L aria umida. Fabio Peron. aria umida = aria secca + vapore d acqua. Cosa è l aria umida. Una miscela di interesse pratico

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1 Corso di Progettzione Abientle rof. Fbio Peron Cos è l ri uid L iscel di gs che costituisce l troosfer è definit tecnicente ri uid. L ri uid E iortnte conoscerne le rorietà e il coortento dto che ess è il fluido in cui iio iersi; in rticolre: il nostro stto di cofort teroigroetrico diende in grn rte d scbi di energi con ess; Fbio Peron Uniersità IUAV - Venezi un grnde figli di iinti di clitizzzione utilizzno coe ezzo er trsortre il clore e l uidità rorio l ri uid. Un iscel di interesse rtico Grndezze che crtterizzno l ri uid: uidità secific Il fluido che costituisce l troosfer è quell sostnz che couneente è chit ri. Ierso in ess l uoo ie e solge le sue ttiità. Chiicente esso è costituiro d un iscel di gs incondensbili nelle condizioni bientli stndrd (quindi in roorzioni reciroche costnti), e di ore cqueo, resente in quntità ribile. Costituente Concentrzione oluetric (%) ss olecolre [kg/ kol] Azoto (N 2 ) 78,084 28,034 Ossigeno (O 2 ) 20,9476 3,9988 Argon (Ar) 0,934 39,948 Anidride Crbonic (CO 2 ) 0,034 44,00995 Neon (Ne) 0, ,83 ltro (He, CH 4, H 2, O 3,..) 0,003 P edio kg/kole Crtterizz l quntità di ore d'cqu resente nell'ri uid. Viene definit d: x ss di ore contenut in un certo olue di ri uid [kg] s ss di ri secc contenut nello stesso olue di ri uid [kg s ] x Poiché fintnto sche l ressione rzile del coonente condensbile (il ore cqueo) rine inferiore l lore dell ressione di sturzione, non si h condenszione, esso è considerto tutti gli effetti un gs idele. Si ottiene llor: V R * T V R * T s x V R * T R * T V Usulente si considerno i gs incondensbili insiee coe se fossero un unico coonente detto ri secc. Si quindi un iscel fittizi di due coonenti: ri uid ri secc + ore d cqu x R * 0, 622 R * con: 8,0534 kg/ kol 28,97kg/kol

2 Grndezze che crtterizzno l ri uid: uidità relti Grndezze che crtterizzno l ri uid: entli L'uidità relti ϕ è il rorto, in genere esresso in ercentule, tr l ressione rzile del ore e l ressione del ore sturo s lutte ll stess teertur (si uò considerre nche l ss): ϕ s T ϕ In nier intuiti si uò dire che ess esrie qunto lontno sio dlle condizioni di sturzione: 00% sio sturzione, 0% ri coletente secc. L uidità secific uò essere ess in relzione con uidità relti e ressione di sturzione e ressione totle. Utilizzndo l equzione di stto dei gs erfetti nell definizione recedente si ottiene llor: x 0, 6298 s T ϕ s ϕ s E ossibile definire nche l'entli dell'ri uid. Nell'iotesi di iscel idele, l'entli uò essere esress coe so dell'entli rzile dell'ri secc e del ore cqueo. Poiché nei rocessi terodinici srà l quntità di ri secc contenut in un certo olue di ri uid rinere inltert (non otendo serrsi in un ltro stto di ggregzione) risult coodo esriere l'entli secific dell'ri uid non con riferiento ll'unità di ss totle dell iscel, iuttosto ll'unità di ss d'ri secc. H H + H H h + h H h + h hh +xh h entli dell'ri secc [J/kg s ]; h entli del ore d'cqu [J/kg] Grndezze che crtterizzno l ri uid: entli Grndezze che crtterizzno l ri uid: entli Non sio in grdo di ere lori ssoluti di entli, sio lutrne le rizioni. E necessrio fissre uno stto di riferiento risetto l qule isurre le rizioni di entli. Per l ri il riferiento è l fse gssos 273,5 K (0 C). Per il or d'cqu si f riferiento llo stto di liquido 273,5 K. L entlisi ottiene con le esressioni: L'entli dell'ri uid uò essere deterint quindi con l'esressione: hc (T - T 0 )+ x[r 0 +c (T - T 0 )] h s 0 J/kg gs T273,5 K 0325 P hc t+ x[r 0 +c t] h 0 J/kg liquido T273,5 K 0325 P h s c (T - T 0 ) 006 (T - T 0 ) 006 t h r 0 + c (T T 0 ) r 0 + c t r 0 clore di orizzzione 0 C 250 kj/kg; c clore secifico or d cqu,875 kj/(kg h 006 t + x [250 +,875 t] Quest ulti esressione ette in relzione entli, uidità secific e teertur e è ll bse dei digri sicroetrici che rresentno un utile struento nello studio del coortento dell ri uid. Ne costituiscono i digri di stto.

3 Grndezze che crtterizzno l ri uid: teertur di rugid Grndezze che crtterizzno l ri uid: teertur bulbo bgnto L teertur di rugid, T r, è quell teertur ll qule occorre rffreddre un ss di ri uid er ottenere l sturzione, ntenendo costnte il lore dell'uidità secific e l su ressione totle. E' l teertur cui si ort un ss d'cqu in condizioni di equilibrio di scbio terico e di ss con ri in oto turbolento su di esso. Può essere eidenzit considerndo un teroetro il cui bulbo (eleento sensibile) è ntenuto bgnto d un grz uid con l'ri in certe condizioni di teertur ed uidità, non stur, che lo lbisce elocità sostenut (oltre 3 /s). s (T r ) Ari 3-5 /s Si ssiste ll orizzzione dell'cqu dell grz nell'ri e di conseguenz (clore ltente di orizzzione) un diinuzione dell teertur segnt dl teroetro. inore è l uidità relti dell ri ggiore è l eorzione e quindi l differenz tr teertur con il bulbo secco e con il bulbo bgnto Grndezze che crtterizzno l ri uid: teertur bulbo bgnto Il digr ASHRAE ll flusso terico er il cbiento di fse è coensto ll'equilibrio dl flusso terico roeniente dl bulbo del teroetro. Ari 3-5 /s L ri che h lbito l grz si resent stur ed teertur inferiore; si uò ritenere, che tle teertur, dett bulbo bgnto T bb, coincid con l teertur dell'ri stur egule lore di entli.

4 Il digr ASHRAE Il digr ASHRAE 00% uidità relti sturzione uidità secific [g /kg s ] Linee uidità relti costnte teertur bulbo secco [ F] teertur bulbo secco e uidità secific uidità relti Il digr ASHRAE Il digr ASHRAE te. bulbo bgnto costnte e isoentliche entli costnte teertur bulbo secco teertur bulbo bgnto entli secific

5 Il digr ASHRAE Trsforzioni dell ri uid: rffreddento e riscldento sensibile isotitolo stto inizile: Entli secific sino noti: UR 63% stti finli: riscldento teertur rugid teertur teertur b.b. Uidità secific Ricre: h x t r t bb t40 C UR 8% rffreddento t6 C UR 75% sul digr è ossibile rresentre un rizione dello stto dell ri. L trsforzione iù selice è il riscldento o rffreddento uidità secific costnte Trsforzioni dell ri uid: rffreddento con deuidificzione Trsforzioni dell ri uid: sturzione dibtic stto inizile: stto inizile: stto finle: t 5 C UR 00% x 6 g/kg stto finle: t 6,5 C UR 00% x 2 g/kg L trsforzione consiste in un rffreddento fino ll sturzione e oi un ulteriore rffreddento con erdit di uidità er condenszione L trsforzione corrisonde un rffreddento isoentlico fino sturzione. Si h un uento del contenuto di uidità dell ri.

6 Trsforzioni dell ri uid: sturzione dibtic Trsforzioni dell ri uid: iscelzione dibtic stto inizile: A stto A: teertur bulbo bgnto 6,5 C teertur di rugid B stto B: Teertur bulbo bgnto C Si rri sturzione in entrbi i csi, un olt lungo un isoentlic l ltr lungo un iso uidità secific. Si iscelno dibticente due sse o due ortte di ri in condizioni dierse I digri di stto dell ri uid: Il digr di ollier I digri di stto dell ri uid: Il digr di ollier Un unto sul digr di stto rresent le condizioni di un ss d ri. Due grndezze terodiniche indiiduno uno stto (l ressione è fisst ri 0325 P). Dl digr è ossibile ricre i lori delle dierse grndezze. Un unto sul digr di stto rresent le condizioni di un ss d ri. Due grndezze terodiniche indiiduno uno stto (l ressione è fisst ri 0325 P). Dl digr è ossibile ricre i lori delle dierse grndezze.

7 Trsforzioni dell ri uid: iscelzione dibtic Trsforzioni dell ri uid: iscelzione dibtic bilncio di ss totle: bilncio di energi: bilncio di ss su ore: Si ottengono le relzioni: & & & & & h + 2h2 3h3 & Q & 0 L& 0 ΔE k 0 ΔE 0 & & & & x + 2x2 3x3 & ( h3 h) + & 2( h3 h2 ) 0 ( x x ) + & ( x x ) Risult infine: ( h2 h3 ) ( h h ) 3 & & 2 ( x2 x3) ( x x ) Il unto di iscel si tro llineto con i unti e 2; il unto di iscel 3 si tro sul segento -2 in osizione tle d diiderlo in due segenti -3 e 3-2 secondo il rorto: 23 3 & & In ltre role le condizioni dell iscel sono iù icine quelle dell ortt ggiore. 2 3 Coe engono le trsforzioni Coe engono le trsforzioni Rffreddento e riscldento sensibile Rffreddento con deuidificzione Uidificzione dibtic

8 Le torri eortie Le torri eortie Rffreddento e Uidificzione dibtic Rffreddento e Uidificzione dibtic