Buhar – Gaz Karışımları ve İklimlendirme ( Prof. Dr. Ali PINARBAŞI )

Havadaki su buharının da kuru hava gibi ideal bir gaz olarak kabul edilmesi çok büyük kolaylık sağlar. Hatta bunun için hassaslıktan bir miktar ödün verilmesi bile göze alınabilir. 50ºC sıcaklıkta, suyun doyma basıncı 12.3 kPa’dir. Bu değerden daha düşük basınçlarda, doymuş buhar halinde olsa bile su buharı çok az bir hatayla (%0.2’nin altında) ideal gaz olarak ele alınabilir.

Doymuş hava: Nem ile doygun havadır.

Nispi nem:doymuş havaya eklenmeye çalışılan her bir buhar molekülü
yoğuşacaktır. Belirli bir sıcaklık ve basınçta bulunan doymuş havadaki su buharı miktarı Pv’nin, aynı sıcaklıktaki suyun doyma basıncı olan Pg ile değiştirilmesi ile hesaplanabilir. Kuru termometre sıcaklığı: Atmosferik havanın sıcaklığı, aşağıda tartışılacak olan diğer sıcaklıklardan ayrılabilmesi için sıkça kuru termometre sıcaklığı olarak da adlandırılır. Mutlak veya bağıl nemi belirlemenin bir başka yöntemi de Şekil 14-11’de şematik olarak ve T-s diyagramında gösterilen adyabatik doyma işlemidir. Sistem içinde su Bulunan yalıtılmış uzun bir kanaldan oluşmaktadır. Doymamış hava akımı, kanala ω1 özgül nemi ile T1 sıcaklığında girer ve kararlı bir akışla suyun üzerinden geçer. Bu akış sırasında bir miktar su buharlaşarak havaya karışır. Söz konusu işlemle havanın nem oranı artar,buharlaşan suyun buharlaşma gizli ısısının bir bölümü havadan sağlandığı için sıcaklığı düşer. Eğer kanal yeterince uzunsa, hava kanaldan doymuş olarak (φ = %100) ve adyabatik doyma sıcaklığı adı verilen T2 sıcaklığında çıkar. Bu noktada termometreden okunan sıcaklık yaş termometre sıcaklığıdır. Yaş termometre sıcaklığı aynı zamanda ıslak fitilli termometrenin sabitlendiği bir sisteminkendi etrafında döndürülmesi ile de ölçülebilir. Bu durumda hava yerine termometre hareket ettirilir. Şekil’de gösterilen, sallanan psikrometre yaş Termometre sıcaklığını bu yolla ölçen bir cihazdır. Genelde cihaz üzerine yerleştirilmiş bir ikinci termometreyle kuru termometre sıcaklığı da eş zamanlı ölçülür.

•Elektronikteki gelişmeler nemin hassas ve hızlı bir biçimde doğrudan ölçülmesine olanak sağlamıştır. Sallanan psikrometreler ve ıslak fitilli termometreler artık yavaş yavaş geçmişte kalmaktadır. Bugün absorbladığı su buharı miktarına göre kapasitansı değişennce bir polimer tabakasını kullanarak, bağıl nemi %1 hassaslıkla, bir iki saniye içinde ölçebilen, elle taşınır elektronik psikrometreler vardır. İnsan vücudu yakıtı yenilen besinler olan bir ısı makinesi olarak ele Alınabilir. Herhangi bir ısı makinesinin yaptığı gibi, insan vücudu sürekli bir şekilde çalışabilmek için ürettiği atık ısıyı çevreye atmak zorundadır. Isı üretimi miktarı o sırada yaptığı işe göre değişir.Yetişkin bir erkek için ortalama değerler uyurken 87 W, dinlenirken veya masa başında çalışırken 115 W, bowling oynarken 230 W, ağır bedensel iş yaparken ise 440 W’tır.

•Oto servis istasyonları gibi zor ısıtılabilen yerlerde bu nedenle ışınım ısıtıcıları kullanılır.İnsanın vücut rahatlığı veya konforu temel olarak üç etkene bağlıdır. Bunlar (kuru termo-metre) sıcaklık, bağıl nem ve hava devinimidir. Vücudun buharlaşma yoluyla atabileceği ısıyıbelirlediğinden, bağıl nemin de konfor üzerinde önemli ölçüde etkisi bulunur. Bağıl nem havanın ne kadar nemi daha alabi-leceğinin bir ölçüsüdür. Terleme yoluyla ısı geçişiniyüksek bağıl nem yavaşlatırken, düşük bağıl nem ise hızlandırır. İnsanların çoğu %40 ile%60 arasında bir bağıl nemi tercih ederler.

Dikkat edilirse bir ısıtma işlemi sırasında özgül nem ω sabit kalsa bile havanın bağıl nemiazalır. Bu durum havadaki nem miktarının, havada aynı sıcaklıkta bulunabilecek en fazla nem miktarına oranının bağıl nem olarak tanımlanması ve bulunabilecek nem miktarınında sıcaklıkla artmasından kaynaklanır. Bundan dolayı, havanın ısıtılması ile bağıl nem konfor koşullarının çok altına inebilir ve sonucunda deri kuruması, solunum zorluğu ve statik elektriğin artması ortaya çıkabilir.

Böylelikle şu sonuca varılabilir: Farklı hallerdeki iki hava akımı (1 ve 2 halleri) adyabatik olarak karıştırıldığı zaman, karışımın hali (3 hali), psikrometrik diyagramda 1 ve 2 hallerini birleştiren doğru üzerinde olur; ayrıca 2-3 uzunluğunun 3-1uzunluğuna oranı, kütle debilerinin oranıma1’in ma2’ye oranına eşittir. Doyma eğrisinin iç bükey oluşu ve yukarıdaki sonuç ilginç bir olasılığı Ortaya çıkarmaktadır. 1 ve 2 hallerinin doyma eğrisinin yakınında olması durumunda, bu iki halibirleştiren doğru doyma eğrisini kesecek ve 3 hali doyma eğrisinin solunda kalabilecektir.Bu durumda bir miktar su buharının yoğuşması kaçınılmaz olacaktır

ÖZET
Bu bölümde mühendislik uygulamalarında en sık karşılaşılan gaz-buhar karışımı olan hava-su buharı karışımı incelendi. Atmosferdeki hava her zaman bir miktar su buharı içerir ve bu nedenle atmosferik hava diye nitelendirilir. Bunun tersi olarak, içinde su buharı bulunmayan hava ise kuru hava diye adlandırılır. İklimlendirme uygulamalarında karşılaşılan sıcaklık aralığında, hem kuru hava hem de su buharı ideal gaz kabul edilebilir.Bir hal değişimi sırasında kuru havanın entalpi değişimi aşağıdaki bağıntıyla hesaplanır. Atmosferik hava, basıncı kuru havanın kısmi basıncı Pa ile su buharının kısmi basıncıPv’nin toplamı olan ideal gaz karışımı olarak ele alınabilir. Atmosferik hava, basıncı kuru havanın kısmi basıncı Pa ile su buharının kısmi basıncı Pv’nin toplamı olan ideal gaz karışımı olarak ele alınabilir: Havadaki su buharının entalpisi, aynı sıcaklıktaki doymuş su buharının entalpisine eşit olarak alınabilir. Böylelikle −10ºC ile 50ºC sıcaklıkları arasında,şeklinde ifade edilir. Birim kuru hava kütlesi içindeki su buharı kütlesi, özgül veya mutlak nem ω olarak tanımlanır:Burada P toplam hava basıncı, Pv ise buhar basıncıdır. Verilen sıcaklıkta havanın içinde bulunabilecek su buharı miktarının bir üst sınırı vardır. Söz konusu sıcaklıkta bulunabilecek en fazla su buharını içeren havaya doymuş hava adı verilir. Havadaki su buharı miktarının (mv) aynı sıcaklıktaki havada bulunabilecek en fazla su buharı miktarına (mg) oranı bağıl nem diye tanımlanır ve φ ile gösterilir: Burada Pg = Pdoymuş@T olmaktadır.Bağıl ve özgül nemler aşağıda gösterildiği gibi İfade edilebilir: Bağıl nem kuru hava için 0, doymuş hava için 1 değerleri arasında değişir.Atmosferik havanın entalpisi, hava−su buharı karışımının birim kütlesi yerine kuru havanın birim kütlesi için verilir ve aşağıda gösterildiği gibi tanımlanabilir:Atmosferik havanın alışılagelmiş biçimde ölçülen sıcaklığına kuru termometre sıcaklığı adı verilir. Bu aynı zamanda diğer sıcaklık tanımlarının birbirlerinden ayrılmasını sağlar. Hava sabit basınçta soğutulduğu zaman yoğuşmanın başladığı sıcaklığa çiy noktası sıcaklığı Tçn olarak tanımlanır:

Facebook Yorumları

Bir Cevap Yazın