termotecnia y mecánica de fluidos (dmn) mecánica de ... · 1 termotecnia y mecánica de fluidos...

of 14/14
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

Post on 20-Sep-2018

246 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1

    Termotecnia 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

  • 3

    El 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)

    [ ] [ ][ ]2as

    as3as m/kg p

    KTK/m27,29Ras.kg

    mV =

    Las propiedades del aire seco:

    El volumen:

    El calor especfico; f(T, p), a 760 mm.Hg:

    =

    KkgkCal24,0c asp

    Si se referencia a 0C y 760 mm.Hgsiendo T la temperatura de bulbo seco en C

    =

    kgkCalT24,0has

    La entalpa: ( )

    =

    kgkCalTT24,0h aas

    T7.- PSICROMETRIA

    2.- Psicrometra (I)

    4

    Las propiedades del vapor de agua:

    El volumen:

    El calor especfico:

    La entalpa:

    [ ] [ ][ ]2va

    va3va m/kg p

    KTK/m1,47Rva.kg

    mV =

    =

    KkgkCal46,0c vap

    ( )

    +=

    kgkCalwT46,0595hva

    w 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 +=

    ( )[ ]

    ++=+=

    kgkCalwT46,0595)T24,0(hhh vaasah

    T7.- PSICROMETRIA

    2.- Psicrometra (II)

  • 5

    Aire saturado: pv = psat (T)

    Temperatura de roco: T pactual = psat

    Humedad 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)

    6

    (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 baja

    Si (TBS TBH) HR alta

    T7.- PSICROMETRIA

    2.- Psicrometra (IV)

  • 7

    T7.- PSICROMETRIA

    Es el empleado para resolver los problemas del aire hmedoHay que considerar la presin (altitud)Existen diferentes tipos

    3.- El diagrama psicromtrico (I)

    8

    V cte

    h cte Th cte

    Th = Ts

    cte

    h cteTh cte

    T7.- PSICROMETRIA

    3.- El diagrama psicromtrico (II)

  • 9

    T7.- PSICROMETRIA

    3.- El diagrama psicromtrico (III)

    Lectura de un punto

    10

    T7.- PSICROMETRIA

    Propiedades del aire hmedo a nivel del mar si su Ts es 30C y Th 23C

  • 11

    T7.- PSICROMETRIA

    Propiedades del aire hmedo a nivel del mar si su Ts es 5C y 85%

    12

    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

  • 13

    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)

    14

    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)

  • 15

    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)

    16

    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)

  • 17

    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

    18

    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)

  • 19

    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)

    20

    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)

  • 21

    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)

    22

    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.

  • 23

    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)

    24

    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

  • 25

    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

    26

    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

  • 27

    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

    28

    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