L.09 Flashcards
ARIA ATMOSFERICA: GAS E VAPORE
Aria atmosferica, miscela di aria secca (miscela di azoto, ossigeno e piccoli quantitativi di altri gas) e vapore acqueo.
La composizione della componente di aria secca viene
assunta costante mentre la concentrazione di vapore acqueo è variabile ed è fondamentale per il benessere dell’uomo.
PSICROMETRIA
studio delle proprietà termodinamiche dell’aria umida
PROPRIETA’ DELL’ARIA ATMOSFERICA
Nelle applicazioni di condizionamento dell’aria, le condizioni ambientali del campo di interesse sono:
* temperatura, tra -10°C e +50°C;
* pressione 1.01·105 Pa.
A queste condizioni sia l’ aria secca [T»_space; Tcritica], che il vapore d’ acqua [p «_space;pcritica], possonoessere trattati come gas perfetti.
L’aria atmosferica può essere quindi trattata come miscela di gas ideali, la cui pressione è data dalla somma delle pressioni che aria secca e vapore d’acqua avrebbero se da sole fosse nelle stesse condizioni di temperatura e volume della miscela.
ELENCO PROPRIETA’ DELL’ARIA ATMOSFERICA
UMIDITA’ ASSOLUTA: (o titolo dell’aria umida, o umidità specifica), rapporto tra massa d’acqua e massa d’aria secca contenuti in un assegnato volume di aria atmosferica.
TEMPERATURA DI RUGIADA: ( 𝑻𝒅𝒑 , dewpoint temperature), temperatura alla quale inizia la condensazione quando si impone all’aria un raffreddamento isobaro ovvero Tdp è la temperatura di saturazione dell’acqua alla pressione parziale del vapore
TEMPERATURA DI SATURAZIONE ADIABATICA: ricorda la formula per trovare X1 eX2
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.
La temperatura così misurata viene definita temperatura di bulbo umido Tbu mentre la temperatura misurata
con i normali termometri è detta temperatura di bulbo secco.
PSICROMETRO
Lo psicrometro è uno strumento che accoppia un
normale termometro ed un termometro a bulbo
umido. La differenza tra le due temperature lette
viene usata per determinare l’UR.
TRASFORMAZIONI PER IL CONDIZIONAMENTO DELL’ARIA (3 FORMULE)
Lo stato termodinamico dell’aria umida condiziona il benessere termoigrometrico delle persone e per ottenere una certa combinazione di temperatura e umidità all’interno di uno spazio confinato è necessario
compiere determinate trasformazioni di condizionamento dell’aria.
SEMPLICE RISCALDAMENTO O RAFFREDAMENTO
SEMPLICE RISCALDAMENTO E RAFFREDDAMENTO (X = COSTANTE): 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.
BILANCIO DI MASSA, ARIA SECCA: 𝑚𝑎ሶ,𝑒 = 𝑚𝑎ሶ,𝑢 = 𝑚ሶ𝑎
BILANCIO DI MASSA, VAPORE: 𝑥𝑒 = 𝑥𝑢 = 𝑥
BILANCIO ENERGETICO: 𝑄ሶ = 𝑚ሶ𝑎 ℎ𝑎,𝑢 − ℎ𝑎,𝑒 ovvero 𝑞ሶ=ℎ𝑎,𝑢 − ℎ𝑎,𝑒
RISCALDAMENTO E UMIDIFICAZIONE
Il semplice riscaldamento può portare al raggiungimento di valori critici di umidità relativa.
La condizione al pt 3 dipende dal processo di deumidificazione:
- Introducendo vapore caldo (ulteriore riscaldamento)
- Spruzzando acqua nella corrente (raffrescamento dovuto alla cessione del calore latente di evaporazione)
RAFFREDDAMENTO E DEUMIDIFICAZIONE
Il semplice raffreddamento può portare al raggiungimento di valori critici di umidità relativa, per cui può essere necessario rimuovere del vapore d’acqua dall’aria.
L’aria fredda satura (pt 2) può essere direttamente immessa nell’ambiente da raffreddare o può essere necessaria una sezione di post-riscaldamento.
RAFFREDAMENTO PER EVAPORAZIONE
Basato sul principio secondo cui per evaporare l’acqua deve assorbire il calore latente di evaporazione dall’acqua stessa o dall’aria circostante.
L’acqua calda e secca entra nel refrigeratore dove viene «innaffiata», parte dell’acqua evapora assorbendo calore dall’aria. Questo processo è affine a quello di trasformazione di saturazione adiabatica e nel diagramma psicrometrico è rappresentato da una linea di temperatura di bulbo umido costante.
MISCELAZIONE ADIABATICA DI FLUSSI D’ARIA
Si verifica, ad esempio, in grandi impianti a tutt’aria dove
l’aria esterna è miscelata con aria di ripresa.
BILANCIO DI MASSA, ARIA SECCA: 𝑚𝑎ሶ,1 + 𝑚𝑎ሶ,2 = 𝑚𝑎ሶ,3
BILANCIO DI MASSA, VAPORE: 𝑥1∙𝑚𝑎ሶ,1+𝑥2∙𝑚𝑎ሶ,2 =𝑥3∙𝑚𝑎ሶ,3
BILANCIO ENERGETICO: 𝑚𝑎1ሶ ℎ1 + 𝑚𝑎ሶ 2ℎ2 = 𝑚𝑎ሶ 3ℎ3 →
𝑚𝑎1ሶ/𝑚𝑎2ሶ=𝑥2 − 𝑥3/𝑥3 − 𝑥1=ℎ2 − ℎ3/ℎ3 − ℎ1
LEGGE DI FLICK
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.
La formula è valida se in ogni punto della parete la pressione parziale del vapore è inferiore alla pressione di saturazione alla temperatura del punto preso in esame, altrimenti il vapore condensa ed il bilancio di massa a regime cade in difetto.
PROCEDURA DI VERIFICA TERMOIGROMETRICA
- Definizione delle condizioni al contorrno (Tin, URin, Te, URe)
- Definizione delle caratteristiche dei materiali che formano la sezione
- Calcolo trasmittanza U
- Calcolo Tsup,in e Tsup,n di tutte le superfici di separazione degli strati
- Calcolo della pressione do saturazione del vapore per ogni superficie di separazione
- Calcolo della permeanza della parete, P
- Calcolo delle pressioni parziali di vapore aria interna ed aria esterna
- Calcolo delle pressioni parziali in ogni superficie di separazione
- Verifica che le pressioni parziali al punto 8 siano sempre inferiori alle pressioni di saturazione al punto 5. In caso contrario si avrà formazione di condensa
METODO GRAFICO DI GLASER
Utilizzato per la verifica termoigrometrica delle strutture, il diagramma di Glaser consente di visualizzare i fenomeni connessi alla diffusione del vapore in una parete, così da:
* evidenziare i punti in cui vi è pericolo di condensazione
* facilitare il calcolo della barriera alla diffusione del vapore da dover introdurre.
