Psikrometrik II..

Merhaba arkadaşlar,

Özellikle mekanik tesisat işlerinde klimatizasyon ve havalandırma için elzem olan psikrometrik işlemleri anlatmaya çalıştığım Psikrometrik yazı dizisinin ikinci bölümünde diagram üzerinde yapabileceğimiz işlemlerden biraz bahsetmek istiyorum. Geçen yazımda diagram ortamını tarif etmiş ve psikrometri konusuna giriş yapmıştık.

Diagram üzerinde havanın şartlandırılması ile ilgili grafik işlemler ve bunu sonucunda bulunacak noktalar ile termodinamik işlemler yapılabilir. Psikrometrik diagramı anlamak için üzerinde bulunan cetvel ve birimlerinde ne anlama geldiğini bilmekte fayda var. Diagram üzerinde çizilmiş cetveller ve bu cetvellerin içerdiği birimleri kısaca tarif etmek gerekirse.

Diagramın x eksenini oluşturan cetvel kuru termometre cetvelidir, SI birim sisteminde °C cinsinden tespit edilen ve termometre ile ölçülen hava sıcaklığına tekabül eder.

Diagramın y eksenini oluşturan cetvel mutlak nem cetvelidir. SI birim sisteminde gr/kg olarak tespit edilen diagram üzerinde tespit edilen noktanın içerediği su buharı miktarını gösterir.

Diagramın x ve y eksenlerinin kesişmesi ile oluşacak nokta ile bahsi geçen havnın tüm termodinamik özelliklerine ulaşılabilir. Bu nokta üzerinden üstten sola yatık olarak çizilen ve %100 doyma eğrisi ile biten çizgiler yaş termometre çizgileridir. Genellikle diagram üzerinde kuru ve yaş termometre sıcaklıkları bulunması ile diğer özelliklere daha çabuk ulaşılabilir.

Diagram üzerindeki apsis ve ordinat eksenine paralel devam eden düşük kuru termometre sıcaklıklarında birbirine yaklaşan eğriler izafi nem eğrileridir. Diagramın en dışında kalan izafi nem eğrisine %100 eğrisi veya doyma eğrisi denir. Bu eğri psikrometrik işlemlerde özel bir yere sahiptir. Doyma eğrisi havanın normal çalışma ortamı ile sisli bölge arasındaki sınırı teşkil eder. Yoğuşma olayları doyma eğrisinin üzerinde gerçekleşir. İzafi nem eğrilerinin, düşük kuru termometre sıcaklıklarına doğru gittikçe birbirine yaklaştıkları görülür. Bundan dolayı düşük kuru termometre sıcaklıklarında havanın tutabileceği nem miktarlarında azalma görülür.

Duyulur Isı Qd: Bir maddeye veya havaya ısı verildiği veya çekildiği zaman maddenin sıcaklığında değişme oluyor, diğer taraftan havanın nem miktarını değiştirmiyorsa, bu ısı duyulur ısı olarak adlandırılır.

Gizli Isı Qg : Bir maddeye ısı verildiği veya çekildiği zaman madenin sıcaklığında bir değişikliğe sebebiyet vermeyip fazında (Katı, sıvı, gaz) bir değişikliğe sebebiyet veren ısı, gizli ısı olarak adlandırlır.

Toplam ısı Qt : Duyulur ve gizli ısıların toplamına toplam ısı denir. Qt = Qd + Qg dir.

Duyulur ısı oranı DIO (%) : Duylur ısı kazancının toplam ısı kazancına oranına duyulur ısı oranı denir.

SHF ‘den önce duyulur ve oran kavramı incelenmelidir. Duyulur ısı oranı, odanın duyulur ısısının, duyulur ve gizli ısılar toplamına oranıdır. Matematiksel olarak;

SHF = RSH / (RSH+RLH) şeklinde hesaplanır. Burada;

SHF ; Oda duyulur ısı oranı,

RSH ; Oda duyulur ısısı (Watt),

RLH ; Oda gizli ısısıdır (Watt).

Yukarıdaki bağıntıda oda duyulur ısı oranı (shf) önceden açıklanan duyulur ısı kavramıyla aynıdır. Yani ortamın kuru termometre sıcaklığını etkileyen ısıdır. Ortamdan alınması işlemine duyulur soğutma denir. Oda duyulur ısısının fazla olması duyulur ısı oranının 1 ‘e yaklaşması demektir. Klasik proses uygulamalarında oran (SHF) 0.7 ile 1 arasında kalır.

Oda gizli ısısı ise gizli nem kavramıyla ilgilidir. Bu kavramın odaya özelleştirilmiş şeklidir. Oda gizli ısısı kuru termometre sıcaklığını etkilemez fakat toplam soğutma yükünü değiştirir. Oda gizli ısısının fazla olması durumunda duyur ısı oranı 0 (Sıfır)‘a yaklaşacaktır. Oda gizli ısısının 0 ‘a yaklaşması pratikte sorun yaratan bir durumdur. Sistem tasarımında özel önlemler alınmasını gerektirir. Bu hesap sonucu bulunan duyulur ısı oranı (SHF) eğiminin diagram üzerinde çizilebilmesi, SHF ile ilgili gerekli ölçümlerin yapılabilmesi için SHF cetveline ihtiyaç duyulur. SHF cetveli dairesel veya doğrusal olabilir. Doğrusal cetveller (Şekil.1), dairesel cetvellerin açılmış şekli olup. Diagramın sağ tarafında nem oranı cetveline paralel olarak bulunur. Bu tip cetvellerde ölçüm yapılması için röper noktası dediğimiz bir referans noktasına ihtiyaç vardır. Röper noktası ile ölçülecek SHF eğimi arasındaki eğimden faydalanılarak cetvel yardımı ile diagramın istenen bir noktası taşınır.

Doğrusal duyulur ısı oranı cetveli

Dairesel duyulur ısı oranı cetveli

Dairesel SHF cetvelleri (Şekil.2) çoğunlukla diagramın sol üst köşesinde bulunur. Bu cetvellerde SHF eğimlerinin yarısına dh/dw (Entalpi değişimi/ Nem miktarı değişimi) değişim açılarıda okunabilir. Her SHF eğimi aynı zamanda dh/dw ifadesidir. Diagram üzerinde iki nokta işaretlediğimde dh/dw’ye “d” dersek;

Cetveller üzerindeki değişim açısı ifadeleri ve SHF oranı açısal ifade olup ölçümde kolaylık sağlar. SHF oranı dairesel cetvelin sağ yanında bulunur. SHF ifadeleri 1 ile 0 arasında olabilir. 0 (Sıfır) ‘dan sonra eğim ifadeleri değişim açıları ile ifade edilir. SHF pratikte ERSF olarak Tadp (Çiğ noktası sıcaklığı) ’nın bulunmasında kullanılır. Tadp doyma eğrisi üzerinde bulunur. Bulunması için SHF eğiminin bilinmesi gereklidir.

Cihaz çiğ noktası Tadp : Birim kütledeki bir havanın soğutulması ile birlikte nem miktarında bir değişme olmadan sıcaklığı düşmeye başlıyacak ve karışımın sıcaklığındaki bağıl nem yüzdesi %100’e ulaştığında karışımın içerdiği nem yoğuşmaya başlayacaktır. İşte bu durumun başlangıcındaki ulaşılan sıcaklık değeri çiğlenme sıcaklığı, Tadp olarak adlandırılır.

Bu kısa tanımlamardan sonra digram üzerinde yapılabilecek işlemlere gelelim. Isıtma soğutma, nem alma ve verme işlemlerini grafiksel olarak digram üzerinden rahatlıkla çözebiliriz.

Diagramda görüldüğü üzere özellikleri belirli bir noktadan sağa, sola, yukarı ve aşşağıya doğru yapılacak her hareket bize klimatizasyon için kullanacağımız ısıtma, soğutma ve nemlendirme verilerini sağlıyacaktır. Bir cihaz yardımı ile nemli havanın ısıtılması ve soğutlması işlemlerine proses adı veriliyor. Psikrometrik diagram üzerinde proses işlemleri yapmak için ASHRAE nin tavsiye ettiği standart atmosfer hesap yöntemince belirlenen formüller ve grafik işlemler uygulanıyor.

Bir dahaki yazımda, basit proseslerden başlıyarak, mekanik tesisatta klimatizasyon konusuna değineceğiz.