10. PS‹KROMETR‹Psikrometri, nemli havan›n termodinamik özellikleri ve bu özellik-leri kullan›larak nemli havadaki ifllemler ile ilgilenen termodinami-¤in bir dal›d›r. Son y›llarda yap›lan çal›flmalar ile s›cakl›¤a ba¤l›olarak termodinamik özellikler için yeni formüller bulunmufltur. Buyeni formüllere göre, nemli havaya ve suya ait termodinamik özel-likler Tablo 10.1 ve 10.2 olarak sunulmufltur.

10.1. KURU VE NEML‹ HAVANIN B‹LEfi‹M‹

Atmosferik hava çok say›daki gaz ve su buhar›n›n kar›fl›m› ile çeflit-li kirli gaz, çiçek tozlar› (polen) ve dumandan oluflur. Genelde kir-letici kaynaklardan uzakta atmosferik hava içinde duman ve kirligazlar bulunmaz.Kuru hava ise içindeki su buhar› tamamen al›nm›fl atmosferik hava-d›r. Hassas ölçmeler ile kuru havan›n kar›fl›m›n›n izafi olarak sabitoldu¤u gösterilmifltir. ‹çindeki bileflenler, co¤rafi bölgelere, yüksek-li¤e ve zamana ba¤l› olarak çok az de¤iflebilmektedir. Hacimsel ola-rak kuru hava yaklafl›k olarak %78,084 azot, %20,9476 oksijen,%0,934 argon, %0,0314 karbondioksit, %0,001818 neon,%0,000524 helyum, %0,0002 metan, %0 ila 0,0001 kükürt dioksit,%00005 hidrojen ve toplam %0.0002 kripton, ksenon, ozon gazla-r›ndan olufltu¤u kabul edilir. Nemli havan›n, kuru hava ile su buha-r›n›n kar›fl›m› olarak iki bileflenden meydana geldi¤i kabul edilir.Hava içindeki su buhar›n›n miktar›, s›f›rdan (kuru hava), s›cakl›k vebas›nca ba¤l› olarak bir maksimum de¤ere kadar de¤iflir.Hava içinde su buhar›n›n maksimum olma durumu, doymufl olarakadland›r›l›r ve nemli hava ile yo¤uflmufl suyun (s›v› veya kat›) do¤aldenge halidir. Aksi belirtilmedikçe, yo¤uflmufl su yüzeyine temastaolan havan›n temasta oldu¤u k›s›m, doymufl olarak kabul edilir.

10.2. STANDART ATMOSFER

Atmosferik havan›n barometrik bas›nc› ve s›cakl›¤› esas olarak de-niz seviyesinden olan yükseklikle de¤iflti¤i gibi, co¤rafi durumla vehava flartlar› ile de de¤iflir. ‹klimlendirme mühendisli¤inde belirlibir referansa göre, çeflitli yüksekliklerde havan›n fiziksel özellikle-rini bulabilmek için standart atmosfer tan›m› gereklidir. Deniz sevi-yesinde standart havan›n s›cakl›¤› 15°C, standart barometrik bas›n-c› ise 101,325 kPa de¤erlerindedir. Trofosfere (atmosferin alt kat-man›na) kadar havan›n s›cakl›¤›n›n, yükseklik ile do¤rusal de¤iflti-¤i ve strotosferde sabit de¤ere ulaflt›¤› kabul edilir.Atmosferin alt k›s›mlar›nda kuru havan›n bilefliminin sabit oldu¤uve ideal gaz davran›fl› gösterdi¤i kabul edilir. Standart yer çekimi,9,807 m/s2 de¤erindedir. Deniz seviyesinden olan yüksekliklere gö-re, standart atmosferik havan›n s›cakl›k ve bas›nc›n›n de¤iflimleriTablo 10.3’de verilmifltir.

10.3. NEML‹ HAVANIN TERMOD‹NAM‹K ÖZELL‹KLER‹

Standart atmosferik bas›nç 101,325 kPa de¤erinde, -60 ila 90°C s›-cakl›klar› için nemli havan›n fiziksel özelliklerinin de¤iflimleri,Tablo 10.1’de görülmektedir. Bu tabloda verilen onbefl sütunun herbirinin aç›klamas› afla¤›da verilmifltir.t(°C) = Celsius s›cakl›¤› olup, T(K) mutlak s›cakl›¤› ile aras›ndaT(K) = t(°C) + 273,15 ba¤lant›s› vard›r.Ws = kuru havan›n kütlesine göre tan›mlanm›fl, doymufl havan›n öz-

gül nemi, kgnem / kgkuru hava. Belirli s›cakl›k ve bas›nçta nemli hava-n›n özgül nemi s›f›r ile Ws aras›nda de¤iflir.va = kuru havan›n özgül hacmi, m3/kg.vas = vs - va , ayn› s›cakl›k ve bas›nçta kuru havan›n kütlesine göretan›mlanm›fl doymufl havan›n özgül hacmi ile kuru havan›n özgülhacminin fark›, m3/kgkuru hava

vs = kuru havan›n kütlesine göre tan›mlanm›fl nemli havan›n özgülhacmi, m3/kgkuru hava

ha = kuru havan›n kütlesine göre tan›mlanm›fl kuru havan›n antalpi-si, kJ / kgkuru hava. Standart atmosferik bas›nçta ve 0 °C s›cakl›kta ku-ru havan›n antalpisi, Tablo 10.1’de s›f›r kabul edilmifltir.has = hs - ha , ayn› atmosferik bas›nç ve s›cakl›kta kuru havan›n küt-lesine göre tan›mlanm›fl olan doymufl havan›n antalpisi ile kuru ha-van›n antalpisi aras›ndaki fark, kJ / kgkuru hava

hs = kuru havan›n kütlesine göre tan›mlanm›fl olan doymufl havan›nantalpisi, kJ / kgkuru hava

sa = kuru havan›n kütlesine göre tan›mlanm›fl olan nemli havan›nantropisi (kJ / kgkuru hava.K). Standart atmosferik bas›nçta ve 0°C s›-cakl›kta kuru havan›n antropisi, Tablo 10.1’de s›f›r kabul edilmifltir.sas = ayn› atmosferik bas›nç ve s›cakl›kta kuru havan›n kütlesinegöre tan›mlanm›fl olan doymufl havan›n antropisi ile kuru havan›nantropisi aras›ndaki fark (kJ / kgkuru hava.K). ss = kuru havan›n kütlesine göre tan›mlanm›fl olan doymufl havan›nantropisi, (kJ / kgkuru hava.K). hw = belirli bas›nç ve s›cakl›kta doymufl hava içinde yo¤uflmufl su-yun (s›v› veya kat› fazda) denge halindeki antalpisi, kJ/kgsu. Doymabas›nc›nda ve üçlü noktadaki (0,01°C) s›v› faz›ndaki suyun antalpi-si, Tablo 10.1’de s›f›r kabul edilmifltir.sw = doymufl hava içinde yo¤uflmufl suyun (s›v› veya kat› fazdaki)antropisi, kJ / kgsu. Kps = doymufl hava içindeki su buhar›n›n k›smi bas›nc›, kPa. Bu ps ba-s›nc›, saf suyun doyma bas›nc› olan pws de¤erinden çok az farketmek-tedir. S›cakl›¤› t, bas›nc› p olan doymufl havadaki su buhar›n›n moloran› xws ise bu ortamda bu bas›nç, pws = xws . p ba¤lant›s› ile veril-mektedir. Bu ba¤lant›da p ortam›n toplam bas›nc›n› göstermektedir.

10.4. DOYMUfi SUYUN TERMOD‹NAM‹K ÖZELL‹KLER‹

Doymufl suyun termodinamik özellikleri Tablo 10.2’de görülmekte-dir. Tablodaki semboller bu konudaki literatüre uygun olarak veril-mifl olup buradaki özellikler termodinamik s›cakl›k skalas›na da-yanmaktad›r. Doymufl suyun antalpi ve antropisinin her ikisi de üç-lü noktada (0,01°C) s›f›r olarak al›nm›flt›r.Nemli havan›n özelliklerinin hesab›nda, doymufl su buhar›n›n ba-s›nc›n›n bilinmesi gereklidir. Bu de¤erler Tablo 10.2’den al›nabilir.

10.5. NEM ‹LE ‹LG‹L‹ TANIMLAR

Özgül nem (W), gözönüne al›nan nemli hava içindeki nem kütlesi-nin kuru hava kütlesine oran› olup,W= Mw / Ma fleklinde formüle edilir.Mol oran› (xi) kar›fl›m içindeki i bilefleninin mol say›s›n›n (ni), kar›fl›-m›n toplam mol say›s›na (n) oran›d›r. Kuru havan›n mol oran› xa, su

157

Tablo 10.1 NEML‹ HAVANIN TERMOD‹NAM‹K ÖZELL‹KLER‹ (STANDART ATMOSFER‹K BASINÇ, 101.325 kPa)

t, °C

✱ Afl›r› so¤utulmufl s›v›l› yar› kararl› dengedeki durumu belirlemek için ekstropole edilmifltir.

✱

Özgül

nem

kgw / kgaWs va vas

Özgül

hacim

m3/kg (kuru hava)

Antalpi

kJ/kg (kuru hava)

Antropi

kJ/kg (kuru hava).K

Yo¤uflmufl su

vs ha has hs sa sas ss

Antalpi

kJ/kg

hw

Antropi

kJ/kg.K

sw

Buhar

bas›nc›

kPa

ps °C

158

Tablo 10.1. NEML‹ HAVANIN TERMOD‹NAM‹K ÖZELL‹KLER‹ (STANDART ATMOSFER‹K BASINÇ, 101.325 kPa) (Devam)

t, °C

Özgül

nem

kgw / kgaWs va vas

Özgül

hacim

m3/kg (kuru hava)

Antalpi

kJ/kg (kuru hava)

Antropi

kJ/kg (kuru hava).K

Yo¤uflmufl su

vs ha has hs sa sas ss

Antalpi

kJ/kg

hw

Antropi

kJ/kg.K

sw

Buhar

bas›nc›

kPa

ps °C

159

160

Tablo 10.2. DOYMUfi SU BUHARININ TERMOD‹NAM‹K ÖZELL‹KLER‹

t, °C

Mutlak

bas›nç

kPa

p

Doymufl

s›v›

vi / vf

Buharlaflma

vig / vfg

Özgül hacim

m3/kg

Doymufl

buhar

vg

Buharlaflma

hig / hfg

Doymufl

buhar

hg

Doymufl

s›v›

hi / hf

Buharlaflma

sig / sfg

Doymufl

buhar

sg °C

Doymufl

s›v›

si / sf

Antalpi

kJ/kg

Antropi

kJ/kg.K

161

Tablo 10.2. DOYMUfi SU BUHARININ TERMOD‹NAM‹K ÖZELL‹KLER‹ (Devam)

t, °C

Mutlak

bas›nç

kPa

p

Doymufl

s›v›

vf / vf

Buharlaflma

vfg / vfg

Özgül hacim

m3/kg

Doymufl

buhar

vg

Buharlaflma

hfg / hfg

Doymufl

buhar

hg

Doymufl

s›v›

hf / hf

Buharlaflma

sfg / sfg

Doymufl

buhar

sg °C

Doymufl

s›v›

sf / sf

Antalpi

kJ/kg

Antropi

kJ/kg.K

162

Tablo 10.2. DOYMUfi SU BUHARININ TERMOD‹NAM‹K ÖZELL‹KLER‹ (Devam)

t, °C

Mutlak

bas›nç

kPa

p

Doymufl

s›v›

vf / vf

Buharlaflma

vfg / vfg

Özgül hacim

m3/kg

Doymufl

buhar

vg

Buharlaflma

hfg / hfg

Doymufl

buhar

hg

Doymufl

s›v›

hf / hf

Buharlaflma

sfg / sfg

Doymufl

buhar

sg °C

Doymufl

s›v›

sf / sf

Antalpi

kJ/kg

Antropi

kJ/kg.K

buhar›n›n mol oran› xw ve doymufl hava içindeki su buhar›n›n moloran› ise xws de¤erlerindedir. Mol oran› tan›m›na göre xa + xw = 1 de-¤erine eflittir.Mutlak nem (dv), su buhar› kütlesinin nemli havan›n toplam hacmi-ne oran›dv = Mw / Volarak tan›mlanmaktad›r. Nemli havan›n yo¤unlu¤u (ρ), kar›fl›m›n toplam kütlesinin, kar›fl›-m›n toplam hacmine oran› olarakρ = ( Ma + Mw) / V =(1 + W)/ vfleklinde yaz›labilmektedir. Bu denklemdeki v nemli havan›n özgülhacmi olup, m3/kgkuru hava boyutundad›r.Doymufl havan›n özgül nemi Ws(t,p), t s›cakl›¤›nda ve p bas›nc›n-daki doymufl havan›n özgül nemidir.Ba¤›l nem (ϕ), nemli hava içindeki su buhar›n›n xw mol oran›n›n, ay-n› s›cakl›k ve bas›nçta doymufl havan›n xws mol oran›na bölümü olupϕ = xw / (xws)t,p

fleklindedir. Çi¤ noktas› s›cakl›¤› (td), özgül nemi W olan nemli ha-van›n ayn› p bas›nc›nda, Ws doymufl havan›n özgül nemine eflit ol-mas› durumunda, doymufl havan›n sahip oldu¤u s›cakl›k olarak ta-n›mlan›r. td(p, W) çi¤ noktas› s›cakl›¤›,Ws (p,td) = W eflitli¤inden bulunur.Termodinamik yafl termometre s›cakl›¤› (t*), Nemli havan›n herhangi bir durumu için t* ile gösterilebilecek öylebir s›cakl›k de¤eri vard›r ki, bu s›cakl›ktaki su, göz önüne al›nan ha-vay› ayn› s›cakl›kta doymufl hale getirir. fiekil 10.15’de adyabatikdoyma ifllemi flematik olarak görülmektedir. Bu ifllemde havay›doymufl hale getiren su ile ç›k›fltaki hava ayn› s›cakl›ktad›r. ‹flte budoyma s›cakl›¤›na termodinamik yafl termometre s›cakl›¤› ad› veri-lir. Olaydaki bas›nc›n sabit olmas› durumunda t* doyma s›cakl›¤›naba¤l› olarak, havan›n bafllang›çtaki W olan özgül nemi ifllem sonun-da W*s , bafllang›çtaki h antalpisi ifllem sonunda h*s de¤erlerineulaflmaktad›r. Bu esnada kuru havan›n birim kütlesine göre tan›m-

lanm›fl, havaya ilave edilen nem kütlesi (W*s - W), bu nemin hava-ya ilave etti¤i enerji miktar› (W*s -W).h*w de¤erindedir. Buradah*w, t* s›cakl›¤›nda ilave edilen suyun antalpisi anlam›ndad›r. ‹flle-min adyabatik olmas› nedeniyle, sabit bas›nçta enerjinin (antalpi-nin) korunumu içinh + (W*s - W) h*w = h*s ba¤lant›s› yaz›labilir.W*, h*w ve h*s özellikleri belirli bir bas›nç için sadece t* s›cakl›-¤›n›n fonksiyonlar›d›r. Verilen h, W ve p de¤erleri için, denklemisa¤layan t*, termodinamik yafl termometre s›cakl›¤› olarak adland›-r›l›r.Psikometre cihaz›nda iki adet termometre vard›r. Bunlardan birisin-de, termometrenin haznesinin etraf› ince bir fitil ile kapl› olup bu fi-til su ile ›slat›lmaktad›r. Bu ›slak hazne hava ak›m›na tabi tutulursa,fitildeki su buharlafl›r ve termometrenin s›cakl›¤›n› düflürür. Eldeedilen bu s›cakl›¤a yafl termometre s›cakl›¤› ad› verilir. Bu ifllemtermodinamik yafl termometre s›cakl›¤› ile tan›mlanan adyabatikdoyma flart›n› tam gerçeklefltirmese de pratik olarak ayn›d›r. Buyüzden yaklafl›k olarak yafl termometre s›cakl›¤›, termodinamik yafltermometre s›cakl›¤›na eflit al›nabilir. Göz önüne al›nan nemli hava-n›n termodinamik yafl termometre s›cakl›¤›, ölçme tekniklerindenba¤›ms›z bir özelliktir.

10.6. PS‹KROMETR‹K D‹YAGRAM

Psikrometrik diyagram, nemli havan›n fiziksel özelliklerini grafikhalinde veren bir diyagramd›r. Bir psikrometrik diyagramdaki ek-senlerin seçimi tamamen keyfidir. Termodinamik olarak nemli ha-vaya ait birçok problemin grafik çözümünde psikrometrik diyag-ramda eksenlerin antalpi ve özgül nem fleklinde al›nmas› büyük ko-layl›k sa¤lar. Mollier taraf›ndan haz›rlanan ilk diyagramda da ek-senler, antalpi ve özgül nem olarak al›nm›flt›r.Ayn› eksen tak›m› kullan›larak, ASHRAE taraf›ndan yedi adet Mol-lier tipi psikrometrik diyagram haz›rlanm›flt›r.ASHRAE’n›n haz›rlam›fl oldu¤u 1,2,3 ve 4 numaral› diyagramlar-da, atmosfer bas›nc› standart deniz seviyesindeki bas›nç olarak101,325 kPa al›nmaktad›r. 5 Numaral› diyagram, deniz seviyesin-den 750 m (92,66 kPa) yükseklik, 6 numaral› diyagram, deniz sevi-yesinden 1500 m (84,54 kPa) yükseklik, 7 numaral› diyagram isedeniz seviyesinden 2250 m (77,04 kPa) yükseklik için haz›rlanm›fl-t›r. Di¤er taraftan;1,5,6,7 nolu diyagramlar: 0 ile 50 °C (normal s›cakl›klar)2 nolu diyagram: -40 ile 10 °C (düflük s›cakl›klar)3 nolu diyagram: 10 ile 120 °C (yüksek s›cakl›klar)4 nolu diyagram: 100 ile 1200 °C (çok yüksek s›cakl›klar) kuru ter-mometre s›cakl›klar›na göre düzenlenmifltir.Bu diyagramlarda verilen bas›nçlar›n d›fl›ndaki atmosferik bas›nç-larda enterpolasyon yapmak gerekmektedir.Bütün bu diyagramlar›n karfl›laflt›r›lmas› ile afla¤›daki hususlar tes-pit edilebilir.1. Verilen bir yafl ve kuru termometre s›cakl›klar› çifti için özgülnem ve antalpi deniz seviyesinden olan yükseklikle artarken ba¤›lnem çok az de¤iflir.2. Verilen bir yafl ve kuru termometre s›cakl›klar› çifti için atmosfe-rik bas›nçla özgül hacim çok fazla de¤iflir. Pratik olarak özgül hac-min atmosferik bas›nçla ters orant›l› de¤iflti¤i kabul edilir.

163

Yükseklik, m

- 500

0

500

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

S›cakl›k, ˚C

18.2

15.0

11.8

8.5

2.0

-4.5

-11.5

-17.5

-24.0

-30.5

-37.0

-43.5

-50.0

Bas›nç, kPa

107.478

101.325

95.461

89.874

79.495

70.108

61.640

54.020

47.181

41.061

35.600

30.742

20.436

Tablo 10.3. STANDART ATMOSFER‹K HAVANINÖZELL‹KLER‹N‹N DEN‹Z SEV‹YES‹NDEN OLAN

YÜKSEKL‹KLE DE⁄‹fi‹M‹

164

Tablo 10.5. PS‹KROMETR‹K D‹YAGRAM (1 NOLU ASHRAE D‹YAGRAMI)

Afla¤›daki Tablo 10.4’de, deniz seviyesindeki (1 nolu diyagram)özellikler ile deniz seviyesinden 1500 m (6 nolu diyagram) yüksek-likteki özelliklerin bir karfl›laflt›r›lmas› görülmektedir.

Bütün bu diyagramlarda antalpi ve özgül nem için dik koordinat sis-temi yerine, e¤ik eksen tak›m› kullan›lm›flt›r.ASHRAE’nin haz›rlam›fl oldu¤u 1 nolu psikrometrik diyagram, fie-kil 10.5’de görülmektedir. Bu diyagram üzerinde nemli havaya aitantalpi, özgül nem, kuru termometre s›cakl›klar›, termodinamik yafltermometre s›cakl›klar›, ba¤›l nem ve özgül hacim fiziksel de¤ifl-kenleri bulunmaktad›r.Bu diyagramda kuru termometre s›cakl›¤› 0 ila 50 °C aras›nda, ba-¤›l nem 0 (kuru hava) ile 30 gnem/ kgkuru hava

aras›nda de¤iflmektedir. Sabit antalpi de¤iflimleri ise e¤ik olarak bir-birine paralel do¤rular fleklinde 1 kJ/ kgkuruhava aral›klarla belirtilmiflolarak görülmektedir.Kuru termometre s›cakl›klar› düz do¤rular halinde olmas›na ra¤menbirbirine tam olarak paralel de¤ildir ve dik durumdan hafifçe sapmak-tad›r. Termodinamik yafl termometre s›cakl›klar› ise antalpi do¤rula-r›ndan biraz farkl› olarak e¤ik do¤rular halinde görülmektedir.Kuru termometre s›cakl›klar› ile termodinamik yafl termometre s›-cakl›klar›, doyma e¤risi (ϕ =1) üzerinde ayn› de¤ere sahiptir. Yafltermometre de¤iflimleri de tam olarak do¤ru olmas›na ra¤men bir-birlerine paralel de¤ildir. Diyagramda hem yafl hem de kuru termo-metre s›cakl›klar› 1 °C aral›kla belirtilmifltir.Ba¤›l nem (ϕ) e¤rileri, bu diyagramda %10 aral›kla çizilmifltir.Doyma e¤risi %100 ba¤›l neme karfl› gelirken, W=0 yatay do¤rusu%100 kuru havaya karfl› gelmektedir.Özgül hacim do¤rular› düz olmalar›na ra¤men bunlar da birbirlerinetam olarak paralel de¤ildir. Bunlar diyagramda 0,01 m3/ kgkuru hava

hassasiyetle belirtilmifltir.Doyma e¤risinin üstünde kalan dar bir bölge, nemli havan›n sislibölgesi olarak tan›mlan›r. ‹ki faz› temsil eden bu bölgede, s›v› suzerrecikleri ile doymufl nemli havan›n bir kar›fl›m› görülmekte olupbunlar ›s›l dengededir. Sisli bölgedeki sabit s›cakl›k do¤rular›, nem-li hava bölgesindeki termodinamik yafl termometre s›cakl›klar›n›nuzant›s› ile uyum içindedir.E¤er gerekirse bu sisli bölge içinde ba¤›l nem, antalpi ve termodi-namik yafl termometre s›cakl›klar› uzat›labilir.Diyagram›n sol üst köflesinde görülen yar›m dairede iki ölçek var-d›r. Birinci ölçek duyulur ›s›n›n toplam ›s›ya oran›n› gösterirken,ikinci ölçek antalpi fark›n›n özgül nem fark›na oran›n› göstermekte-dir. Bu yar›m dairedeki ölçekler, psikrometrik diyagramdaki de¤i-flimlerin do¤rultusunu tespit etmek için kullan›l›r.Örnek 1:

Kuru termometre s›cakl›¤› 40 °C, termodinamik yafl termometre s›-cakl›¤› 20 °C ve atmosfer bas›nc›n›n 101,325 kPa oldu¤u bir ortam-

daki nemli havan›n özgül nemini, antalpisini, çi¤ noktas› s›cakl›¤›-n›, ba¤›l nemini ve özgül hacmini bulunuz.Çözüm:40 °C s›cakl›ktaki kuru termometre do¤rusu ile 20 °C s›cakl›ktakiyafl termometre do¤rusunun kesim noktas›ndan, istenen termodina-mik özellikler gerekti¤inde enterpolasyon yap›larak afla¤›daki flekil-de bulunabilir:Özgül nem: W = 6,5 g nem / kgkuru hava

Antalpi: h = 56,7 kJ/ kgkuru hava

Ba¤›l nem: ϕ = %14Çi¤ noktas›: td = 7 °CÖzgül hacim: v = 0,896 m3/ kgkuru hava

10.7. BAZI T‹P‹K ‹KL‹MLEND‹RME ‹fiLEMLER‹

Nemli hava ile ilgili birçok problem, psikrometrik diyagram kulla-n›larak kolayca çözülebilir. Bu konu, afla¤›daki tipik örnekler ile ko-layca aç›klanabilir. Burada verilen örneklerin hepsinde standart at-mosfer bas›nc›, 101,325 kPa olarak göz önüne al›nm›flt›r.Nemli hava ile yap›lan bütün ifllemlerde, özgül de¤erlerin ifadesindede¤iflmeyen tek de¤er olan kuru havan›n kütlesi esas al›n›r. Özgül an-talpi, özgül hacim vs. her fley kuru hava kütlesine göre ifade edilir.

10.7.1. Nemli Havan›n Duyulur Olarak Is›t›lmas›

Serpantin yüzeylerinde havan›n ›s›t›lmas› bu iflleme tipik bir örnek-tir. Özgül nemin sabit olmas› nedeniyle, nemli havaya duyulur ›s›ilave etme ifllemi, psikrometrik diyagramda, soldan sa¤a do¤ru gi-den yatay bir do¤ru ile belirlenir.fiekil 10.6’da nemli havaya duyulur ›s› verilmesi flematik olarakgösterilmektedir. Sürekli rejimde sisteme verilen ›s›q1-2 = ma (h2 - h1) fleklinde formüle edilebilir.

Örnek 2:

3000 m3/h debisinde, 2 °C s›cakl›ktaki doymufl hava ›s›t›c› bir ser-pantin yard›m› ile 40 °C s›cakl›¤›na kadar duyulur olarak ›s›t›lmak-tad›r. Serpantine verilmesi gereken ›s› miktar›n› bulunuz.Çözüm:Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü fiekil 10.7’de görül-mektedir. 1 flartlar›nda 2 °C s›cakl›kta ›s›t›c› serpantine giren havan›n,Antalpisi: h1 = 12,5 kJ/ kgkuru hava

Özgül nemi: W1 = 4,25 g nem / kgkuru hava

Özgül hacim: v1 = 0,785 m3/ kgkuru hava de¤erlerindedir. 2 flartlar›n-

165

fiekil 10.6. NEML‹ HAVANINDUYULUR OLARAK ISITILMASI

No

1

6

t

(kuru)

40

40

t

(yafl)

30

30

h

(kJ/kg)

99.5

114.1

w

(gr/kg)

23.0

28.6

φ

(%)

49

50

v

(m3/kg)

0.920

1.111

Tablo 10.4

da 40 °C s›cakl›kta ve ayn› özgül nemde (W2 = W1) ›s›t›c› serpan-tinden ç›kan havan›n,Antalpisi: h2 = 51,4 kJ/ kgkuru hava,Özgül nemi: W2 = W1 = 4,25 g nem / kgkuru hava de¤erlerindedir. Sis-temdeki kuru hava miktar›ma = 3000/ 0,785= 3822 kgkuru hava/holdu¤undan, q1-2 = 3822 (51,4 - 12,5) = 148676 kJ/h = 41,3 kW elde edilir.

10.7.2. Nemli Havan›n So¤utulmas›

Nemli hava, bafllang›çtaki çi¤ noktas›n›n alt›ndaki bir s›cakl›¤a so-¤utuldu¤unda, içindeki nem s›v› faz›nda bu havadan ayr›l›r. So¤utu-cu bir serpantin ile nemli havan›n çi¤ noktas› alt›ndaki bir s›cakl›¤akadar so¤utulmas›, flematik olarak fiekil 10.8’de görülmektedir. Sis-temdeki kütle ve enerji dengesinden afla¤›daki ba¤›nt›lar bulunabilir.mw = ma (W1 - W2) q1-2 = ma (h1 - h2)Burada yo¤uflan suyun tafl›d›¤› ›s› ihmal edilmifltir.

Örnek 3:

17000 m3/h debisinde, %50 ba¤›l neminde ve 30 °C kuru termomet-re s›cakl›¤›ndaki nemli hava, 10 °C s›cakl›¤›nda doymufl hale getiri-lene kadar bir so¤utucu serpantin üzerinden geçiriliyor. Bu ifllemingerçekleflebilmesi için gerekli olan so¤utma kapasitesini bulunuz.Çözüm:Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü fiekil 10.9’da görül-mektedir. Bu flekilde görüldü¤ü gibi 1 ile 2 aras›ndaki gerçek de¤iflimbir e¤ridir. Ancak bu e¤rinin çizimi çok güç oldu¤undan ve sonucu faz-la etkilemedi¤inden, psikrometri çal›flmalar›nda de¤iflimin 1 ile 2’yibirlefltiren do¤ru boyunca oldu¤u kabul edilir. 1 flartlar›nda 30 °C s›cak-l›kta ve ϕ = %50 ba¤›l neminde, so¤utucu serpantine giren havan›n,Antalpisi: h1 = 64,3 kJ/ kgkuru hava,Özgül nemi: W1 = 13,3 g nem/ kgkuru hava,Özgül hacmi: v1 = 0,877 m3/ kgkuru hava

de¤erlerindedir. 2 flartlar›nda 10 °C s›cakl›kta so¤utucu serpantin-den ç›kan doymufl havan›n, antalpisi = h2 = 29,5 kJ/ kgkuru hava,Özgül nem: W2 = 7,6 g nem/ kgkuru hava de¤erindedir. Sistemdeki ku-ru hava miktar›

ma = 17000/ 0,877= 19384 kgkuru hava/h

oldu¤undan q1-2 = 19384 . (64,3 - 29,5) = 675 MJ/h = 187 kW eldeedilir. So¤utucu serpantin ç›k›fl›nda hava, bu problemde oldu¤u gi-bi doymufl hale getirilebiliyorsa; 2 noktas›ndaki s›cakl›¤a Cihaz Çi¤Noktas› (CÇN) s›cakl›¤› ad› verilir. fiekil 10.9’daki 2 noktas› idealbir noktad›r. Sonsuz büyüklükte serpantin kullan›ld›¤›nda hava 2flartlar›nda doymufl olarak serpantini terk eder. CÇN s›cakl›¤› kulla-n›lan serpantin konstrüksiyonuna, havan›n serpantin boyunca ak›flbiçimine ve so¤utucu ak›flkan›n cins ve s›cakl›¤›na ba¤l›d›r. Bu de-¤er serpantin üreticileri taraf›ndan tablo halinde verilir. Ters ak›fll›bir serpantinde CÇN so¤utucu ak›flkan girifl s›cakl›¤›na çok yak›n-d›r. Pratik olarak CÇN s›cakl›¤›n› so¤utucu ak›flkan s›cakl›¤› veyaonun birkaç derece üstü almak mümkündür. Yukar›daki örnekte so-¤utucu ak›flkan s›cakl›¤›n›n 8 veya 9 °C olmas› beklenir.

fiekil 10.9. ÖRNEK 3’ÜN PS‹KROMETR‹KD‹YAGRAM YARDIMI ‹LE ÇÖZÜMÜ

fiekil 10.7. ÖRNEK 2’N‹N PS‹KROMETR‹KD‹YAGRAM YARDIMI ‹LE ÇÖZÜMÜ

fiekil 10.8. NEML‹ HAVANIN Ç‹⁄ NOKTASI ALTINDAK‹ B‹RSICAKLIKTA SO⁄UTULMASI

166

Öte yandan pratik serpantinlerde 2 noktas›na ulafl›lamaz. Bir serpan-tin verimi tarif edildi¤inde, 2 noktas›na ulaflma halinde verim %100de¤erindedir. Pratikteki serpantinlerde ise verim %85 - 90 mertebe-lerine ulaflabilir. Serpantinlerde verim tarifi yerine by-pass oran› ta-rifi daha yayg›nd›r. Verimi %85 olan serpantinin by-pass oran› %15de¤erindedir. Yani bu oranda hava flartlanamadan serpantini terk et-mektedir. Cihaz üreticileri ayn› zamanda by-pass oran›n› da verirler.CÇN s›cakl›¤› ve by-pass oran› de¤erleri verilen bir serpantindekide¤iflimi göstermek için girifl flartlar›n› CÇN’na birlefltiren do¤ruyuçizip bunu verim (veya by-pass) oran›nda bölmek yeterlidir.Örnek 4:

17000 m3/h debisinde, %50 ba¤›l neminde ve 30 °C kuru termomet-re s›cakl›¤›ndaki nemli hava, CÇN s›cakl›¤› 10 °C ve by-pass oran›%15 olan bir serpantinde so¤utuldu¤unda gerçeklefltirilebilecek so-¤utmay› bulunuz.Çözüm:Problemin psikrometrik diyagram›ndaki çözümü fiekil 10.10’da gö-rülmektedir. 1 noktas› ba¤›l nem ve 30 °C kuru termometre de¤erleriile belirlenir. 2 noktas› ise doyma e¤risi üzerinde CÇN s›cakl›¤› ile be-lirlenir. 1 ve 2 noktalar›n› birlefltiren do¤ru %15 oran›nda bölünür. Bu-nun için örne¤in kuru termometre s›cakl›¤›ndan yararlan›labilinir. ( t1 - t2’) / (t1 - t2) = 0,85 ifadesinden t2’ = 13 ˚C

Buna göre, 1 noktas›nda,h1 = 64,3 kJ/ kgkuru hava

W1 = 13,3 g nem/ kgkuru hava

v1 = 0,877 m3/ kgkuru hava

2’ noktas›nda,t2’ = 13 °Ch2’ = 35 kJ/ kgkuru hava

W2’ = 8,5 g nem/ kgkuru hava de¤erindedir. Sistemdeki kuru havama = 17000/ 0,877= 19334 kgkuru hava/hgerçekleflen so¤utma,q1-2’ = 19384 (64,3 - 35) = 568 MJ/h = 158 kW

10.7.3. ‹ki Nemli Havan›n Adyabatik Kar›fl›m›

‹klimlendirme sistemlerinde çok karfl›lafl›lan bir olay, farkl› iki özel-likteki nemli havan›n adyabatik kar›flt›r›lmas›d›r. fiekil 10.11 bu ola-y› flematik olarak aç›klamaktad›r. Adyabatik kar›fl›m olay›nda afla¤›-daki üç temel denklem yaz›labilir.ma1 . h1 + m a2 . h2 = m a3. h3

m a1 + m a2 = m a3

m a1 .W1 + m a2 .W2 = m a3 .W3

Bu denklemlerde, kar›fl›mdan sonraki havan›n kütlesel debisini gös-teren ma3 teriminin yok edilmesi halinde(h2 - h3) / (h3 - h1)= ( W2 - W3 ) / (W3 - W1 )= m a1 / m a2

ba¤lant›s› yaz›labilir. Bu ba¤lant›ya göre iki nemli havan›n adyaba-tik kar›flt›rma ifllemi sonunda elde edilen nokta, psikrometrik diyag-ramda, bu noktalar› birlefltirerek elde edilen do¤ru parças›n›n, ikihavan›n kütlesel debilerinin oranlanmas› yard›m› ile bu do¤ru par-ças› üzerinde kolayca bulunabilir.Örnek 5:

8000 m3/h debisinde, 4°C kuru termometre ve 2 °C termodinamikyafl termometre s›cakl›¤›ndaki d›fl hava ile 25000 m3/h debisinde, 25°C kuru termometre ve %50 ba¤›l nemindeki iç hava adyabatik ola-rak kar›flt›r›lmaktad›r. Kar›fl›m havas›n›n kuru termometre ve termo-dinamik yafl termometre s›cakl›klar›n› bulunuz.Çözüm:Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü fiekil 10.12’de gö-rülmektedir. Bu diyagramda 1 ve 2 flartlar›ndaki nemli havan›n öz-gül hacimleri s›rayla,v1 = 0,789 m3/ kgkuru hava

v2 = 0,858 m3/ kgkuru hava

oldu¤undan, kütlesel debiler içinma1 = 8000 / 0,789= 10140 kgkuru hava / hma2 = 25000 / 0,858= 29140 kgkuru hava / h yaz›labilir.(32 do¤rusu) / (13 do¤rusu )= m a1 / m a2 = 10140 / 29140= 0,348veya(13 do¤rusu ) / (12 do¤rusu)= m a2 / m a3 = 29140 / 39280= 0,742 elde edilir. Psikrometrik diyagramdaki 12 do¤rusu bir cetvel ile yu-kar›da verilen oran› gerçeklefltirecek flekilde bölünürse, kar›fl›m›gösteren 3 noktas› kolayca tespit edilebilir. Bu noktaya ait kuru ter-mometre s›cakl›¤› t3 = 19,5 °C termodinamik yafl termometre s›cak-l›¤› ise t* = 14,6 °C olarak bulunur.

fiekil 10.10. ÖRNEK 4’ÜN PS‹KROMETR‹K D‹YAGRAMINDAGÖSTER‹M‹

167

fiekil 10.11. FARKLI fiARTLARDA ‹K‹ NEML‹ HAVANINADYABAT‹K KARIfiTIRILMA ‹fiLEM‹

10.7.4. Nemli Hava ‹çine Adyabatik Su veya Buhar Püskürtme

Nemli hava içine su buhar› veya s›v› su püskürtülerek bu havan›niçindeki nem art›r›labilir. Bu iflleme ait flematik bir düzenleme fiekil10.13’de görülmektedir. Yap›lan ifllemin adyabatik oldu¤u kabuledilirse,ma . h1 + mw . hw = ma . h2

ma . W1 + mw = ma . W2

denklemleri yaz›labilir. Bu denklemler yard›m› ile de(h2 - h1 ) / (W2 - W1) = hw

Psikrometrik diyagramda bu ba¤›nt›, bu olaydaki de¤iflimin havan›ncihaza girifl noktas›ndan itibaren doyma e¤risine do¤ru, do¤rusal birde¤iflim gösterdi¤ini vermektedir. Bu do¤runun e¤imi de püskürtü-len suyun veya buhar›n hw antalpisine eflittir.Örnek 6:

Kuru hava kütlesel debisi 100 kg/dak. Kuru termometre s›cakl›¤› 20°C, termodinamik yafl termometre s›cakl›¤› 8 °C olan hava fiekil10.13’deki bir cihaza benzer bir tesisatta 110 °C s›cakl›ktaki doy-mufl buhar ile nemlendiriliyor. Nemlendirici ç›k›fl›ndaki havan›n çi¤noktas› 13 °C olmas› istendi¤ine göre, bu ifllem için gerekli buhardebisini bulunuz.

Çözüm:Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü fiekil 10.14’de gö-rülmektedir. Tablo 10.2’den bu flartlardaki doymufl su buhar›n›n an-talpisi hg = 2691 kJ/kgsu oldu¤undan, psikrometrik diyagramda 1 ile2 noktas› aras›ndaki do¤runun e¤imi için,∆h / ∆W = 2,691 kJ/gnem

yaz›labilir. Bu e¤imdeki do¤ru, psikrometrik diyagramdaki yar›mdaire üzerindeki ölçek yard›m› ile çizilebilir. ‹lk olarak bu yar›m da-irede bu e¤imdeki do¤ru çizilir, sonra havan›n nemlendirici cihazagiriflini gösteren 1 noktas›ndan bu do¤ruya paralel bir do¤ru çizilir.Bu do¤ru çi¤ noktas› s›cakl›¤› td2 = 13 °C olan noktaya kadar uzat›-larak 2 noktas›n›n yeri bulunur. Bu ifllem için gerekli olan buharmiktar› girifl ve ç›k›fltaki özgül nemler yard›m› ilemw = ma (W2 - W1) = (100) (60) (0,0094 - 0,0018)mw = 45,6 kgbuhar/h elde edilir.

Örnek 7:Su ile nemlendirmeye örnek olarak kuru hava kütlesel debisi 6000kg/h kuru termometre s›cakl›¤› 30 °C, ba¤›l nemi %50 olan hava-n›n, bu havan›n yafl termometre s›cakl›¤›na eflit olan 22 °C’de su ilenemlendirilmesi incelensin.fiekil 10.13’e benzer sistemle nemlendirme yap›ld›¤› ve havan›ndoymufl flartlarda nemlendiriciyi terk etti¤i kabul edildi¤inde harca-nan (nemlendiriciye gönderilen) su miktar›n› ve havan›n ç›k›fl flart-lar›n› belirleyiniz.Çözüm:Problemin psikrometrik diyagramda çözümü fiekil 10.15’de görül-mektedir. Tablo 10.2’den 22 °C’de suyun antalpisi 92,27 kJ/kg ola-rak okunur. Psikrometrik diyagramda 1 ile 2 noktas› aras›ndaki do¤-runun e¤imi

∆h / ∆W = 0,092 kJ/gnem

168

fiekil 10.13. NEML‹ HAVA ‹Ç‹NE SU VEYA BUHARPÜSKÜRTMES‹ ‹fiLEM‹

fiekil 10.12. ÖRNEK 5’‹N PS‹KROMETR‹KD‹YAGRAM YARDIMI ‹LE ÇÖZÜMÜ

fiekil 10.14. ÖRNEK 6’NIN PS‹KROMETR‹KD‹YAGRAM YARDIMI ‹LE ÇÖZÜMÜ

olarak yaz›labilir. Bu e¤imdeki do¤ru yafl termometre do¤rusudur.(Ayr›ca psikrometrik diyagramdaki yar›m dairedeki ölçekten deyararlan›labilir.) 1 noktas›ndan geçen yafl termometre do¤rusunundoyma e¤risini kesti¤i nokta 2 noktas›d›r ve havan›n ç›k›fl flartla-r›n› verir.2 noktas›nda,t2 = 22 °CW2 = 16,7 g nem/ kgkuru hava

ϕ = 1.01 noktas›ndaW1 = 13,4 g nem/ kgkuru hava

Bu ifllem için gerekli su miktar›,mw = ma (W2 - W1) = 6000 (16,7 - 13,4)Ww = 19,8 kg nem/h elde edilir.Yukar›daki örnekte nemlendirme sonucunda doymufl flartlara ulafl›l-d›¤› kabul edilmifltir. Gerçekte hiçbir y›kama ile nemlendirme iflle-minde verim %100 de¤ildir ve hava doymufl flartlara ulaflt›r›lamaz.Aynen so¤utma iflleminde oldu¤u gibi y›kama iflleminde de bir ve-rim tarifi vard›r. Bu durumda 1-2 do¤rusu, verim oran›nda bölüne-rek gerçek y›kay›c›dan ç›k›fl flartlar› belirlenir.Örnek 8:

Yukar›daki Örnek 7’de y›kama veriminin %70 olmas› halinde harca-nan su miktar›n› ve havan›n nemlendiriciden ç›k›fl flartlar›n› bulunuz.Çözüm: Aynen yukar›daki örnekte oldu¤u gibi hareket edilerek 1 ve2 noktalar› bulunur. (Bak›n›z fiekil 10.15) Daha sonra 1-2 do¤rusu%70 oran›nda bölünerek 2’ noktas› bulunur. Bunun için yine s›cak-l›ktan veya özgül nemden yararlan›labilir.( t1 - t2’) / ( t1 - t2) = (W2’ - W1 ) / (W2 - W1) =0,70 ifadesindent2’ = 24,4 °C (W2’ = 15,7 g/kg) Buna göre havan›n ç›k›fl flartlar› (2’)t2’ = 24,4 °CW2’ = 15,7 g/kgϕ 2’ = %80kullan›lan su miktar›mw = 6000 (15,7 - 13,4) = 13,8 kg/h

10.7.5. Havan›n S›cak veya So¤uk Su ‹le Y›kanmas›Pratikte y›kama ile nemlendirmede yukar›da hesaplanan mw sumiktar›ndan çok fazla miktarda su kullan›l›r. F›skiyeden püskürtü-len sudan ancak mw kadar› buharlaflarak havaya kar›fl›r. Geri kalan›havuza dökülür ve ayn› su sirküle edilmeye devam eder. Pratiktekisu ile y›kama fiekil 10.16’da flematik olarak verilmifltir. Burada e¤ery›kama yap›lan suyun s›cakl›¤›, havan›n yafl termometre s›cakl›¤›n-da ise proses yine adyabatik nemlendirmedir ve aynen Örnek 8’de-ki gibi hesaplan›r. E¤er püskürtülen suyun s›cakl›¤›, havan›n yafltermometre s›cakl›¤›nda de¤ilse, ifllem art›k adyabatik de¤ildir. An-cak ayn› su sirküle ediliyorsa, bir süre sonra havuzdaki su havan›nyafl termometre s›cakl›¤›na düfler ve ifllem yine adyabatik nemlen-dirmeye dönüflür. Bu nedenle y›kama ifllemleri adyabatik nemlen-dirme olarak ele al›n›r.

E¤er y›kama fiekil 10.17’de görüldü¤ü gibi s›cak veya so¤uk su ileyap›l›rsa, bu durumda ifllemde su ile ›s› verilir veya ›s› çekilir. Yaniadyabatik olmayan bir ifllem söz konusudur. S›cak su ile veya so¤uksu ile y›kama yap›ld›¤›nda havan›n de¤iflimi psikrometrik diyag-ramda bir e¤ri oluflturur. Y›kaman›n paralel veya ters ak›fll› olmas›-na göre bu de¤iflim farkl›d›r. Bu de¤iflimin belirlenebilmesi karma-fl›k bir hesab› gerektirir.Pratik amaçlarla de¤iflimi do¤rusal kabul etmek, psikrometride çokkullan›lan bir yaklafl›md›r.Ters y›kama halinde, püskürtülen suyun s›cakl›¤› bir nevi CÇN s›-cakl›¤› olarak kabul edilebilir. Dolay›s› ile de¤iflim havan›n giriflflartlar›ndan (1 noktas›) püskürtülen su s›cakl›¤›ndaki doymufl havaflartlar›na (2 noktas›) do¤ru olacak ve bu iki noktay› birlefltiren do¤-ru ile ifade edilebilecektir. Ç›k›flta hava yine hiçbir zaman doymaflartlar›na ulaflamayaca¤›ndan, bir y›kama verimi bu ifllemde de ge-çerlidir. Dolay›s› ile hava y›kay›c›dan 1-2 do¤rusu üzerinde 2’ flart-lar›nda ç›kar.Örnek 9:

Kuru hava kütlesel debisi 10.000 kg/h, kuru termometre s›cakl›¤› 30°C, ba¤›l nemi %50 olan hava 15 °C s›cakl›kta su ile ters ak›ml› ola-rak, verimi %80 olan bir y›kay›c›da y›kand›¤›nda, havan›n y›kay›c›-dan ç›k›fl flartlar›n› ve y›kay›c›n›n so¤utma kapasitesini bulunuz.Çözüm:Problemin psikrometrik diyagramda çözümü fiekil 10.18’de görül-mektedir. 1 noktas›n›n flartlar›

169

fiekil 10.15. ÖRNEK 7 VE 8’‹N PS‹KROMETR‹KD‹YAGRAMDA fiEMAT‹K GÖSTER‹L‹M‹

fiekil 10.16. PRAT‹KTE SU ‹LE YIKAMA

t1 = 30 °Cϕ1 = %50h1 = 64 kJ/kgW1 = 13,4 g/kg15 °C s›cakl›kta doymufl havaya karfl› gelen 2 noktas› flartlar›;t2 = 15 °Cϕ 2 = %100h2 = 42 kJ/kgW2 = 10,6 g/kg Bu iki noktay› birlefltiren do¤ru %80 oran›n-da bölünürse, Örne¤in,( t1 - t2’) / ( t1 - t2) = 0,80 ve buradan, t2’ = 18˚Coldu¤una göre, 18 °C kuru termometre do¤rusu ile kesim noktas›yard›m› ile 2 noktas› bulunur.Bu noktadaki flartlar;t2’ = 18 °Cϕ2’ = %86h2’ = 46,2 kJ/kgW2’ = 11,2 g/kgolarak belirlenir. Görüldü¤ü gibi burada y›kama yap›lmas›na karfl›nhava nem kaybetmifltir. So¤uk su ile y›kama yap›ld›¤›nda, su s›cak-l›¤›na ba¤l› olarak nemlendirme veya nem alma gerçeklefltirilebilir.Buna göre so¤utma kapasitesi;Q2 = ma. (h1 - h2’ ) = 10000 (64 - 46,2) = 178000 kJ/h = 49,4 kWÖrnek 10:

Kuru hava kütlesel debisi 1000 kg/h, kuru termometre s›cakl›¤› 17°C, ba¤›l nemi %50 olan hava, 30 °C s›cakl›kta su ile ters ak›ml›olarak, verimi %80 olan bir y›kay›c›da y›kand›¤›nda, havan›n y›ka-y›c›dan ç›k›fl flartlar›n› ve ›s›t›c›n›n gücünü bulunuz.Çözüm:Problemin psikrometrik diyagramda çözümü fiekil 10.19’da görül-mektedir. 1 noktas›n›n flartlar›t1 = 17 °Cϕ1 = %50

h1 = 32,5 kJ/kgW1 = 6 g/kg30 °C s›cakl›kta doymufl havaya karfl› gelen 2 noktas› flartlar›t2 = 30 °Cϕ 2 = %100h2 = 100 kJ/kgW2 = 27,3 g/kgBu iki noktay› birlefltiren do¤ru %80 oran›nda bölünürse( t2’- t1) / (t2 - t1) = (W2’ - W1 ) / (W2 - W1) = 0,80 ve buradan, t2’ = 18˚C( t2’- 17) / (30 - 17) = (W2’ - 6 ) / (27,3 - 6) = 0,80 t2’= 27,4 ˚C (W2’ = 23 g/kg) bulunur.t2’ =27,4 ˚C s›cakl›¤› ile 1-2 noktalar›n› birlefltiren do¤runun kesimnoktas› 2’ flartlar›n› verir. Buna göre,t2’ = 27,4 ˚Cϕ 2’= %95h2’ = 84,2 kJ/kgW2’ = 23 g/kgolarak belirlenir.Buna göre gerekli ›s›t›c› kapasitesi,Q1-2’ = ma (h2’ - h1) = 10000 (84,2 - 32,5)

= 517000 kJ/h = 143,6 kW olarak bulunur.

10.7.6. Havadan Higroskopik Maddelerle Nem Al›nmas›

Baz› kimyasal maddeler nemi absorbe ederler. Bunlara nem al›c›(Higroskopik) maddeler denir. Nemli hava, nem al›c› madde (örne-¤in silikajel) yata¤›ndan geçirilirse, nemini bu yatakta kaybederekkuruyacakt›r. Nem al›c› maddeler zamanla neme doyarlar. Bu du-rumda nem al›c› yatak ›s›t›larak (s›cak hava ile) rejenere edilir vetekrar kullan›ma haz›r hale getirilir.Nem al›c› maddelerle nem al›nmas› adyabatik bir ifllem olarak ka-bul edilebilir. Bu durumda kurutucu yatak boyunca ilerleyen hava-n›n de¤iflimi, yaklafl›k olarak sabit yafl termometre do¤rusu boyun-

170

fiekil 10.17. SICAK VEYA SO⁄UK SU ‹LE YIKAMA fiekil 10.18. ÖRNEK 9’UN PS‹KROMETR‹K D‹YAGRAMDAÇÖZÜMÜ

ca afla¤› yönde bir de¤iflim olarak kabul edilebilir. fiekil10.20’de bude¤iflim görülmektedir.Buna göre ç›k›flta hava daha s›cak ve daha kurudur. Bir baflka anla-t›mla bu ifllem adyabatik nemlendirmenin tersi yönündedir. Kurutu-cudan ç›k›fltaki 2 noktas›n›n yeri nem al›c›n›n konstrüksiyonu vekarakteristi¤ine ba¤l›d›r.

10.7.7. Bir Salondaki Is› ve Nem Kazanc›n›n Nemli Hava ile

Al›nmas›

Bir salonun iklimlendirmesi ile ilgili problemlerde ço¤unlukla, gönde-rilen nemli havan›n debisinin ve hava flartlar›n›n belirlenmesi gerekir.fiekil 10.21’de ›s› ve nem kazanc›n›n oldu¤u, iklimlendirilen bir salon,flematik olarak görülmektedir. Salonun cidarlar›ndan içeri giren ›s› ilesalon içinde üretilen net ›s›lar›n toplam› qs ile gösterilmektedir. Göz

önüne al›nan durumda, su buhar›n›n neden oldu¤u buharlaflma ›s›s›, bu›s› içinde düflünülmedi¤inden qs ›s›s›, duyulur ›s› olarak tan›mlan›r.Di¤er taraftan, salonun cidarlar›ndan giren ve ç›kan ile salon içinde,çeflitli kaynaklardan üretilen net su buhar› miktar› ∑mw olsun. Salo-na ilave edilen bu su buhar›, kütlesi ile antalpisinin çarp›m› kadarbir gizli ›s›y›, salona ilave edecektir.Devaml› rejim halinde bu salon içinma . h1 + qs + ∑ (mw . hw) = ma . h2

ma. W1 + ∑mw = ma . W2

veya,qs + ∑( mw . hw) = ma . (h2 - h1) (1)∑mw = ma . (W2- W1) (2)ba¤›nt›lar› yaz›labilir. ‹lk denklemin sol taraf›, bu salonda bütünkaynaklardan a盤a ç›kan, hem duyulur hem de gizli ›s› miktarlar›-n›n toplam›n› göstermektedir. ‹ki denklemin birlefltirilmesi ile(h2 - h1) / (W2- W1) = [qs + ∑( mw . hw) ] / ∑ mw (3)eflitli¤i elde edilir. Bu eflitlik de, (sa¤ taraftaki terimler sabit oldu¤un-dan) psikrometrik diyagramda do¤rusal bir de¤iflim göstermekte olupbu do¤runun e¤iminin say›sal [qs + ∑( mw . hw) ] / ∑ mw fleklindedir.Buna göre salonu istenilen iç flartlarda (2 flartlar›nda) tutmak için,salona gönderilmesi gerekli besleme havas›n›n flartlar› (1 noktas›),iç flartlar› temsil eden noktadan (2 noktas›) geçen yukar›daki e¤im-deki do¤ru üzerinde olmal›d›r.Bu tarife göre 1 noktas› yukar›daki do¤ru üzerindeki her nokta ola-bilir. Besleme havas› flartlar›n› belirleyen bu do¤ruya “Duyulur Is›Oran› Do¤rusu” denir. Bu do¤ru üzerinde 1 noktas› yer de¤ifltirdik-çe sadece besleme havas›n›n gerekli olan miktar› (ma) de¤iflir. Bunagöre 1 noktas› 2 noktas›na ne kadar yak›nsa, besleme havas› mikta-r› o kadar fazla olacakt›r.Genellikle psikrometrik hesaplarda üfleme havas› (besleme havas›)s›cakl›¤› veya iç s›cakl›kla üfleme havas› s›cakl›¤› aras›ndaki farkverilir. Bu durumda Duyulur Is› Oran› do¤rusu çizilerek üfleme ha-vas› flartlar› ve üfleme havas› miktar› belirlenebilir.Duyulur Is› Oran› do¤rusu e¤iminin yukar›daki denklem ile belir-lenmesi en sa¤l›kl› yoldur. Ço¤u zaman, bu e¤imin bulunmas›ndaDuyulur Is› Oran› (DIO) de¤erinden yararlan›l›r. (DIO) duyulur ›s›kazanc›n›n, toplam ›s› kazanc›na oran›d›r. Psikrometrik diyagram-daki yar›m dairenin içinde (DIO) de¤erleri,

171

fiekil 10.19. ÖRNEK 10’UN PS‹KROMETR‹K D‹YAGRAMDAÇÖZÜMÜ

fiekil 10.20. NEM ALICI MADDELERLE HAVANIN NEM‹N‹NALINMASI

fiekil 10.21. B‹R SALONDAK‹ ISI VE NEM KAZANCININNEML‹ HAVA ‹LE ALINMASINA A‹T fiEMA

∆hS / ∆hT ile gösterilmifltir. Bu de¤er,DIO= ∆hS / ∆hT = qs / [qs + ∑( mw . hw) ]ifadesi ile bulunur ve e¤im yar›m daire üzerinde iflartelenen DIOnoktas› ile daire merkezini birlefltiren do¤runun e¤imi olarak belir-lenir. Ancak hesaplarda e¤im için denklem 3’ün kullan›lmas›n› öne-riyoruz.Örnek 11:

Bir salondan emilen havan›n (salon iç hava flartlar›) kuru termomet-re s›cakl›¤› 25 °C, termodinamik yafl termometre s›cakl›¤› ise 19 °Cde¤erlerindedir. Bu salonun duyulur ›s› kazanc›n›n 30000 kJ/h vesalondaki insanlardan olan nem kazanc›n›n 5 kg/h oldu¤u bilinmek-tedir. Üretilen nem doymufl ve 30 °C s›cakl›ktad›r. Salona gönderi-len temiz havan›n kuru termometre s›cakl›¤›n›n 15 °C oldu¤u bilin-di¤ine göre, salona gönderilmesi gereken temiz havan›n hacimseldebisi ile termodinamik yafl termometre s›cakl›¤›n› bulunuz.Çözüm:Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü fiekil 10.22’de gö-rülmektedir. Havan›n salondan ç›k›fl flart› psikrometrik diyagramda2 noktas› ile gösterilmifltir. Tablo 10.2 yard›m› ile salona ilave edi-len nemin antalpisihw = 2555,52 kJ/kg oldu¤undan, Denklem (3) kullan›larak∆h / ∆W = [30000+(5) (2555,52) ] / 5 = 8555 kJ/kg nem

= 8,555 kJ/g yaz›labilir.Psikrometrik diyagramdaki yar›m dairenin ∆h / ∆W ölçe¤inden ya-rarlan›larak 2 noktas›ndan geçen ve e¤imi 8,555 kJ/kg (nem) olanbir do¤ru çizilebilir. Bu do¤runun, kuru termometre s›cakl›¤› 15 °Colan do¤ruyu kesti¤i nokta 1 noktas›d›r. Bu flekilde, 1 noktas›n›ntermodinamik yafl termometre s›cakl›¤› t1* = 13,8 °C elde edilir.DIO do¤rusunun e¤imi için ∆hS /∆hT ölçe¤inden de yararlan›labilir-di. Bu ikinci yöntemde, psikrometrik diyagramdaki ∆h / ∆W ölçe¤iyerine, salondaki duyulur ›s› kazanc›n›n toplam ›s› kazanc›na oran›olan ∆hS /∆hT ölçe¤inden yararlan›l›r.

Bu örnekte, bu oran∆hS /∆hT = qs / [qs + ∑( mw . hw)]= 30000 / [30000+(5) (2555,52)]

= 0,701de¤erindedir. ‹stenirse psikrometrik diyagramda, 2 noktas›ndan ge-çen bu e¤imdeki do¤ru yard›m›yla 1 noktas› bulunabilir.Dikkat edilirse psikrometrik diyagramdaki yar›m dairenin ölçekle-rinde ∆hS /∆hT = 0,701 de¤eri ile ∆h / ∆W = 8555 kJ/kg (nem) de-¤eri üst üste çal›flmaktad›r. Salona gönderilmesi gereken temiz ha-va Denklem (1) kullan›larak bulunabilir. Denklem (1)’denma = [qs+∑( mw.hw)]/(h2-h1) =[30000+(5)(2555,52)]/(54,0-39,0) ma = 2851,8 kgkuru hava /helde edilir. 1 noktas›nda v1 = 0,828 m3/ kgkuru hava oldu¤undan, sa-lona gönderilmesi gereken temiz havaHacimsel debi= ma.v1 = (2851,8) (0,828) = 2361,3 m3/h olarak bulunabilir.Örnek 12:Bir salonda k›fl›n iç flartlar kuru termometre s›cakl›¤› 20 °C, ba¤›lnem %50 de¤erlerinde tutulmak istenmektedir. Salonun duyulur ›s›kayb› 30000 kJ/h ve nem kazanc› 5 kg/h olarak bilinmektedir. Ne-min antalpisi,hw = 2555 kJ/kgal›nabilir. Salona üflenen s›cak hava ile salon havas› aras›ndaki fark10 °C istendi¤ine göre, salona gönderilmesi gereken üfleme havas›miktar› ve flartlar›n› belirleyiniz.Çözüm:Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü fiekil 10.23’de gö-rülmektedir. Salon iç flartlar› diyagramda 2 noktas› ile gösterilmifl-tir. (3) denklemi kullan›larak,∆h / ∆W = [-30000+(5) (2555,52) ] / 5 = -3445 kJ /kg nem

bulunur. Burada ›s› kayb›n›n (-) iflaretle göz önüne al›naca¤› unutul-mamal›d›r. Psikrometrik diyagramdaki yar›m dairenin ∆h / ∆W ölçe-¤inden yararlan›larak 2 noktas›ndan geçen ve e¤imi -3,445 olan do¤-

172

fiekil 10.22. ÖRNEK 11’‹N PS‹KROMETR‹KD‹YAGRAM YARDIMI ‹LE ÇÖZÜMÜ

fiekil 10.23. ÖRNEK 12’N‹N PS‹KROMETR‹KD‹YAGRAMINDA GÖSTER‹M‹

ru çizilir. Bu do¤runun t1 = t2 + 10 = 20 + 10 = 30 °C kuru termo-metre s›cakl›¤› do¤rusunu kesti¤i (1) noktas› üfleme flartlar›n› verir.t1 = 30 °Ch1 = 44,6 kJ/kgW1 = 5,6 g/kgSalona gönderilmesi gerekli üfleme havas›,ma =[ -30000+(5) (2555)] / (39 - 44,6) = 3075 kg/h bulunur.

10.7.8. Konfor Klimas›

Çeflitli klima uygulamalar›nda psikrometri çal›flmas› yap›larak sant-ral seçilmesi gerekir. Farkl› uygulamalarda, içeride istenen flartlar›nsa¤lanmas› için klima santral›nda iç ve d›fl hava kar›fl›m› farkl› ifl-lemlerden geçirilir. Bu ifllem kombinasyonlar›n› genifl bir biçimdeele almak buradaki amaçlara uygun de¤ildir. Klima santral›ndaamaç, kar›fl›m havas›n› bir veya bir dizi uygun ifllemle istenen üfle-me flartlar›na getirmektir. Burada sadece yaz ve k›fl klimas› olmaküzere iki klasik konfor uygulamas› örne¤i verilecektir.Örnek 13:

Yaz klimas› yaz hesap flartlar› kuru termometre s›cakl›¤› 33 °C veyafl termometre s›cakl›¤› 25 °C olan bir iklimde, iç flartlar kuru ter-mometre 25 °C ve ba¤›l nem %50 olarak istenmektedir. Göz önüneal›nan salonun duyulur ›s› kazanc›, qS = 30000 kJ/h, nem kazanc› 5kg/h olarak bilinmektedir. Santralda 1 k›s›m d›fl hava, 3 k›s›m iç ha-va ile kar›flt›r›lmaktad›r.a. Üfleme s›cakl›¤›n›n 15 °C olabilmesi için so¤utucu serpantinCÇN s›cakl›¤› ve BF ne olmal›d›r?b. So¤utucu serpantinin kapasitesi ne olmal›d›r?Çözüm:Problemin psikrometrik diyagramdaki çözümü, fiekil 10.24’de gö-rülmektedir. Klasik yaz klimas›nda istenilen üfleme flartlar›na ula-

flabilmek için sadece serpantin yüzeylerinde havan›n so¤utulmas›ço¤unlukla yeterlidir.Psikrometrik diyagramda iç ve d›fl flartlar iflaretlendikten sonra buikisini birlefltiren do¤ru 1/4 oran›nda bölünerek, K kar›fl›m noktas›flartlar› bulunur.(tK – tI ) / (tD - tI )= 1/ (1+3)

(tK – 25) / (33 – 25) = 1/ 4 buradan, tK = 27 ˚C tK = 27 °C kuru termometre do¤rusu ile I ve D noktalar›n› birleflti-ren do¤runun kesim noktas›nda kar›fl›m havas› flartlar›,tK = 27 °ChK = 57 kJ/kgWK = 11,7 g/kg olarak bulunur.Üfleme havas›n›n 1 noktas› ile gösterilen flartlar› ise aynen Örnek11’de anlat›ld›¤› gibi,t1 = 15 °Ct1* = 13,8 °Ch1 = 39 kJ/kgv1 = 0,328 olarak bulunur.K ve 1 noktalar› birlefltirilerek uzat›l›r ve doyma e¤risini kesti¤inokta CÇN olarak belirlenir.So¤utucu serpantinden 1 noktas›nda ç›kabilmek için serpantininCÇN s›cakl›¤›, tCÇN = 12 °C olmak zorundad›r. By-pass faktörü(BF) ise,BF = ( t1 - tCÇN ) / ( tK - tCÇN ) = (15 – 12) / (27 – 12) = 0,2 (=%20)bulunur.So¤utucu serpantin kapasitesi,Qs = ma . (hK - h1)olup, ma = 2851,8 kg/h olarak Örnek 11’de bulunmufltu. Bu de¤eryard›m› ile,Qs =2851,8 (57-39) = 51332 kJ/h = 14,2 kW so¤utucu serpantin ka-pasitesi belirlenir.Örnek 14:

K›fl klimas› k›fl hesap flartlar› kuru termometre s›cakl›¤› 0 °C ve ba-¤›l nemi %60 olan bir iklimde iç flartlar kuru termometre 20 °C, ba-¤›l nem %50 de¤erlerinde istenmektedir.Salonun duyulur ›s› kayb› 30000 kJ/h ve nem kazanc› 5 kg/h olarakbilinmektedir. Salona üflenen s›cak hava, salon iç havas›ndan 10 °Cdaha s›cakt›r. Klima santral›nda 1 k›s›m d›fl hava 1 k›s›m iç hava ilekar›flt›r›lmaktad›r.a. Santralda gerekli ifllemleri belirleyiniz.b. Gerekli ›s›tma kapasitesini belirleyiniz.Çözüm:Problemin psikrometrik diyagramda çözümü fiekil 10.25’de görül-mektedir. Klasik k›fl klimas›nda kar›fl›m havas›n›n istenilen üflemeflartlar›na ulaflt›r›labilmesi için önce ›s›t›lmas›, sonra y›kay›c›da ad-yabatik nemlendirme ile nemlendirilmesi ve tekrar ›s›t›lmas› gerekir. Bunun yerine günümüzde hijyen nedenleri ile buharla nemlendirmedaha çok tercih edilmektedir. Bu durumda kar›fl›m havas›n› sadece›s›tmak ve buharla nemlendirmek yeterli olmaktad›r. Bu ikinci yolproblemin çözümünde tercih edilecektir. Kullan›lan buhar›n s›cakl›-¤› 100 °C kabul edilsin. Buna göre, psikrometrik diyagramda iç ved›fl flartlar iflaretlendikten sonra, bu iki noktay› birlefltiren do¤ru 1/2oran›nda bölünerek K kar›fl›m noktas› flartlar› bulunur.

173

fiekil 10.24. ÖRNEK 13’ÜN PS‹KROMETR‹K D‹YAGRAMDAGÖSTER‹M‹

(tI–tK) / (tI -tD)= (20–tK) / (20 -0)= 1/ 2 tK = 10 ˚CtK = 10 °C kuru termometre do¤rusu ile I ve D noktalar›n› birleflti-ren do¤runun kesim noktas› kar›fl›m flartlar›n› verir.tK = 10 °ChK = 22,1 kJ/kgWK = 4,8 g/kgÜfleme havas›n›n 1 noktas› ile gösterilen flartlar›n›n bulunmas› Ör-nek 12’de anlat›lm›flt›r. Aynen bu örnek çözümünden al›nan 1 noktas› flartlar›,t1 = 30 °Ch1 = 44,6 kJ/kgW1 = 5,6 g/kgolarak belirlenir. Buharla nem verme iflleminde ∆h / ∆W e¤imi 100°C’deki doymufl buhar›n antalpisine eflit olacakt›r. Tablo 10.2’denhw = 2675 kJ/kg = 2,675 kJ/g de¤er yard›m› ile psikrometrik diyag-ramdaki yar›m daireden e¤im bulunur.Bu e¤ime 1 noktas›ndan çizilen paralel buharla nemlendirme iflle-mini göstermektedir. Öte yandan ›s›tma ifllemi W = sabit olan yataydo¤ru ile temsil edilir.Buna göre K noktas›ndan geçen yatay do¤ru ›s›tma ifllemi olup, budo¤runun yukar›da bulunan buharla nemlendirme do¤rusunu kesti-¤i A noktas› havan›n ›s›t›c›dan ç›kt›¤›, nemlendiriciye girdi¤i nokta-d›r. A noktas› flartlar›;tA = 29,9 °ChA = 42,8 kJ/kgWA= 4,8 g/kg Buna göre ›s›t›c› kapasitesiQI = ma . (hA - hK)

olup, ma = 3075 kg/h olarak Örnek 12’de bulunmufltu. Bu de¤eryard›m› ile,QI = 3075 . (42,8 - 22,1) = 63650 kJ/h = 17,7 kW›s›t›c› serpantin kapasitesi belirlenir. Havaya verilen buhar miktar› isemb = ma . (W1 – WA) = 3075 (5,6 - 4,8) = 2460 g/h = 2,46 kg/h de-¤erindedir.Örnek 15:

‹stanbul’da kullan›lacak Goodman A60-00-/ CPKF 61-5 kanall› tipsplit klima cihaz› iç ünite fan debisi 2720 m3/h ve %25 taze d›fl ha-va , %75 iç ortam dönüfl havas› ile çal›flacak flekilde projelendirilir-se üfleme s›cakl›¤› kaç derece olacakt›r? (‹ç ortamda istenilenflartlar 26 °C kuru termometre s›cakl›¤› %50 ba¤›l nem) Çözüm: fiekil 10.26’da flematik çözüm verilmifltir. Psikometrik diyagramyard›m›yla bulunan iç ve d›fl hava flartlar›:‹ç flartlar 2 noktas›:t2 = 26 °Cϕ 2 = %50W2 = 10,5 gr nem / kg kuru hava

D›fl flartlar, ‹stanbul d›fl hava yaz proje flart› olarak: t1 = 33 °Ct 1* = 24 °CW1 = 15,5 gr nem / kg kuru hava

Kar›fl›m havas›n›n yerini belirlemek için.ma2 / ma1 =(w1 - wK ) / (wK - w2 )2040 / 680 = (15,5 - wK) /(wK – 10,5) WK = 11,84 (gr nem / kg kuru hava)Kar›fl›m noktas›; psikometrik diyagramda iç hava ile d›fl hava ara-s›ndaki mesafe ölçülerek ve iç hava ile d›fl hava oran›na göre e¤riüzerinden pratik olarak da belirlenebilir. Kar›fl›m noktas›nda (3 no-lu nokta) hava flartlar›:TK = 28 °Ct K* = 20,2 °ChK = 58,5 kJ/kgkuru hava

Bulunan K noktas› kar›fl›m havas›n›n flartlar›n› psikometrik diyag-ramda göstermektedir. Evaparatör CÇN s›cakl›¤› 7 °C kabul edilir.7 °C kuru termometre s›cakl›¤›ndaki doymufl hava iflaretlenir.(4 noktas›) Cihaz›n üfledi¤i hava 3-4 noktalar›n› birlefltiren do¤ruüzerinde olacakt›r. Cihaz›n kapasitesi ve cihaza giren havan›n ental-pisi bilindi¤inden 5 noktas›n›n (cihazdan üfleme havas›n›n) ental-pisi hesaplanabilir ve 5 noktas› belirlenmifl olur. Goodman teknik kataloglar›ndan yukar›daki hava flartlar›na ba¤l›olarak cihaz kapasitesi 16,89 kW (58100 Btu/h) olarak okunabilir.(cihazlar›n teknik tablosundan iç ünite debisi 2720 m3/h, d›fl ortamkuru termometre s›cakl›¤› 33 °C ve evaparatör girifl yafl termomet-re s›cakl›¤› 20,2 °C için okunur.)Q = ∆h . ma = ∆h . 2720 / vK

16,89 = ∆h . 2720 / (0,868 . 3600) ∆h =19,40 kJ/kg∆h = hK- h5 = 58.5 - h5

h5 = 39,1 kJ/kgt5= üfleme s›cakl›¤› = 16,5 oC

174

fiekil 10.25. ÖRNEK 14’ÜN PS‹KROMETR‹K D‹YAGRAMDAGÖSTER‹M‹

175

fiekil 10.26. ÖRNEK 15’‹N PS‹KROMETR‹K D‹YAGRAMDA GÖSTER‹M‹

1

3-K

25

4