikometrik İşlemlerTemel Psikometrik İşlemler



Duyulur Isıtma veya Soğutma İşlemiDuyulur Isıtma veya Soğutma İşlemi

soğutmasoğutma ısıtmaısıtma

12 hmqhm aa

1111 ga hwhh

2222 ga hwhh

Psikometrik diyagramdan okunur

21 ttcmq pa 12 ttcmq pa

Duyulur soğutma veya ısıtma işleminde özgül nem oranı sabittir.Duyulur soğutma veya ısıtma işleminde özgül nem oranı sabittir.



Örnek: Örnek: Basit bir duyulur soğutma işlemiBasit bir duyulur soğutma işlemiSıcaklık farkı yaklaşımıSıcaklık farkı yaklaşımı

Tgiriş=35 , Tgiriş=35 , =%50 =%50T çıkış=25T çıkış=25Hava debisi=1000 m3/hHava debisi=1000 m3/hİstenilen: İstenilen: Duyulur soğutma kapasitesi (kW)?Duyulur soğutma kapasitesi (kW)?Çıkış bağıl nem oranı? Çıkış bağıl nem oranı?

m=1000/3600/0.88 (m3/h * 1/3600 * kg/m3)m=1000/3600/0.88 (m3/h * 1/3600 * kg/m3)m=0,315 kg/sm=0,315 kg/sQ=m. CQ=m. Cpp*(T2-T1)=0,315*1*(35-25)*(T2-T1)=0,315*1*(35-25)Q= -3.15 kWQ= -3.15 kW

=%90 (diyagramdan)=%90 (diyagramdan)



Örnek: Örnek: Basit bir duyulur soğutma işlemiBasit bir duyulur soğutma işlemiEntalpi farkı yaklaşımıEntalpi farkı yaklaşımı

Tgiriş=35 , Tgiriş=35 , =%50 =%50T çıkış=20T çıkış=20Hava debisi=1000 m3/hHava debisi=1000 m3/hİstenilen: İstenilen: Duyulur soğutma kapasitesi (kW)?Duyulur soğutma kapasitesi (kW)?Çıkış bağıl nem oranı? Çıkış bağıl nem oranı?

h1=81 kJ/kgh1=81 kJ/kgh2=71 kJ/kgh2=71 kJ/kgQ=m. (h2-h1)=0,315*1*(71-81)Q=m. (h2-h1)=0,315*1*(71-81)Q= -3.15Q= -3.15

=90 %=90 %



Gizli Soğutma İşlemiGizli Soğutma İşlemi

Gizli soğutma işleminde özgül nem oranı sabit değildir.Gizli soğutma işleminde özgül nem oranı sabit değildir.



Gizli Soğutma İşlemiGizli Soğutma İşlemi

Gizli soğutma işlemi iki farklı nedenden Gizli soğutma işlemi iki farklı nedenden dolayı kullanılmaktadır:dolayı kullanılmaktadır:

1- Hava sıcaklığını düşürmek ve soğutmak.1- Hava sıcaklığını düşürmek ve soğutmak.

2- Hava içindeki nem almak.2- Hava içindeki nem almak. Not: Her iki durumda ideal şartlarda Not: Her iki durumda ideal şartlarda çıkan hava doymuş havadır.çıkan hava doymuş havadır.



Örnek: Örnek: Sıcaklık farkı yaklaşımıSıcaklık farkı yaklaşımı

Tgiriş=30 C, Tgiriş=30 C, =%80 =%80T çıkış=14 CT çıkış=14 CHava debisi=1000 m3/hHava debisi=1000 m3/hİstenilen: İstenilen: Soğutma kapasitesi (kW)?Soğutma kapasitesi (kW)?Çıkış özgül nem oranı?Çıkış özgül nem oranı?Su yoğuşma debisi (kg/s) Su yoğuşma debisi (kg/s)

m=1000/3600/0.865 (m3/h * 1/3600 * kg/m3)m=1000/3600/0.865 (m3/h * 1/3600 * kg/m3)m=0,321 kg/sm=0,321 kg/sQ=m. CQ=m. Cpp*(T2-T1)=0,321*1*(30-14)*(T2-T1)=0,321*1*(30-14)Q= -5.136 kWQ= -5.136 kW m yoğ= m*(w2-w1)=0.321*(23-10)=4.173 gr/sm yoğ= m*(w2-w1)=0.321*(23-10)=4.173 gr/s

=%100=%100



Örnek: Örnek: Entalpi farkı yaklaşımıEntalpi farkı yaklaşımı

Tgiriş=30 c , Tgiriş=30 c , =%80 =%80T çıkış=14T çıkış=14Hava debisi=1000 m3/hHava debisi=1000 m3/hİstenilen: İstenilen: Duyulur soğutma kapasitesi (kW)?Duyulur soğutma kapasitesi (kW)?Çıkış bağıl nem oranı? Çıkış bağıl nem oranı?

h1=90 kJ/kgh1=90 kJ/kgh2=39 kJ/kgh2=39 kJ/kgQ=m*(h2-h1)=0,321*(90-39)Q=m*(h2-h1)=0,321*(90-39)Q= -16.37 kWQ= -16.37 kW

Gizli ısı miktarı= 16.37 – 5.136= 11.235 kWGizli ısı miktarı= 16.37 – 5.136= 11.235 kW



Önemli not:Önemli not:

Gizli soğutma işlemlerinde sıcaklık Gizli soğutma işlemlerinde sıcaklık farkı yaklaşımı doğru değildir.farkı yaklaşımı doğru değildir.



Evaporatif (adiyabatik) nemlendirmeEvaporatif (adiyabatik) nemlendirme

İki farklı amaç için kullanılmaktadır:İki farklı amaç için kullanılmaktadır:

1- Havada özgül ve bağıl nem oranını 1- Havada özgül ve bağıl nem oranını arttırmak. arttırmak.

2- Kuru iklimlerde havayı soğutmak2- Kuru iklimlerde havayı soğutmak



Örnek: Örnek: Basit bir evaporatif soğutma işlemiBasit bir evaporatif soğutma işlemiSıcaklık farkı yaklaşımıSıcaklık farkı yaklaşımıTgiriş=40 , Tgiriş=40 , =%20 =%20T çıkış=25 CT çıkış=25 CHava debisi=1000 m3/hHava debisi=1000 m3/hİstenilen: İstenilen: * Evaporatif nemlendirici kapasitesi * Evaporatif nemlendirici kapasitesi (kg su/ kg kuru hava)?(kg su/ kg kuru hava)?* Çıkış bağıl nemi?* Çıkış bağıl nemi?m=1000/3600/0.90 (m3/h * 1/3600 * kg/m3)m=1000/3600/0.90 (m3/h * 1/3600 * kg/m3)m=0,308 kg/sm=0,308 kg/sW1=9.5 gr nem/kg kuru havaW1=9.5 gr nem/kg kuru havaW2=15.5 gr nem/kg kuru havaW2=15.5 gr nem/kg kuru hava

Q=m*(w2-w1)=0,308*(15.5-9.5)Q=m*(w2-w1)=0,308*(15.5-9.5)Q= 1.848 gr su/sQ= 1.848 gr su/s

= %77= %77



Buharla nemlendirmeBuharla nemlendirme

Tgiriş=20 , Tgiriş=20 , =%30 =%30T çıkış=20 , T çıkış=20 , =%50 =%50

Hava debisi=1000 m3/hHava debisi=1000 m3/hİstenilen: İstenilen: Buharlı nemlendirici kapasitesi (kg su/ kg kuru hava)?Buharlı nemlendirici kapasitesi (kg su/ kg kuru hava)?

m=1000/3600/0.838 m=1000/3600/0.838 (m3/h * 1/3600 * kg/m3)(m3/h * 1/3600 * kg/m3)m=0,331 kg/hm=0,331 kg/hW1=4.2 gr nem/kg kuru hava W1=4.2 gr nem/kg kuru hava W2= 7.2 gr nem/kg kuru havaW2= 7.2 gr nem/kg kuru havaQ=m.*(W2-W1)=0,331*(7.2-4.2)Q=m.*(W2-W1)=0,331*(7.2-4.2)Q=0.993 gr su/sQ=0.993 gr su/s



Hava Akışlarının Adyabatik KarışmasıHava Akışlarının Adyabatik Karışması

321 aaa mmm

332211 aaa mwmwmw 1

2

23

31

a

a

m

m

hh

hh

Kuru hava için

Su buharı için

1

2

23

31

a

a

m

m

ww

ww

Enerjinin korunumundan



Hava Akışlarının Adyabatik KarışmasıHava Akışlarının Adyabatik KarışmasıBirinci kanal :T1=20 , Birinci kanal :T1=20 , =%40 =%40İkinci kanal: T2=35 , İkinci kanal: T2=35 , =%40 =%40

m1=0.300 kg/sm1=0.300 kg/sm2=0.150 kg/sm2=0.150 kg/s

Çıkış sıcaklığı ve bağıl nem;Çıkış sıcaklığı ve bağıl nem;

m3=m1+m2m3=m1+m2m3=0.300+0.150m3=0.300+0.150m3=0.45 kg/sm3=0.45 kg/s

X1=m1/m3=0.300/0.450=0.666X1=m1/m3=0.300/0.450=0.666X2=m2/m3=0.150/0.450=0.344X2=m2/m3=0.150/0.450=0.344

Çıkış havanın özellikleri: Çıkış havanın özellikleri: = %43 , T=25.2 C= %43 , T=25.2 C

psikometriik chart[1]

Documents