Mühendislik Termodinamiği · 10. Ünite: Termodinamik Bağıntılar, Gaz Karışımları ve İklimlendirme (İsteğe Bağlı)

Psikrometri ve İklimlendirme (Havalandırma) Süreçleri

Hava ile su buharının oluşturduğu nemli hava karışımı, iklimlendirme (HVAC), kurutma, soğutma kuleleri ve konfor tasarımının çalışma akışkanıdır. Psikrometri, bu karışımın nem ve enerji özelliklerini tanımlar ve psikrometrik diyagram üzerinde süreçleri çizip hesaplamayı sağlar. Bu konunun sonunda nemli havanın hal özelliklerini hesaplayacak, diyagramda okuyacak ve ısıtma, soğutma ile nem alma, evaporatif soğutma ve adyabatik karışım süreçlerini kütle ve enerji denklikleriyle çözeceksin.

Öğrenme hedefleri

Konu anlatımı

  1. Nemli Hava Neden Özel Bir Karışımdır?

  2. Nem Ölçüleri ve Hal Özellikleri

  3. Psikrometrik Diyagram

  4. Süreçlerin Genel Analizi

  5. Konfor ve İklimlendirme Tasarımı

  6. Çözümlü Örnekler

  7. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları

Anahtar terimler

Nem oranı (humidity ratio)
$\omega = m_v/m_a = 0.622P_v/(P-P_v)$; kuru hava kütlesi başına su buharı.
Bağıl nem (relative humidity)
$\phi = P_v/P_g(T)$; aynı sıcaklıktaki doyma basıncına oran.
Çiğ noktası sıcaklığı
$\omega$ sabitken hava soğutulduğunda yoğuşmanın başladığı sıcaklık.
Yaş termometre sıcaklığı
Adyabatik doymaya yaklaşırken ulaşılan sıcaklık; evaporatif soğutmanın alt sınırı.
Psikrometrik diyagram
Nemli havanın $T$, $\omega$, $\phi$, $h$, $v$ ve $T_{yaş}$ özelliklerini gösteren grafik.
Duyulur ısıtma/soğutma
Nem oranı sabit tutulan ısıtma ya da soğutma; $\omega$ değişmez.
Evaporatif soğutma
Adyabatik nemlendirmeyle sıcaklığın düşürülmesi; sabit yaş termometre çizgisi.
Soğutma ve nem alma
Serpantin yüzeyinin çiğ noktasının altında olduğu soğutma; su yoğuşur.
Adyabatik karışım
İki hava akımının $\omega$ ve $h$ değerlerinin kütle ağırlıklı karışması.
Konfor bölgesi
Yaklaşık $20$–$26\,°\text{C}$ ve $\%30$–$60$ bağıl nem aralığı.

Örnek soru

$P = 101.325\,\text{kPa}$ toplam basınçta su buharının kısmi basıncı $P_v = 2.0\,\text{kPa}$'dır. Nem oranı $\omega$ kaç $\text{kg/kg}_{kh}$'dır?

  1. $0.0123$
  2. $0.0020$
  3. $0.0201$
  4. $0.0125$
  5. $0.0309$

Doğru cevap: D

Çözüm

1. $\omega = 0.622\,\dfrac{P_v}{P - P_v}$.
2. $\omega = 0.622 \times \dfrac{2.0}{101.325 - 2.0} = \mathbf{0.0125\,kg/kg_{kh}}$ ($12.5\,\text{g/kg}$).
$0.0123$ paydada $P_v$'yi çıkarmayı unutmaktır ($P$'ye bölmek); $0.0201$ $0.622$ çarpanını unutmaktır; $0.0309$ oranı ters çevirmektir; $0.0020 = P_v/1000$ anlamsız birim kaymasıdır.

Mühendislik Termodinamiği: tüm konular