توضیح دقیق نمودار سایکرومتریک و ویژگی‌های هوا – بخش سوم
تعاریف
هوای اطراف ما ترکیبی از هوای خشک و رطوبت است و حاوی مقدار مشخصی گرما می‌باشد. ما عادت داریم درباره دمای هوا، رطوبت نسبی و نقطه شبنم در بحث‌های مربوط به شرایط آب و هوایی بشنویم. همه این خواص و موارد دیگر در یک نمودار سایکرومتریک گنجانده شده است. شکل و پیچیدگی نمودار نیاز به عادت کردن دارد. به شکل‌های ۱ و ۲ مراجعه کنید. خواهید دید که مرز منحنی بالایی نمودار دارای یک مقیاس دما است اما می‌تواند سه نوع دما را نمایندگی کند: دمای دما سنج مرطوب، دما سنج خشک و نقطه شبنم. این مرز منحنی بالایی همچنین نمایانگر ۱۰۰ درصد رطوبت نسبی یا هوای اشباع شده است.
دمای دما سنج خشک
دمای معمولاً اندازه‌گیری شده از یک دما سنج است. این دما “دمای دما سنج خشک” نامیده می‌شود زیرا نوک سنجش دما سنج خشک است (برای مقایسه به “دمای دما سنج مرطوب” مراجعه کنید). دمای دما سنج خشک در محور افقی یا محور x نمودار سایکرومتریک قرار دارد و خطوط دمای ثابت توسط خطوط عمودی نمودار نشان داده می‌شوند. از آنجا که این دما به طور معمول استفاده می‌شود، فرض کنید که دماها دمای دما سنج خشک هستند مگر اینکه به طور دیگری مشخص شود.
رطوبت نسبی
معیاری از مقدار آبی است که هوا می‌تواند در یک دمای مشخص نگه دارد. این “نسبی” به مقدار آبی است که هوا در همان دما می‌تواند در ۱۰۰ درصد رطوبت یا اشباع نگه دارد. دمای هوا (دمای دما سنج خشک) مهم است زیرا هوای گرم‌تر می‌تواند رطوبت بیشتری نسبت به هوای سرد نگه دارد. هوای با ۶۰ درصد رطوبت نسبی ۶۰ درصد از آبی را که ممکن است نگه دارد (در آن دما) دارد. این می‌تواند ۴۰ درصد آب بیشتری را برای رسیدن به اشباع جذب کند. خطوط رطوبت نسبی ثابت توسط خطوط منحنی که از پایین چپ نمودار به سمت بالای راست می‌چرخند، نشان داده می‌شوند. خط برای ۱۰۰ درصد رطوبت نسبی یا اشباع، مرز بالایی و چپ نمودار است.
نسبت رطوبت
هوای مرطوب وزنی از آب موجود در هوا به ازای واحد هوا خشک است. این معمولاً به صورت پوند رطوبت به ازای هر پوند هوای خشک بیان می‌شود. از آنجا که نسبت رطوبت هوا مرطوب به دما بستگی ندارد، همانطور که رطوبت نسبی دارد، استفاده از آن در محاسبات آسان‌تر است. نسبت رطوبت در محور عمودی، محور y یافت می‌شود و خطوط نسبت رطوبت ثابت به صورت افقی در نمودار کشیده شده‌اند.
دما ی نقطه شبنم
دمای نقطه شبنم دمایی است که در آن بخار آب در هوا شروع به چگالش به آب مایع می‌کند. زمانی که هوا در یک دمای خشک و رطوبت نسبی ثابت نگه داشته شود و رطوبت نسبی کاهش یابد، به این معنی است که هوا می‌تواند بیشتر از آن مقدار رطوبت داشته باشد قبل از اینکه به حالت اشباع برسد. با سرد شدن هوا، رطوبت نسبی افزایش می‌یابد تا زمانی که به 100 درصد (اشباع) برسد و چگالش روی سطوحی که در دمای زیر نقطه شبنم قرار دارند، رخ دهد. برای تعیین دمای نقطه شبنم در یک نمودار سایکرومتریک، باید به سمت چپ افقی بر روی خطوط نسبت رطوبت ثابت حرکت کنید تا به مرز دمای اشباع برسید.
انتالپی
انتالپی به محتوای کل حرارت هوای مرطوب اشاره دارد و در واحدهای حرارتی بریتانیا (Btu) به ازای هر پوند هوای خشک بیان می‌شود. این مقدار انرژی ناشی از دما و رطوبتی است که هوا حاوی آن است. انتالپی در کاربردهای مربوط به گرمایش و سرمایش هوا ضروری است. در یک نمودار سایکرومتریک، مقیاس انتالپی در بالای مرز اشباع قرار دارد. خطوط انتالپی ثابت به صورت مورب از بالا به چپ تا پایین به راست در نمودار کشیده شده‌اند. در حالی که خطوط انتالپی ثابت و دمای مرطوب ثابت ممکن است مشابه به نظر برسند، اما از مقیاس‌های متفاوتی به دست آمده‌اند. نمودارهای سایکرومتریک دقیق‌تر خطوط کمی متفاوتی برای دمای مرطوب و انتالپی نمایش می‌دهند.
دما ی مرطوب
دمای مرطوب با عبور هوا از روی یک حسگر مرطوب اندازه‌گیری می‌شود. این دما نشان‌دهنده دمایی است که در آن آب از حسگر تبخیر می‌شود و هوا را به نقطه اشباع خود خنک می‌کند. این فرآیند فرض می‌کند که هیچ حرارتی از طرف هوا از دست نرفته یا افزوده نمی‌شود. بر خلاف دمای نقطه شبنم، کاهش دمای مرطوب لزوماً منجر به چگالش نمی‌شود، زیرا تحت فرض حفظ رطوبت و محتوای انرژی تعیین می‌شود. برای یافتن دمای مرطوب در یک نمودار سایکرومتریک، باید به دنبال خطوط انتالپی ثابت باشید و مقادیر را از مرز دمای اشباع بالا بخوانید.
خلاصه
- دمای نقطه شبنم: دمایی که در آن چگالش رخ می‌دهد؛ تعیین می‌کند که هوا اشباع شده است.
- انتالپی: محتوای کل حرارت هوای مرطوب؛ برای فرآیندهای گرمایش/سرمایش ضروری است.
- دمای مرطوب: دمایی که نقطه اشباع را از طریق تبخیر رطوبت نشان می‌دهد؛ به ارزیابی کارایی سرمایش کمک می‌کند.
این پارامترها برای درک و مدیریت کیفیت هوای داخلی و سیستم‌های کنترل آب و هوا ضروری هستند.
مثال ۳: سرمایش تبخیری
سرمایش تبخیری از گرمای موجود در هوا برای تبخیر آب استفاده می‌کند. دمای هوا (دمای خشک) کاهش می‌یابد در حالی که محتوای آب (رطوبت) تا نقطه اشباع افزایش می‌یابد. تبخیر عمدتاً در هوای گرم برای خنک کردن هوای تهویه استفاده می‌شود. این فرآیند در راستای خط انتالپی ثابت یا دمای خشک ثابت در حال حرکت است، به عنوان مثال، از نقطه D به نقطه E در شکل ۵. توجه داشته باشید که هوای گرم و خشک )نقاط D تا E با کاهش دما به اندازه ۲۴ درجه فارنهایت( ظرفیت بیشتری برای سرمایش تبخیری دارد نسبت به هوای گرم و مرطوب)نقاط F تا G با کاهش دما تنها به اندازه ۱۲ درجه فارنهایت).
