Corso di Fisica tecnica ambientale e Impianti tecnici a.a. 2008/2009

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1 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 CAPITOLO. Generlità Come si ricorderà, per condizionmento dell ri si intende un intervento volto relizzre il controllo dell tempertur e del contenuto di vpore dell'ri ll interno di un mbiente. Come evidenzito nell seguente figur, per tture il condizionmento si introduce nell'mbiente un portt d ri trttt (G ) (stto termodinmico t i, x i ). Ovvimente in ssenz di quest zione di controllo, i flussi termici sensibili e ltenti genti sull mbiente (detti nel linguggio impintistico rispettivmente crici sensibile/ ltenti) determinernno incontrollte vrizioni di tempertur e di contenuto di vpore dell ri intern rispetto i vlori t e x (oppure t e i ) desiderti. In riferimento ll figur, nel locle si immette un portt d'ri secc G ce si suppone costnte nel tempo. Si noti l utilità del fre riferimento ll portt di ri secc (G immess è egule G in uscit) nzicé quell di ri umid. In genere, come mostrto in figur, prte dell'ri ripres dll'mbiente viene ricircolt per ridurre il consumo energetico. L portt d ri estern G e [kg /s] (condizioni t e e x e ) è miscelt con ri di ricircolo, il cui stto (t e x ) corrisponde lle condizioni vigenti nell'mbiente. L portt d ri G es è espuls e sostituit d un ugule portt di ri Cpitolo

2 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 estern (pulit ) G e = G es (ri di rinnovo). L portt di rinnovo G e dovrà ovvimente essere sufficiente grntire un'degut purezz dell'ri negli mbienti. In genere le portte necessrie srnno rrmente inferiori circ 5-0 [m /( person)]. All'ingresso del condiziontore l portt d'ri ricircolt G r = G - G es si miscel con l portt d'ri di rinnovo G e per cui, complessivmente, il condiziontore trtterà (ossi porterà nello stto t i e x i ) un portt d'ri secc G = G e + G r (stto t m, x m ). L portt di ri secc srà, ovvimente, l stess nce tr l sezioni di ingresso e di uscit del condiziontore. Nel condizionmento dell ri, come già osservto, bisognerà fre riferimento non solo l bilncio termico dei flussi sensibili m nce quello dei flussi ltenti. Contributi sensibili: ϕ s = (C + R) + P i, contributo complessivo delle sorgenti termice interne (persone, mccine, illuminzione). L sommtori (C + R) s intende estes l numero di persone presenti mentre l sommtori P i l numero delle ltre sorgenti termice. Si ricord ce: C = flusso termico scmbito per convezione tr l superficie estern di un person vestit e l ri mbiente; R = flusso termico scmbito per irrggimento tr l superficie estern di un person vestit e le preti delimitnti l mbiente; P i = contributi conseguenz del funzionmento di pprecci luminosi, mccine,...; ϕ p = contributo per trsmissione termic ll mbiente ttrverso l involucro (preti perimetrli opce e trsprenti); ϕ vt = contributo solre diretto ttrverso le superfici trsprenti (in estte prticolrmente rilevnte) Il totle crico sensibile sul locle è: ϕ sen = f(τ) = ϕ s + ϕ p + ϕ vt ϕ sen = (C + R) + P i + ϕ p + ϕ vt Cpitolo

3 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Il totle crico ltente può essere espresso: ϕ lt = f(τ) = E = r g' v r 0 g v ove: g' v = portt di vpore prodotto d un person [kg/s]; g v = g' v = complessiv produzione di vpore (l sommtori estes l numero di persone presenti; E = flusso termico ssocito ll'evporzione di cqu corpore per un person (respirzione, trspirzione, etc.); r = clore di vporizzzione dell cqu ll tempertur corpore [kj/kg]; r 0 = clore di vporizzzione dell cqu 0 [ C] [kj/kg].. Bilncio di mss dell'mbiente In riferimento periodi di tempo limitti (d esempio or per or), l'mbiente può essere considerto un sistem perto regime stzionrio: G = cost t, x = cost (dt / dτ = 0 e dx / dτ = 0). t i, x i = cost In quest ipotesi il bilncio di mss delle portte di vpore tr le sezioni d entrt () ed uscit () dell'mbiente fornisce : g v = G v - G v = G (x - x ) = G (x - x i ) Cpitolo

4 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009. Bilncio energetico dell mbiente L mbiente è ssimilto d un sistem perto regime stzionrio con due ingressi ed un uscit. Attrverso un primo ingresso entr ri umid (portt ri secc G ed entlpi i ) mentre, ttrverso l'ltro, vpore (portt G v ed entlpi v ). Dll sezione d'uscit esce ri umid (portt d ri secc G ed entlpi ). In quest scemtizzzione si ssimilno flussi scmbiti con l esterno si il totle contributo sensibile ϕ sen ce quello ltente e cioè, in ltre prole, l produzione di vpore intern g v e di entlpi v viene considert come se fosse immess d un ingresso fittizio nel sistem. Sull bse dell'equzione di bilncio termico dei sistemi perti (sistem con due ingressi ed un'uscit, non dibtico), si può scrivere: ϕ sen + G i + g v v = G Si noti ce quest espressione, più generle di quell discuss nel corso di Fisic Tecnic, si riduce correttmente per ϕ sen = 0 l noto bilncio entlpico (miscelzione dibtic). Nel nostro cso risult: ϕ sen + g v v = G ( - i ) Poicé v è esprimibile d: v = r o + c pv t ed essendo il termine (c pv t) piccolo rispetto d r o, può porsi: v = r o + c pv t r o Si può, quindi, scrivere: ϕ sen + g v r o = ϕ sen + ϕ lt = G ( - i ) e ponendo: ϕ Tot = ϕ sen + ϕ lt Cpitolo 4

5 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 nce: ϕ Tot = G ( - i ) Le due equzioni di bilncio ottenute (bilncio di vpore e d energi) costituiscono un sistem di due equzioni in tre incognite: - portt d'ri G ; ϕ g Tot v = G = G ( (x ) x ) i i - condizioni ri d immettere nell'mbiente: x Tutte le ltre grndezze, e cioè ϕ Tot, g v,, x, sono note. Per risolvere il problem, ltrimenti indeterminto, occorrerà fissre un delle vribili e cioè, d esempio, l portt d'ri secc G oppure un grndezz per determinre univocmente lo stto termodinmico dell'ri i, x i. In genere, si us prefissre l tempertur di immissione t i sull bse dei seguenti criteri: stgione invernle: t i t + 0 [ C] stgione estiv: t i t 0 [ C] i i Ovvimente srà necessrio verificre ce il vlore di t i prescelto non comporti un portt di rinnovo troppo ridott per grntire l purezz dell'ri negli mbienti. Inftti. in generle, l G e di ri estern (pulit!) srà proporzionle l numero k di persone presenti (in line indictiv è necessrio prevedere un portt volumetric di ri estern lmeno pri G e = 5 [m /( person)] e cioè l portt orri G e di ri estern [kg /s] srà G e = ρ e k G e /600. Ovvimente dovrà risultre G > G e. Se quest condizione non è soddisftt occorrerà prefissre un vlore di t i più vicino l vlore t. Spesso si us determinre G e lo stto termodinmico dell'ri d immettere nell'mbiente per vi grfic direttmente sul digrmm ASHRAE. A questo scopo si ricord ce l ri introdott nello stto i (definito d esempio d i, x i ) si trsform ll'interno dell'mbiente fino llo stto (definito d, x ). Quest trsformzione è rppresentbile sul digrmm con un segmento di rett, il cui coefficiente ngolre (pendenz) è determinto dl rpporto R = / x. Inftti risult: Cpitolo 5

6 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 R = ϕ Tot / g v = G ( - i ) / G (x - x i ) = / x Si osserv ce il flusso ltente ϕ lt è sempre positivo (ϕ lt > 0) mentre il flusso sensibile ϕ sen è positivo nel regime estivo e negtivo in quello invernle. In conseguenz nel regime estivo è R > 0 mentre nel regime invernle risult R < 0 essendo ϕ sen prepondernte rispetto ϕ lt. È opportuno rppresentre or sul digrmm AICARR i due csi. Cso estivo (R > 0) Sul digrmm lo stto dell ri immess nel locle (stto i) è individuto dll incrocio dell isoterm t i con l rett trtteggit pssnte per. L pendenz dell rett è R > 0 Il segmento di rett i (pendenz R > 0) rppresent l trsformzione subit dll'ri (in rosso). Individuto lo stto i si possono or leggere sul digrmm i vlori x i, i e ricvre quindi l portt d'ri G servendosi di un qulunque delle due equzioni di bilncio già viste: g v = G (x - x i ) ϕ Tot = G ( - i ) Un volt determint l G, not l G e necessri per grntire l qulità dell ri intern, si determin G r = G - G e. Cpitolo 6

7 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Ovvimente, come già ricordto, dovrà essere G > G e. Se ciò non fosse si dovrà fissre un vlore di t i più elevto e ripetere il procedimento descritto fino ce tle condizione si rispettt. Cso invernle (R < 0) Come si può osservre lo stto dell ri immess (stto i) è ncor individuto dll incrocio tr l isoterm scelt t i con l rett (trtteggit) pssnte per con pendenz R < 0. Il segmento di rett i (pendenz R < 0) (in rosso) rppresent l trsformzione subit dll'ri nell'mbiente. Cpitolo 7

8 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009.4 Principli trsformzioni dell ri In un mbiente condizionto si immette ri trttt d un condiziontore per controllre le condizioni interne. Come si può osservre, ll ingresso del condiziontore si miscelno due correnti d'ri, quell riciclt e quell di rinnovo. L ri miscelt (stto t m, x m ) dovrà essere portt con un opportun successione di trsformzioni dllo stto t m, x m llo stto d immissione nell'mbiente t i, x i. In generle quindi bisognerà potersi spostre sul digrmm ASHRAE verso l lto, verso il bsso, destr e sinistr come riportto scemticmente in figur. In generle, tutti gli spostmenti citti possono essere ottenuti combinndo opportunmente le trsformzioni fondmentli di seguito descritte. Cpitolo 8

9 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Miscelzione dibtic di due correnti In figur è scemtizzt l miscelzione di due correnti d'ri. Lo stto termodinmico (sezioni e ) è rispettivmente x, e x,. Lo stto dell'ri dopo l miscelzione (sezione ) è x e. Con G e G si sono indicte le portte in mss d ri secc delle due correnti e con G l portt d'ri risultnte. Questo processo può considerrsi dibtico in conseguenz del ftto ce le quntità di clore per unità di mss scmbite con l'esterno durnte l miscelzione delle correnti sono trscurbili. Nell ipotesi di regime stzionrio è immedito scrivere le seguenti equzioni: Conservzione dell portt di ri secc: G + G = G Conservzione dell portt di vpore: G v + G v = G v x G + x G = x G (*) potendosi porre G v = x G : Conservzione dell energi (equzione di bilncio dei sistemi perti): G + G = G (**) Dll (*) ponendo G = G - G si ottiene il rpporto G / G : Dll (**), in modo nlogo, si ottiene: G G = x x x x G G = Cpitolo 9

10 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Eguglindo si : x x x x = e quindi nce: x x = x x Come si può osservre il segmento di rett congiungente i punti e è crtterizzto dll stess pendenz del segmento di rett ce congiunge i punti e e, pertnto, il punto rppresenttivo dello stto dell'ri miscelt deve trovrsi sul segmento di rett -. L posizione del punto sul segmento è definit dl rpporto G / G : G G = x x x x Ad esempio, se G = 0.5 G, e cioè le due portte ce si miscelno sono uguli tr loro, il punto si troverà esttmente metà del segmento -. Cpitolo 0

11 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Riscldmento e rffreddmento sensibile Quest trsformzione consente di spostrsi orizzontlmente (d x costnte) sul digrmm ASHRAE. Se ci si spost verso destr l trsformzione viene dett riscldmento sensibile, mentre nel cso opposto rffreddmento sensibile. Queste trsformzioni si relizzno fcendo pssre l'ri ttrverso un btteri di scmbio termico (in genere un btteri è costituit d un insieme di sottili lmine di rme sldte d un serpentino di rme percorso d cqu cld o fredd), come scemtizzto in figur. L tempertur dell'cqu ll'ingresso e ll'uscit dell btteri è indict rispettivmente con t in e t us. L'equzione di bilncio dei sistemi perti esprime Q (scmbio per unità di mss): Q = - e quindi il flusso scmbito dll btteri ϕ può essere espresso come: ϕ = G ( - ) In conseguenz: ϕ > 0 > t > t (riscldmento sensibile) ϕ < 0 < t < t (rffreddmento sensibile) Cpitolo

12 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Come rppresentto sul digrmm ASHRAE nel cso di riscldmento sensibile ci si sposterà dllo stto llo stto B mentre nel cso di rffreddmento dllo stto llo stto A. Ovvimente, come ipotizzto in figur, nel cso uno scmbio termico ϕ A < 0 potrà provocre un rffreddmento sensibile (trsformzione d x costnte) solo fino qundo l tempertur medi dell superficie dell btteri t b (t in - t us ) / srà mggiore dell tempertur di rugid t r dell'ri. In cso contrrio prte del vpore presente nell corrente d'ri condenserà sull superficie dell btteri. Questo cso (processo di rffreddmento e deumidificzione) verrà or nlizzto più diffusmente. Rffreddmento + deumidificzione Qundo l t b < t r (tempertur di rugid dell'ri) l ri ttrverso l btteri si rffredd e si deumidific percé prte del vpore condens sull superficie dell btteri. Cpitolo

13 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Se l btteri di scmbio vesse un superficie di scmbio molto grnde tutt l portt d ri G si porterebbe dlle condizioni di ingresso A fino giungere llo stto C con t C = t b. In un prim fse inftti si verificerebbe cioè un rffreddmento sensibile (x A = cost.) fino rggiungere lo stto di sturzione (stto B), e successivmente si seguirebbe l curv di sturzione fino l punto C (ove pss l'isoterm t C = t b (t in - t us ) / ). In un btteri di lungezz finit, però, solo prte dell'ri f effettivmente in tempo portrsi ll tempertur t C = t b (stto C) percé un'ltr prte di ri "bypss" l btteri stess permnendo ncor nell stto inizile (stto A) come illustrto nell figur. Il costruttore fornisce il fttore BF (fttore di bypss). BF = portt d ri bypsst / portt d ri totle Come scemtizzto in figur, si immgin ce le due correnti, rispettivmente nello stto A e C, dopo l btteri si miscelino dibticmente tr loro dndo luogo d Cpitolo

14 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 ri in uscit il cui stto srà pertnto d segnrsi su un punto posto sull congiungente i punti A e C. Il vlore del fttore BF consente di individure il punto in relzione ll'entità delle due portte ce si miscel e cioè in dipendenz del numero di rngi dell btteri. Il flusso termico scmbito dll btteri (ϕ AC < 0) è, ovvimente: G ( C - A ) = ϕ AC < 0 mentre l portt d'cqu condenst (e, quindi, sottrtt ll corrente d'ri) è espress d: g H O = G (x - x ) = G v G v Sturzione dibtic Quest prticolre trsformzione viene utilizzt per rriccire di vpore un corrente d'ri, e cioè per spostrsi, sul digrmm ASHRAE, verso x mggiori e cioè verso l lto. In figur si scemtizz un sturtore dibtico. L ri ce lo ttrvers viene investit d minute goccioline spruzzte d ppositi ugelli. Grzie ll grnde superficie di conttto ri-cqu si verific un intenso processo di vporizzzione di prte dell'cqu spruzzt ce port l ri ll uscit d essere pressocé stur. Un seprtore di gocce l funzione di rccogliere ed eliminre le goccioline ce ltrimenti srebbero trscinte dll corrente d'ri. Si prl di un processo di sturzione dibtic. L ri pss d uno stto inizile (, x, t, i ) d uno stto finle nel qule l'ri risult molto vicin lle condizioni di sturzione (i ). Cpitolo 4

15 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Se si indic con G H O l portt d'cqu vporizzt e si consider dibtico il processo, il sturtore può essere ssimilto un sistem perto con due ingressi (portt d ri G e portt d'cqu G H O ) e d un uscit d dove fuoriesce l portt d'ri G stur (i ). L'equzione di bilncio dei sistemi perti si riduce ll già not relzione (bilncio entlpico): e, quindi, nce: H O G H O + G = G O G H O = G ( ) H L portt di cqu ce si è trsformt in vpore deve essere egule ll differenz tr le portte di vpore tr le sezioni e, e cioè: G H O = G v - G v = G (x - x ) L'entlpi dell'cqu H O ll tempertur t d immissione può essere su volt espress nell form H O = c t ove con t si è indict l tempertur dell'cqu ce liment gli spruzztori. Sostituendo nell'equzione di bilncio si ottiene: c t (x - x ) = ( - ) Tenendo conto ce (x - x ) è medimente dell'ordine di [kg v /kg ] e ipotizzndo, d esempio, un tempertur dell'cqu di limentzione t = [ C], si può osservre ce il termine c t (x - x ) risult ll'incirc pri 0. [kj/kg] (c = 4.86 [kj/(kgk)]. L differenz ( - ) risult pertnto piccol rispetto i vlori ce in genere crtterizzno l'entlpi dell'ri in ingresso (dell'ordine di [kj/kg s ]. In conseguenz l trsformzione può ritenersi, con buon pprossimzione isoentlpic ( ) come rppresentto indictivmente sul digrmm ASHRAE. Cpitolo 5

16 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009.5 Condizionmento estivo ed invernle Dopo ver individuto le condizioni termodinmice ce debbono crtterizzre l'ri d immettersi negli mbienti si nel cso estivo ce invernle, è or opportuno precisre come si debbono combinre le singole trsformzione descritte l fine di poter relizzre il condizionmento dell ri si d estte ce di inverno. Cso estivo In genere, d'estte, l'ri estern è cld e umid (x lqunto elevto) e, pertnto, il suo stto termodinmico può essere qulittivmente rppresentto sul digrmm ASHRAE dl punto e (vedi figur). Poicè l'ri estern (portt G e ) viene miscelt con ri di ricircolo (portt G r, stto ) il punto rppresenttivo dello stto termodinmico dell miscel si troverà sul segmento di rett congiungente e con in un punto definito dl rpporto G e /G come qulittivmente rppresentto in figur (punto M). Dllo stto M l'ri dovrà essere portt llo stto i per essere immess nell'mbiente. A questo fine occorrerà effetture complessivmente uno spostmento in bsso e sinistr sul digrmm, e cioè srà necessrio rffreddre e deumidificre l'ri, combinndo opportunmente lcune delle già conosciute trsformzioni fondmentli. Cpitolo 6

17 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Per portrsi nello stto i si può prim fr pssre l'ri ttrverso un btteri (btteri fredd) ove circoli cqu fredd prodott durnte l stgione estiv con un ciclo frigorigeno. Come già discusso, si consider ce in un btteri di lungezz finit solo prte dell'ri ce trnsit riesc rggiungere l tempertur t b e cioè lo stto b, e ce prte dell ri "bypssi" l btteri stess permnendo ncor nell stto inizile (stto M). Si può immginre ce le due correnti rispettivmente nello stto b ed M si miscelino dibticmente dopo l btteri dndo luogo d ri nello stto b. Per portre or l'ri llo stto i, è necessrio ricorrere d un riscldmento sensibile (x = cost.) fcendo pssre l corrente d'ri ttrverso un btteri di riscldmento. Pertnto un condiziontore estivo potrà essere scemtizzto come in figur, dovendo comprendere un btteri di rffreddmento ove vveng il processo di rffreddmento e deumidificzione ed un successiv btteri di riscldmento per il processo di riscldmento sensibile. Il flusso termico ϕ ce dovrà essere sportto (ϕ < 0) nell btteri fredd è ovvimente: ϕ = G ( b - M ) Si noti sul digrmm come l vrizione di entlpi dell ri e quindi nce il flusso termico scmbito nell btteri fredd risulti notevolmente inferiore proprio in conseguenz del ftto di ver riciclto prte dell'ri e cioè risulti: ( b - M ) < ( b - e ) Il ricircolo consente pertnto di ridurre il flusso termico riciesto per rffreddre e deumidificre l ri, nce se, ovvimente, spese dell qulità dell'ri immess. Ciò comport evidentemente un notevole risprmio nell potenz elettric riciest dl ciclo frigo ce produce l'cqu refrigert. Cpitolo 7

18 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Cso invernle L'ri estern in inverno è fredd e secc (x lqunto piccolo) come mostrto dl digrmm ASHRAE (punto e). Ance in questo cso l'ri estern (portt G e, stto termodinmico e) viene miscelt con ri di ricircolo (portt G r, stto termodinmico ) per cui il punto M rppresenttivo dello stto dell miscel si troverà sul segmento di rett congiungente e con in un punto definito dl rpporto G e /G (vedi figur). Dllo stto M l'ri dovrà essere portt nello stto i per l'immissione nell'mbiente. A questo fine si dovrà effetture complessivmente uno spostmento in lto e destr sul digrmm combinndo opportunmente lcune trsformzioni già note. In prticolre l'ri (stto M) viene inizilmente riscldt sensibilmente fino llo stto M e, successivmente, viene sturt dibticmente fino d incontrre l curv di sturzione in un punto s sottostnte l punto i così d poter rggiungere quest ultimo stto con un ulteriore riscldmento sensibile. Un condiziontore invernle, pertnto, potrà essere scemtizzto come in figur: in prticolre esso comprenderà un btteri di riscldmento per relizzre il primo riscldmento sensibile, un sturtore dibtico ed infine ncor un btteri di riscldmento per il secondo riscldmento sensibile. Cpitolo 8

19 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Ance nel cso invernle si può osservre come il ricircolo di prte dell ri consent un risprmio energetico. Ovvimente, non è opportuno utilizzre due condiziontori diversi per l stgione estiv e per quell invernle, m piuttosto viene dottto lo scem seguente. In prticolre nell stgione estiv funzionernno solo i componenti (btteri di rffreddmento ) e 6 (btteri di riscldmento) mentre nell stgione invernle potrnno funzionre solo i componenti (btteri di riscldmento), 4 (sturtore dibtico) e 6 (btteri di riscldmento). Col numero si è indicto un filtro e con 5 un seprtore di gocce. Cpitolo 9

20 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 ESERCIZI ED ESEMPI ) In un locle sono presenti 0 persone con un livello di ttività metbolic M/A =. Met (A =.8 [m ]; Met = 58 [W/m ]. Se l produzione di vpore per person è suppost pri 50 [g/] qunto vle il contributo sensibile delle persone Σ (C + R)? (N.B. r 0 = 50 [kj/kg]. Il complessivo flusso termico smltito dlle persone è: ϕ c om = ϕs + ϕlt = 0 M = = 505 [W] Il contributo ltente è:, 50 0 ϕlt = E r0 g v = 50 0 (0 ) = 600 Il contributo sensibile è: ϕ s = ϕcon ϕlt = = 809 [W] 696 [W] ) Nel corso del colludo di un impinto di condizionmento sono stte effettute le seguenti misurzioni su un condotto dell ri: dimetro condotto D = 00 [mm], tempertur ri t = 0 [ C], umidità reltiv i = 50 %, velocità medi w = 5 [m/s] (P s (0) = 40 [P]).Si vuole vlutre l portt d ri secc ce pss nel condotto: L portt volumetric d ri è: D (0.) G vol = A w = π w =.4 5 = 0.5 [m / s] = [m / ] L pressione przile del vpore è: Pv = 0.5 Ps (0) = = 70 [P] L pressione przile dell ri secc è (P t =000 [P]: P = Pt Pv = = 000 [P] L densità dell ri secc può or essere ottent dll equzione di stto dei gs: ρ L portt d ri secc è: G = ρ G vol P 000 = = =.9 [kg / m R T 87 9 = = 0.40 [kg / s] ] [kg / ] Cpitolo 0

21 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 ) Un portt d ri estern cld ed umid (G = 000 [kg /] ; t = 0 [ C] ; i = 70 %) viene miscelt con ri climtizzt ripres d un mbiente ( G = 000 [kg /] ; t = 5 [ C] ; i = 50 % ). Qule srà lo stto dell ri dopo l miscelzione? Si utilizzi il digrmm ASHRAE. Individundo sul digrmm gli stti e si : stto x 79 = 9 [kj / kg [g / kg ] ] stto x 50 = 0 [kj / kg [g / kg ] ] Lo stto finle srà individuto dll entlpi e dll umidità ssolut x. Nel cso di miscelzione dibtic si possono scrivere le sueguenti relzioni: x G x = G + G + G x = = 000 [g / kg ] G = G + G + G = = [kj / kg Sul digrmm si può or individure il punto di miscel e leggere fcilmente nce le ltre grndezze, d esempio risult t 6.8 [ C] ; i 58 %. ] 4) Durnte il periodo estivo un impinto di condizionmento mntiene un locle lvnderi t = 6 [ C] e i = 50 %. Le sorgenti di vpore interne producono un rilevnte quntità di vpore pri g v = 0 [kg/]. Il flusso sensibile è pri ϕ sens = 6.6 [kw]. Nell ipotesi di fissre l tempertur di immissione dell ri nel locle t i = 8 [ C], si vluti il coefficiente ngolre R dell rett ce rppresent l trsformzione dell ri nell mbiente, si rppresenti l trsformzione sul digrmm ASHRAE e si vluti l portt d ri secc G necessri. Il complessivo crico ltente è: Il flusso totle è:, 0 ϕlt = r0 g v = 50 ( ) = 600 ϕ tot = ϕlt + ϕsen = = 0.87 [kw] 7.47 [kw] Cpitolo

22 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Il coefficiente R è: ϕtot (7.47) 600 kj R = = = = 4500 x g v 0 kg Sul digrmm ASHRAE l pendenz R di un segmento di rett si individu in riferimento ll scl semicircolre in lto sinistr ce però f riferimento ll umidità ssolut espress in grmmi. Si pertnto: R kj R = = 0 = = = 4.5 x w w 0 g Si trcci or prtire dl centro dell scl semicircolre un segmento di rett con pendenz [kj/kg ]. Si individu or sul digrmm lo stto e si trcci l prllel pssnte per l segmento prim individuto. Lo stto di immissione dell ri nel locle (stto i) è indentificto dll incrocio dell prllel con l isoterm t i = 8 [ C] come rppresentto in figur. Cpitolo

23 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Leggendo or sul digrmm le entlpie i e si può vlutre l portt d ri secc G d immettere nel locle. Risult : stto i i [kj / kg ] stto 54 [kj / kg ] ϕ tot In bse ll equzione di bilncio energetico: = G ( ϕtot i ) G = = ( ) i 7.47 =.78 [kg / s] 6400 [kg / ] 5) Si completi l esempio 4) trccindo sul digrmm ASHRAE le trsformzioni dell ri ce srà necessrio relizzre nell impinto. Si immgini ce le condizioni esterne (stto e) sino rispettivmente t e = [ C] e i e = 60 %. Si suppong ce il rpporto G /G (tr ri estern di rinnovo e ri ripres dl locle ) si pri Cpitolo

24 Corso di Fisic tecnic mbientle e Impinti tecnici.. 008/009 Il rpporto G /G consente di determinre l entlpi dell ri M di miscelzione dibtic tr ri estern di rinnovo e ri ripres dl locle. L miscel nell btteri di rffreddmento e deumidificzione si trsformerà d M b. L trsformzione successiv d b i è un riscldmento sensibile. Queste trsformzioni sono trccite sul digrmm. Si noti come il digrmm consent di leggere direttmente le vrizioni di entlpi ( b - M ) e ( i - b ) ce moltiplicte per l portt d ri G forniscono si il flusso termico d sottrrre ll ri durnte l trsformzione di rffreddmento e deumidificzione ce il flusso termico necessrio l successivo riscldmento sensibile. Ance il fttore BF ( 0.4) dell btteri fredd può essere immeditmente vlutto dlle vrizioni di entlpi ( b - M ) e ( b - M ). Cpitolo 4