TERMOTEHNIC Curs 8_ Angela Plea

1 6

Cap. 6 AERUL UMEDCapitol realizat dup urmtoarele materiale bibliografice:[1.] http://www.termo.utcluj.ro/termo/05curs.pdf

Blan Mugur, Noiuni de termotehnic. Aer umed[2.] Sava Porneal, Dan Porneal Instalaii frigorifice i climatizri n industria alimentar. Teorie i

aplicaii numerice, Ed. ALMA Galai, 1997, ISBN 973-920-04-3

6.1 Noiuni fundamentale privind aerul umedAerul umed reprezint amestecul de aer uscat i vapori de ap care se ntlnete n atmosferaterestr. Compoziia normal a aerului cuprinde:

Dup volum, aerul conine: 78.084% Azot (N2) 20.947% Oxigen (O2) 0.934% Argon (Ar) 0.03% Dioxid de carbon (CO2)

Total = 99,995 %

Restul conine urme de: Neon (Ne) Heliu (He) Kripton (Kr) Dioxid de sulf (SO2) Metan (CH4) Hidrogen (H2)

La acestea se adaug proporii variabile de vapori de ap, n medie (0,2 ... 0,3) % , care variazconsiderabil n funcie de vreme, clim i altitudine. Orice dezechilibru n concentraia acestor gazepoate avea efecte ireversibile la nivel planetar.

Aerul umed este utilizat ca agent termodinamic de lucru n numeroase aplicaii: procese deuscare, ventilaii, climatizare, refrigerare i congelare, procese de ardere din motoarele cu aprindereprin scnteie i cele cu aprindere prin compresie, ct i n focarele industriale. Cu toate c vaporii deap din aerul umed pot s fie considerai ca avnd proprietile gazului perfect, aerul umed necesit unstudiu aparte i nu i se pot aplica n mod simplist legile amestecurilor de gaze perfecte, deoarece nmajoritatea domeniilor de aplicare, aerul umed se gsete la presiunea atmosferic, sau la presiunirelativ apropiate de aceasta i la temperaturi cuprinse ntre - 40 0C i + 150 0C.

n aceste condiii, chiar dac aerul uscat se gsete numai n stare de gaz i respect legilegazului perfect, umiditatea din aer se poate ntlni att sub form de gaz, ct i de lichid, sau chiar nstare solid. n consecin, aerul umed prezint particulariti care l difereniaz de un simplu amestecde gaze perfecte.

Cantitatea maxim de vapori de ap coninut n aerul umed, la o anumit presiune caredepinde de temperatura amestecului, genereaz starea de saturaie a aerului umed, denumit aerumed saturat sau aer saturat.

Mrind cantitatea de umiditate din aer peste valoarea corespunztoare strii de saturaie,surplusul de umiditate se va regsi n aer sub form de picturi foarte fine de lichid aflate n suspensiesub form de cea. Aerul umed care prezint aceste caracteristici se numete aer umed suprasaturat.Cu ct cantitatea de umiditate depete mai mult valoarea corespunztoare strii de saturaie, cu attceaa devine mai dens, datorit numrului mai mare de picturi n suspensie din aer. Atunci cnd se

TERMOTEHNIC Curs 8_ Angela Plea

2 6

afl n stare de vapori, umiditatea din aer se gsete la presiuni pariale foarte mici, iar vaporii de appot fi considerai gaz perfect.

6.2 Parametrii termofizici ai aerului umedPrincipalii parametri ce caracterizeaz aerul umed sunt:

- Presiunea barometric (atmosferic) (pb); - Umiditatea relativ a aerului, , [%];- Temperatura, t exprimat n [0C]; - Entalpia specific, h, [J/kg].

Not: n cele ce urmeaz se vor nota cu :- indice a pentru mrimile care se refer la coninutul de aer uscat din aerul atmosferic (umed),- indice v toate mrimile care se refer la coninutul de vapori din aerul atmosferic (umed),- indice vs pentru mrimile care se refer la vapori saturai.

Presiunea barometric sau atmosferic (pb) reprezint presiunea exercitat de toate straturile de aerasupra scoarei terestre i este egal cu suma presiunilor pariale ale aerului uscat (pa) i a vaporilor deap (pv) existeni n aerul atmosferic: = + (6.1)Umiditatea aerului poate fi exprimat sub dou forme:

Umiditate absolut (x), Umiditate relativ (), [%].

Umiditatea absolut sau coninutul de umiditate, x, este exprimat prin raportul dintre masa devapori de ap (mv) i masa de aer uscat (ma):= , (6.2)= 0,622 , = 0,622 (6.3)n care pvs reprezint presiunea parial a vaporilor de ap la saturaie, pentru temperatura dat.

Umiditatea relativ a aerului, , reprezint gradul de saturaie cu vapori de ap a aerului aflat la oanumit temperatur i presiune: = 100 = 100 , [%] (6.4)Egalitatea relaiilor deriv din scrierea ecuaiei termice de stare pentru vaporii din aerul umed,respectiv pentru vaporii aflai la saturaie (cu coninut maxim de umiditate pe curba de saturaiecaracterizat de = 100 %: == /: = (raportul presiunilor este egal cu

raportul densitilor)

TERMOTEHNIC Curs 8_ Angela Plea

3 6

6.3 Diagrama MOLLIER a aerului umedEste cea mai utilizat diagram de reprezentare a mrimilor de stare pentru aerul umed,

construit n coordonate entalpie-umiditate (h-x), pentru anumit presiune barometric, astfel pentruara noastr este trasat pentru pb = 760 mmHg, dar poate fi utilizat cu precizie destul de mare nintervalul (720 .... 780) mmHg.

Fig.6.1 - Diagrama Mollier a aerului umed, (h-x)Determinarea unui punct (A) din diagrama Mollier se determin prin dou coordonate:

- temperatura punctului A, tA, [0C] i- umiditatea relativ a punctului A, A, [%].

Noiuni auxiliare utilizate n calculele proceselor de tratare a aerului:- tA = temperatura termometrului uscat,

msurat cu un termometru neinfluenat deraiaia solar, t = h ;

- tu = temperatura termometrului umed, estetemperatura la saturaie a aerului umed,t = h ;

- tr , temperatura punctului de rou,t = {t } x

TERMOTEHNIC Curs 8_ Angela Plea

4 6

6.4 Transformrile simple ale aerului umeda) nclzirea aerului: crete temperatura, scadeumiditatea relativ la xA=const.= = > 0

b) Rcirea aerului umed, se face n dou moduri;b.1) rcire fr uscarea aerului x = const. = = .= = < 0>