Ψυχρομετρία Flashcards
Τι είναι και τι περιλαμβάνει ο αέρας;
Ο αέρας ή υγρός αέρας είναι μείγμα τέλειων αερίων, του ξηρού αέρα και των υδρατμών. Η ποσότητα των υδρατμών στον αέρα κυμαίνεται από μηδέν (ξηρός αέρας) έως ένα μέγιστο (κατάσταση κορεσμού ) και εξαρτάται από την θερμοκρασία και την πίεση. Έτσι ma= mξ.α+ mυ
Ποια ψυχρομετρικά μεγέθη χαρακτηρίζουν ένα ατμοσφαιρικό μείγμα;
Τα ψυχρομετρικά μεγέθη που χαρακτηρίζουν ένα ατμοσφαιρικό μείγμα : ειδική υγρασία (ω σε kg/kgξ.α.), η σχετική υγρασία (φ), ο ειδικός όγκος (υ σε m3/kgξ.α.), η ειδική ενθαλπία (h kJ/kgξ.α.), η θερμοκρασία ξηρού βολβού (tξ.β. σε °C), η θερμοκρασία υγρού βολβού (tυ.β. σε °C) και η θερμοκρασία δρόσου (tδ σε °C)
Η θερμοκρασία ξηρού βολβού είναι η Τ του αέρα που μπορούμε να μετρήσουμε με ένα κοινό θερμόμετρο. Η ειδική ενθαλπία και ειδικός όγκος αναφέρονται ανά μονάδα μάζας ξηρού αέρα (kgξ.α.) επειδή η μάζα του ξηρού αέρα παραμένει σταθερή κατά τις ψυχρομετρικές μεταβολές.
Από ποιες σχέσεις λαμβάνουμε την ειδική και σχετική υγρασία ;
Ειδική υγρασία ω=μάζα υδρατμών /μάζα ξηρού αέρα= mυ /mξ.α. Και για την συνολική μάζα αέρα ισχύει ότι ma= mυ + mξ.α.
Σχετική υγρασία ο λόγος της μάζας των υδρατμών που περιέχει ο αέρας προς την μέγιστη μάζα υδρατμών σε κορεσμένο μείγμα στην ίδια Τ . φ = mυ / mκ άρα η σχετική υγρασία είναι αδιάστατο μέγεθος μικρότερο ή ίσο με 1. Έτσι για φ=1 το μείγμα είναι μόνο ξηρός αέρας ενώ για φ=1 το μίγμα είναι μόνο κορεσμένος αέρας και εκφράζεται σε ποσοστά % (πχ κορεσμένος αέρας 100% σχετική υγρασία) και μπορεί να εκφραστεί και προς ειδικό όγκο φ= υκ / υυ = ειδικός όγκος υδρατμών μίγματος / ειδικό όγκο υδρατμών κορεσμένου μίγματος στην ίδια Τ
Τι είναι η θερμοκρασία ξηρού και τι η θερμοκρασία υγρού βολβού;
Θερμοκρασία ξηρού βολβού: μετριέται με τα συνήθη υδραργυρικά θερμόμετρα όπου ο βολβός είναι ξηρός και απαλλαγμένος από υγρασία
Θερμοκρασία υγρού βολβού: μετριέται με τα συνήθη θερμόμετρα όπου ο βολβός καλύπτεται από νοτισμένη με νερό γάζα και στην συνέχεια εκτίθεται σε ρεύμα αέρα (με συνθήκες ταχείας εξάτμισης)
Τι είναι θερμοκρασία δρόσου;
Θερμοκρασία δρόσου είναι εκείνη στην οποία όταν ψυχθεί ο αέρας υπό σταθερή πίεση καθίσταται κορεσμένος. Σε κατάσταση κορεσμού αέρα οι τρείς θερμοκρασίες είναι ίσες ενώ σε κάθε άλλη περίπτωση είναι tδ < tυ.β < tξ.β
Τι είναι η θερμική ισχύς και πως υπολογίζεται;
Θερμική ισχύς : η θερμική ισχύς που απορροφά ο αέρας από ένα θερμαντικό στοιχείο (ηλεκτρική αντίσταση ξηραντήρα) εκφράζεται από το ποσό της θερμότητας που απορροφά ο αέρας από το στοιχείο ανά μονάδα χρόνου και δίνεται ως :Q̇α=ṁξ.α. (hεξ -hεισ) όπου Q̇α είναι η θερμική ισχύς που απορροφά ο αέρας σε kW, ṁξ.α. η μαζική παροχή ξηρού αέρα (kg ξ.α/s) και hεισ η ειδική ενθαλπία του αέρα στην είσοδο του στοιχείου. Η σχέση ισχύει μόνο στην περίπτωση θέρμανσης αέρα σε σταθερή ειδική υγρασία.
Πως υπολογίζεται η μαζική παροχή (mξα) και η ογκομετρική παροχή (V̇) αέρα;
Η μαζική παροχή του αέρα δίνεται από τον τύπο ṁξ.α.= V̇/ υ (kgξ.α./s) όπου V̇ είναι η ογκομετρική παροχή του αέρα και υ ο ειδικός όγκος του αέρα
Η ογκομετρική παροχή του αέρα δίνεται από την εξίσωση της συνέχειας ως V̇=υ •S όπου υ είναι η ταχύτητα του αέρα στην διατομή και S το εμβαδόν της κάθετης διατομής.
Τι είναι το ψυχρόμετρο τύπου σφενδόνας και πως χρησιμοποιείται και ποιες οι συνηθέστερες παραλλαγές του;
Ψυχρόμετρο τύπου σφενδόνας ή ροκάνα: αποτελείται από μια περιστρεφόμενη βάση Α και δύο θερμόμετρα υδραργύρου σε κατάλληλη βάση η οποία περιστρέφεται για να δημιουργείται κατάλληλο ρεύμα αέρα. Το ένα θερμόμετρο είναι ξηρού και το άλλο έχει μια εμβαπτισμένη γάζα στον βολβό του και είναι υγρού βολβού. Η ταχύτητα του αέρα γύρω από τους βολβούς πρέπει να υπερβαίνει θεωρητικά τα 5m/s. Για την μέτρηση απαιτείται έντονη περιστροφή για 3min και λαμβάνεται πρώτα η ευμετάβλητη τιμή του θερμομέτρου υγρού βολβού. Σε συνήθεις ατμοσφαιρικές συνθήκες η θερμοκρασία ξηρού βολβού είναι μεγαλύτερη και η διαφορά σχετίζεται με τον βαθμό κορεσμού του αέρα και την σχετική του υγρασία.
Παραλλαγές: ψυχρόμετρα ακίνητου τύπου που αναρτώνται στον τοίχο αλλά εξασφαλίζεται έντονη κίνηση αέρα και τα ψυχρόμετρα με βεβιασμένη κυκλοφορία που φέρουν ανεμιστηράκι που κατευθύνει τον αέρα πάνω και στους δύο βολβούς με κατάλληλη ταχύτητα.
Τι είναι το ηλεκτρονικό ψυχρόμετρο και πως χρησιμοποιείται;
Ηλεκτρονικό ψυχρόμετρο: μετρά την θερμοκρασία ξηρού βολβού και την σχετική υγρασία του αέρα. Με την τοποθέτηση του αισθητηρίου στο ρεύμα αέρα το οποίο έχει δύο αισθητήρια , ένα για την μέτρηση της θερμοκρασίας και ένα αισθητήριο με υγροσκοπικό άλας για την μέτρηση της σχετικής υγρασίας. Η μεταβολή της σχετικής υγρασίας μεταβάλλει την αγωγιμότητα του άλατος που αντιλαμβάνεται από το κύκλωμα. Γενικά ενώ σαν όργανο είναι ικανοποιητικό για την θερμοκρασία δεν είναι για την σχετική υγρασίας λόγω του χρόνου που απαιτείται στο άλας για να αποκατασταθεί ισορροπία υγρασίας με τον αέρα και επειδή το άλας χαλάει με την πάροδο του χρόνου άρα απαιτείται τακτικός έλεγχος και βαθμολόγηση ή και αλλαγή του οργάνου.
Τι είναι το ψυχρόμετρο τύπου τριχός και πως χρησιμοποιείται;
Ψυχρόμετρο τύπου τριχός: τοποθετείται επί τοίχου και μετρά την σχετική υγρασία σε χώρους που υπάρχει έντονος αερισμός και η μέτρηση γίνεται μέσω της μεταβολής της ελαστικότητας μιας φυσικής ή τεχνητής τρίχας και συνάμα του μήκους της με την μεταβολή της σχετικής υγρασίας το οποίο περιστρέφει μέσω της τροχαλίας τον δείκτη του οργάνου. Εμφανίζει υστέρηση στην μέτρηση και μετά από χρονικό διάστημα απαιτείται αναγέννηση της τρίχας με την εισαγωγή του οργάνου σε κορεσμένο αέρα.
Τι είναι το ψυχρόμετρο θερμοκρασίας δρόσου και πως χρησιμοποιείται;
Ψυχρόμετρο θερμοκρασίας δρόσου: αποτελείται από έναν καθρέπτη ο οποίος ψύχεται με κατάλληλο σύστημα και η θερμοκρασία της επιφάνειας μετράται με επικολλημένο ευαίσθητο αισθητήριο (θερμίστορ) το οποίο εκείνη την στιγμή μετρά την θερμοκρασία δρόσου. Συνήθως φέρουν και αισθητήριο για μέτρηση θερμοκρασίας ξηρού βολβού. Ακριβές και αξιόπιστο
Τι είναι το ανεμόμετρο τύπου Oriffice και πως χρησιμοποιείται;
Ανεμόμετρο τύπου Orrifice: μετρά την ταχύτητα του αέρα βασιζόμενο στην θεωρία των ρευστών όπου το ρεύμα αέρα ταχύτητας u εισέρχεται στην οπή Β και εξέρχεται από την Γ του οργάνου. Με τον τρόπο αυτό γίνεται στένωση των ροϊκών γραμμών του ρεύματος αέρα στην οπή Β και συνάμα και η πίεση ενώ η ταχύτητα υ εκφράζεται από την διαφορά πίεσης μεταξύ των σημείων Α και Β (Α είναι το σημείο πριν ξεκινήσει η στένωση των ροϊκών γραμμών) θεωρώντας ότι η πίεση στο Α είναι ατμοσφαιρική.
Τι είναι το ανεμόμετρο πτερυγίου και πως χρησιμοποιείται;
Ανεμόμετρο πτερυγίου: μετρά την ταχύτητα του αέρα μέσω της μεταβολής του ρυθμού περιστροφής ενός ευαίσθητου πτερυγίου το οποίο πρέπει να τοποθετηθεί ώστε ο άξονας περιστροφής να είναι παράλληλος στο ρεύμα αέρα. Φέρει διακόπτη επιλογής του χρονικού διαστήματος εντός του οποίου υπολογίζεται μια αντιπροσωπευτική μέση τιμή ταχύτητας.
Τι είναι το ανεμόμετρο θερμαινόμενου σύρματος και τι το ανεμόμετρο σωλήνα Pilot και πως χρησιμοποιούνται;
Ανεμόμετρο θερμαινόμενου σύρματος: βασίζεται στην μεταβολή της ηλεκτρικής αντίστασης ενός αγωγού με την μεταβολή της θερμοκρασίας. Στα άκρα του αγωγού εφαρμόζεται ηλεκτρεργετική δύναμη και έτσι ο αγωγός διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Όταν ο αέρας είναι ακίνητος η τιμή του ρεύματος είναι σταθερή και αποκτά μια μέγιστη θερμοκρασία λόγω του σταθερού ποσού θερμότητας της αντίστασης. Όταν ο αέρας κινείται, ελαττώνεται η θερμοκρασία της αντίστασης λόγω απαγωγής θερμότητας προς το περιβάλλον και αυξάνεται η τιμή του ηλεκτρικού ρεύματος. Η μεταβολή της τιμής του ρεύματος σχετίζεται και εκφράζεται ώς η ταχύτητα του αέρα. Χρησιμοποιούνται για σημειακές μετρήσεις και έχουν ευαισθησία σε χαμηλές ταχύτητες και παράλληλα μπορούν να μετρήσουν και θερμοκρασία ξηρού βολβού.
Ανεμόμετρο σωλήνα Pitot: παρόμοια αρχή λειτουργίας με Orrifice και το όργανο συνοδεύεται από διαφορικό μανόμετρο για την μέτρηση της διαφοράς της πίεσης που μετατρέπεται σε ταχύτητα.
Ποια είναι η πειραματική διαδικασία ;
Προσδιορισμός ψυχρομετρικών μεγεθών :μετράται η τιμή ξηρού και υγρού βολβού με την ροκάνα και με ηλεκτρονικό ψυχρόμετρο και μετράται η απόκλιση των τιμών από τον τύπο
% απόκλιση =(Χηλ- Χσφ/ Χσφ )*100
Προσδιορισμός θερμικής ισχύος ξηραντήρα: με την βοήθεια των ψυχρομέτρων ροκάνα μετρούνται οι θερμοκρασίες ξηρού και υγρού βολβού στην είσοδο και στην έξοδο και με το ανεμόμετρο μετράται η μέση ταχύτητα αέρα στην διατομή του εξόδου του ξηραντήρα και μετράται και το εμβαδόν διατομής με μέτρο. Υπολογίζουμε την ογκομετρική παροχή και στην συνέχεια η μαζική παροχή του ξηρού αέρα. Τέλος υπολογίζεται η θερμική ισχύς και όλη η διαδικασία επαναλαμβάνεται 3 φορές και σχολιάζονται τα αποτελέσματα.
