Psicrometria
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1 Termotecnia y Mecánica de Fluidos (DMN) Mecánica de Fluidos y Termodinámica (ITN) Ingeniería Eléctrica y Energética Máquinas y Motores Térmicos Departamento: Area: CARLOS J RENEDO [email protected] Despachos: ETSN 236 / ETSIIT S-3 26 http://www.diee.unican.es/cjre.htm Tlfn: ETSN 942 20 13 44 / ETSIIT 942 20 13 82 TD. T7.- Psicrometría Las trasparencias son el material de apoyo del profesor para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. Al alumno le pueden servir como guía para recopilar información (libros, …) y elaborar sus propios apuntes 2 T = 0 ºC, p = 760 mm Hg 1.- Introducción 2.- Psicrometría 3.- El diagrama psicrométrico 4.- Transformaciones psicrométricas El aire es un gas que envuelve la Tierra, está compuesto de una mezcla de varios gases, prácticamente siempre en la misma proporción 0,0178 0,0145 Otros 0,46 0,00315 CO 2 Dióxido de Carbono 1,287 0,0934 Ar Argón 23,128 20,94 O 2 Oxígeno 75,518 78,08 N 2 Nitrógeno % Peso % Vol Símb. Componente T7.- PSICROMETRIA 1.- Introducción
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formulas tablas
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1Termotecnia y Mecnica de Fluidos (DMN)Mecnica de Fluidos y Termodinmica (ITN)
Ingeniera Elctrica y EnergticaMquinas y Motores Trmicos
Departamento:Area:
CARLOS J RENEDO [email protected]: ETSN 236 / ETSIIT S-3 26
http://www.diee.unican.es/cjre.htmTlfn: ETSN 942 20 13 44 / ETSIIT 942 20 13 82
TD. T7.- Psicrometra
Las trasparencias son el material de apoyo del profesor para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. Al alumno le pueden servir como gua para recopilar informacin (libros, ) y elaborar sus propios apuntes
2T = 0 C, p = 760 mm Hg
1.- Introduccin2.- Psicrometra3.- El diagrama psicromtrico4.- Transformaciones psicromtricas
El aire es un gas que envuelve la Tierra, est compuesto de una mezcla de varios gases, prcticamente siempre en la misma proporcin
0,01780,0145Otros0,460,00315CO2Dixido de Carbono1,2870,0934ArArgn23,12820,94O2Oxgeno75,51878,08N2Nitrgeno% Peso% VolSmb.Componente
T7.- PSICROMETRIA
1.- Introduccin
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3El aire que nos rodea es "aire hmedo", contiene vapor de agua
La psicrometra estudia las propiedades de la mezcla aire-vapor
Dentro de las propiedades del aire se habla de las propiedades del aire seco (as), del vapor de agua (va), y de la mezcla: el aire hmedo (ah)
[ ] [ ][ ]2asas3
as m/kg pKTK/m27,29R
as.kgmV =
Las propiedades del aire seco:
El volumen:
El calor especfico; f(T, p), a 760 mm.Hg:
=Kkg
kCal24,0c asp
Si se referencia a 0C y 760 mm.Hgsiendo T la temperatura de bulbo seco en C
=
kgkCalT24,0has
La entalpa: ( )
=kg
kCalTT24,0h aas
T7.- PSICROMETRIA
2.- Psicrometra (I)
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Las propiedades del vapor de agua:
El volumen:
El calor especfico:
La entalpa:
[ ] [ ][ ]2vava3
va m/kg pKTK/m1,47R
va.kgmV =
=Kkg
kCal46,0c vap
( )
+=kg
kCalwT46,0595hvaw la humedad especfica del aire (kg va / kg as)595 el calor latente de evaporacin [kCal/kg]
Las propiedades de la mezcla:
El volumen: vaasah VVV == La presin total:
La entalpa:
vaasah ppp +=
( )[ ]
++=+=kg
kCalwT46,0595)T24,0(hhh vaasah
T7.- PSICROMETRIA
2.- Psicrometra (II)
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5Aire saturado: pv = psat (T)
Temperatura de roco: T pactual = psatHumedad especfica (x): es la cantidad de vapor de agua por masa de aire, [kg vapor agua / kg aire seco]
Humedad relativa (, HR): la relacin entre pv y psat en %
Saturacin adiabtica: aporte de agua hasta la sat. en una cmara trmicamente aislada
Temperatura de bulbo hmedo: es la Tsat adiabtica
v
v
ppp
622,0x =
100ppHR
vs
v==
10s0s h)ww(hh +=h1 (la del agua de aporte)
T7.- PSICROMETRIA
2.- Psicrometra (III)
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(TBS TBH)
gasa humedecida
TBS TBH
Aire
Temperatura de bulbo seco, TBS (Taire)
Temperatura de bulbo hmedo, TBH (Tagua)
TBS = TBH aire saturado
TBS > TBH aire no saturado(TBS TBH) en tablas HR
Si (TBS >>> TBH) HR bajaSi (TBS TBH) HR alta
T7.- PSICROMETRIA
2.- Psicrometra (IV)
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7T7.- PSICROMETRIA
Es el empleado para resolver los problemas del aire hmedoHay que considerar la presin (altitud)Existen diferentes tipos
3.- El diagrama psicromtrico (I)
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V cte
h cte Th cte
Th = Ts
cte
h cteTh cte
T7.- PSICROMETRIA
3.- El diagrama psicromtrico (II)
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9T7.- PSICROMETRIA
3.- El diagrama psicromtrico (III)
Lectura de un punto
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T7.- PSICROMETRIA
Propiedades del aire hmedo a nivel del mar si su Ts es 30C y Th 23C
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T7.- PSICROMETRIA
Propiedades del aire hmedo a nivel del mar si su Ts es 5C y 85%
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T7.- PSICROMETRIA
4.- Las transformaciones psicromtricas (I)
Mezcla adiabtica de dos masas de aire (A y B) con distinta humedadla mezcla (M) situada en la recta que une los dos puntos
GA + GB = GMGA wA + GB wB = GM wMGA hA + GB hB = GM hM
G es la masa de aire (kg) w humedad especfica
A
B
M
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Mezcla de dos masas de aire (A y B) con distinta humedadla mezcla (M) situada en la recta que une los dos puntos
G es la masa de aire (kg) w humedad especfica
MA
BM
MA
BM
B
A
TTTT
hhhh
GG
=
GA + GB = GMGA wA + GB wB = GM wMGA hA + GB hB = GM hM
A
B
M
=+=+ )hh(G)hh(Gh
hGhGGG BMBMAAM
BBAABA
=+=+ )ww(G)ww(Gw
wGwGGG BMBMAAM
BBAABA
MA
BM
B
A
wwww
GG
=
T7.- PSICROMETRIA
4.- Las transformaciones psicromtricas (I)
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Calentamiento sensible, no varia W (paso por una batera caliente, resistencia elctrica)
Enfriamiento sensible, sin deshumidificacin(batera fra a Tbat > Tr)
Q calor aportado (kCal / h)Q = 0,24 Maire (TF TA)
Q = Maire (hA hF)
T7.- PSICROMETRIA
4.- Las transformaciones psicromtricas (II)FA
AF
(Tbat > Tr)
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Enfriamiento con deshumidificacin(paso por una batera Tbat < Tr)
Enfriamiento sensible hasta sat (A B) sigue por sat hasta Tbat (TC)
T7.- PSICROMETRIA
4.- Las transformaciones psicromtricas (III)
Terico
AF
(Tbat < Tr)
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Enfriamiento con deshumidificacin
Slo una parte del aire entra en contacto con la batera (A C)Otra parte del aire bypasa (A); [Factor de Bypass (FB)]Mezcla de la corriente de aire tratada (C) y no tratada (A) D
T7.- PSICROMETRIA
4.- Las transformaciones psicromtricas (IV)
Real
Qsustraido = Maire (hA hD)Qsensible = 0,24 Maire (TA TD)
Qsustraido = Qsensible + QlatenteQlatente = 0,595 Maire (wA wD)
CA
CD
totalaire
tratadanoaire
TTTT
MM
FB =
n filas Aletas Separacin entre filas Separacin entre aletas
AF
(Tbat < Tr)
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Enfriamiento y humidificacinPasando aire por pulverizadores de agua recirculada en
una cmara trmicamente aisladaSe realiza a Th cte h cte
T7.- PSICROMETRIA
4.- Las transformaciones psicromtricas (V)
CA
BA
TTTT
E =
TC = Th del aire y de equilibrio agua
Eficiencia de sat
CA
Agua
Tela mojada
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Paso del aire por una cortina de agua (I);mltiples posibilidades f(Ts, Th, Tag)
1. Tag > Ts, pulverizando agua caliente, o inyectando vapor de aguael aire se calienta y se humecta, por lo que su h aumenta
2. Tag = Ts, el aire se humecta aumentando su h
3. Tag < Ts, Tag > Th, el aire se enfra y se humecta, pero gana h
4. Tag = Th, el aire se enfra y se humecta, con h cte (saturacin adiabtica)
5. Tag < Th, Tag > Tr, el aire se enfra y se humecta, pero perdiendo h
6. Tag = Tr, el aire se enfra sin cambio en su humedad, pierde h
7. Tag < Tr, el aire se enfra perdiendo humedad, por lo que pierde h
T7.- PSICROMETRIA
4.- Las transformaciones psicromtricas (VI)
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Paso del aire por una cortina de agua (II)
1. Tag > Ts2. Tag = Ts3. Tag < Ts, Tag > Th4. Tag = Th5. Tag < Th, Tag > Tr6. Tag = Tr7. Tag < Tr
T7.- PSICROMETRIA
4.- Las transformaciones psicromtricas (VII)
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Calentamiento con deshumidificacin; pasando el aire por un material absorbente slido, el aire se calientah crece porque el absorbente libera algo del calor de condensacin al aire
T7.- PSICROMETRIA
4.- Las transformaciones psicromtricas (VIII)
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En las transformaciones con slo una corriente de aire
El FCS: porcentaje de calor sensible sobre el calor totalUna escala en la dcha del diagrama, referida a Ts 24C y 50% HR
La recta de maniobra en un semicrculo en la parte superior del diagrama, relaciona el porcentaje de calor sensible como la humedad aportada al aire
T7.- PSICROMETRIA
4.- Las transformaciones psicromtricas (IX)
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Terico
D
Control de T y HR en verano(enfriamiento con deshumidificacin
y postcalentamiento)
(Tbat < Tr)
DCA
Gran gasto energtico
QCD = mas (hD hC) Cal.
QAC = mas (hA hC) Ref.
hA, hC,y hD las del aire hmedo
T7.- PSICROMETRIA
4.- Las transformaciones psicromtricas (X)
D` (sin control de humedad)
QAD` = mas (hA hD`) Ref.
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Torre de refrigeracinEl aire se atura adiabticamente
Agua caliente
Agua enfriada
Aire seco
Aire saturado (fro y hmedo)
AgC
AgF
AirWet
AirDrymAs (wAirW wAirD) = mAgC - mAgF
QAg = QAir mAs cpAs TAir = mAg cpAg TAg
T7.- PSICROMETRIA
4.- Las transformaciones psicromtricas (XI)
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Mezcla a nivel del mar de 2.000 m3/h de aire con Ts de 22C y 60%, y 1.000 m3/h con Ts de 32C y 70%
T7.- PSICROMETRIA
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Mezcla a nivel del mar de 2.000 m3/h de aire con Ts de 32C y 90%, y 1.000 m3/h con Ts de 0C y 80%
T7.- PSICROMETRIA
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Pasar una corriente de aire de Ts de 25C y 60% por una batera fra a 10C y factor de bypass de 10%
T7.- PSICROMETRIA
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Donde se deben encontrar las condiciones de impulsin de aire en un local cuyas condiciones sean de Ts de 23C y de 60% si su carga sensible es 21 kW siendo la total de 30 kW
T7.- PSICROMETRIA
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Calcular las condiciones del aire a la salida de una resistencia elctrica de 15 kW, cuando se pasan 1.800 kgas por hora a Ts de 10C y 6C de Th
T7.- PSICROMETRIA
