9. Miscele di gas e vapore: Diagramma psicometrico Flashcards
Aria Atmosferica
1.)Miscela di aria secca (miscela di azoto, ossigeno e piccoli quantitativi di altri gas) e vapore acqueo –> lo studio della miscela aria secca e vapore d’acqua è fondamentale per il benessere dell’uomo e è alla base del condizionamento dell’aria.
2.) Nelle applicazioni di condizionamento dell’aria (tra -10°C e 50°C), possiamo considerare l’aria secca come gas ideale e calore specifico a pressione costante di cp=1.005kJ / kgK. Come entalpia dipende SOLO dalla temperatura, se prendiamo 0°C come temperatura di riferimento, abbiamo:
ℎ𝑎=cpT=1,005kJ T [KJ/kg]
∆ℎ𝑎=cp*∆T= 1,005kJ * (t2-t1) [KJ/kg]
3.) Dal momento che consideriamo vapore acqueo anche come gas ideale, anche la sua entalpia dipenderà soltanto dalla temperatura. Dato che l’entalpia del vapore d’acqua a 0°C è di 2501.3kJ/kg (anche chiamato calore di vaporizzazione) e il valore medio di cp del vapore fra -10°C e 50°c è 1,82kJ/kgK possiamo determinare con errore trascurabile:
ℎ𝑣= 2501.3 + 1,82T [kJ/kg]
Come anche il vapore d’acqua può essere considerato gas ideale, area atmosferica può essere considerata come miscela di gas ideali la cui pressione è la somma di pressioni parziali dell’area secca e del vapore. (p=pa+pvap)
ENTALPIA TOTALE ARIA ATMOSFERICA:
𝐻 = 𝐻𝑎 + 𝐻𝑣 = 𝑚𝑎 ∙ ℎ𝑎 + 𝑚𝑣 ∙ ℎ𝑣
Come la maggior parte del tempo la massa d’aria secca e costante e invece quella del vapore varia possiamo anche indicarla come:
ℎ = ℎ𝑎 + 𝑥 ∙ ℎ𝑣 ≅ ℎ𝑎 + 𝑥 ∙ ℎ𝑣 𝑠𝑎t (dove 𝑥=mv/ma [kgv/kgasec])
Umidita assoluta vs Umidita relativa
**Umidità assoluta **
può esprimersi come: 𝑥=𝑚𝑣/𝑚𝑎 [kgvap/kga]
𝑥=(0.622pvap)/(p-pvap)
Umidita relativa
Il livello di umidita ha effetto sul benessere delle persone ma questo dipende principalmente non tanto dalla quantità di vapore nel area ma dalla quantità di vapore nell’aria rispetto alla quantità massima di vapore che potrebbe contenere alla stessa temperatura.
U.R = 𝑚𝑣 / 𝑚𝑣𝑠𝑎𝑡 = 𝑣𝑣𝑠𝑎𝑡/𝑣𝑣 =𝑝𝑣/𝑝𝑣 𝑠𝑎𝑡
0 < 𝑈𝑅 < 1 ; 𝑈𝑅 = 0, aria secca, 𝑈𝑅 = 1 aria satura
𝑋 = 0,622𝑝𝑣/(𝑝 − 𝑝𝑣)
𝑋 = 0,622𝑈𝑅 ∙ 𝑝𝑣 𝑠𝑎𝑡/(𝑝 − 𝑈𝑅 ∙ 𝑝𝑣 𝑠𝑎𝑡)
dal momento che la pressione di saturazione varia con la temperatura, l’UR varia anche se X rimane costante.
Aria satura
Quando l’aria non sarà in grado di contenere altro vapore d’acqua si dirà che è SATURA. La quantità di vapore che contiene un’aria satura in ogni condizione di temperatura o pressione può essere determinata dall’equazione:
𝑥=(0.622psat)/(p-psat)
Temperatura di rugiada (TdP)
Definita come quella temperatura alla quale inizia la condensazione quando si impone un raffreddamento isobaro, ovvero è la temperatura di saturazione dell’acqua alla pressione parziale del vapore.
Tdp=Tsat a pvap
Temperatura di saturazione adiabatica e bulbo umido
L’umidità relativa e assoluta dell’aria possono essere determinate misurando la temperatura di saturazione adiabatica dell’aria, che è la temperatura che l’aria raggiunge dopo avere attraversato un lungo canale adiabatico e avere raggiunto le condizioni di saturazione:
𝑋1 = 𝑐𝑝 (𝑇2 − 𝑇1) + 𝑿𝟐(ℎ𝑙 𝑠𝑎𝑡 − ℎ𝑣 𝑠𝑎𝑡2) / (ℎ𝑣 𝑠𝑎𝑡1 − ℎ𝑙 𝑠𝑎𝑡2)
x𝟐 = (0.622 ∙ 𝑝𝑣 𝑠𝑎𝑡2) / (𝑝2 − 𝑝𝑣 𝑠𝑎𝑡2)
dove t2=temperatura di saturazione adiabatica.
Temperatura di bulbo umido
Un approccio più pratico per determinare X e UR vede l’impiego di un
termometro il cui bulbo sia coperto da una garza di cotone imbevuta
d’acqua
Semplice Riscaldamento-Raffredamento
Comuni sistemi di riscaldamento per ambienti ad uso residenziale
consistono in stufe a gas, pompe di calore, o stufe elettriche, sistemi
nei quali l’aria viene fatta circolare in condotti dove entra in contatto
con tubazioni per i fluidi caldi o le resistenze elettriche. Similmente il
raffreddamento può essere eseguito facendo passare l’aria su delle
batterie attraverso le quali scorre fluido freddo.
Una aumento della temperatura senza umidificazione supone che la quantità di vapore contenuta nell’aria totale è la stessa, quindi la umidità rimane costante. Invece per la UR, che è il rapporto fra la quantità di vapore dell’area rispetto alla quantità massima di vapore che l’aria può contenere a quelle condizioni di temperatura discresce. Questa UR può essere adesso molto di sotto i valori critici di umidita per il benessere termoigrometrico…
Trasporti di vapore in una parete
La portata massica di vapore che attraversa un materiale poroso in una
singola direzione è proporzionale al gradiente di pressione parziale e all’area
della superficie nella direzione normale a quella considerate attraverso un
coefficiente di diffusione o permeabilità
