Teorie vlhkého vzduchu a úprava vlhkosti vzduchu při větrání (II)

3. Hustota vlhkého vzduchu

Hustota vlhkého vzduchu (měrná hmotnost) je dána vztahem:

Při rozepsání

Vztah 1.15 je (stejně jako v případě měrné vlhkosti) důležitý, neboť nám umožňuje stanovit hustotu vlhkého vzduchu z měřitelných veličin (φ, p) a parciálního tlaku syté páry.

4. Entalpie vlhkého vzduchu

Výpočty stavů vlhkého vzduchu se s výhodou provádějí pro 1 kg suchého vzduchu, který obsahuje x kg vodní páry. Hmotnost suchého vzduchu je tedy při úpravách vlhkého vzduchu konstantní, mění se pouze hmotnost vodní páry (proto se měrná vlhkost vztahuje na 1 kg suchého vzduchu x [g/kg_s.v]).

Totéž platí i pro entalpii. Entalpie směsi 1 kg suchého vzduchu a x kg vodní páry bude:

Poznámka: Entalpie je fyzikální veličina, která vyjadřuje tepelnou energii uloženou v jednotkovém množství látky.

Entalpie suchého vzduchu je násobkem měrné tepelné kapacity (při konstantní teplotě) a teploty (c_A = 1 010 J/kg.K; platí od -30 do 100 °C). Při nulové teplotě je i entalpie suchého vzduchu také nulová:

Entalpie vodní páry je funkcí teploty a tlaku. Měrná tepelná kapacita vodní páry c_V = 1 840 J/kg.K. Pro běžné výpočty lze do teploty 100 °C a tlaku par 10 kPa použít empirický vztah:

kde l [J/kg] je výparné teplo vody.

Po rozepsání:

Pokud vzduch obsahuje vodní mlhu (vodní kapky), přičte se k entalpii vlhkého vzduchu (nasyceného) entalpie mlhy (vodních kapek):

A při podnulových teplotách, kdy se ve vzduchu vyskytuje jinovatka či zmrzlá mlha, bude entalpie:

Kde

cw [J/kg.K]	měrná tepelná kapacita vody cw = 4 187 J/kg.K
cE [J/kg.K]	měrná tepelná kapacita ledu cE = 2 090 J/kg.K
lE [J/kg]	skupenské teplo tání ledu lE = -333.103 J/kg

5. Diagram h-x

Pro znázorňování změn stavu vzduchu (při izobarických dějích) se používají dva typy diagramů vlhkého vzduchu. Jedná se o:

a) psychrometrický diagram (obrázek 1)
b) mollierův h-x diagram (obrázek 2)

Obrázek 1 - Psychrometrický diagram často používaný v anglosaské literatuře

Obrázek 2 - Mollierův h-x diagram se zakreslením rosného bodu tDP a teploty mokrého teploměru tWB pro daný stav vzduchu 1

Základní osy diagramu (vyneseny pod úhlem 135°):

• entalpie h [kJ/kg_A]
• měrná vlhkost x [g/kg_A]

další osy se dopočítávají:

• teplota t [°C]
• relativní vlhkost φ[-]
• hustota vlhkého vzduchu [kg/m³]

Součástí diagramu je i stupnice tzv. směrového měřítka. Směrové měřítko δ je definováno poměrem:

a udává směr změny stavu vzduchu. Stupnice směrového měřítka je na h-x diagramu vztažena k referenčnímu bodu.

Součástí diagramu je také stupnice tzv. činitele citelného tepla. Činitel citelného tepla υ je definován poměrem citelného tepla Q_cit a celkového tepla Q_celk:

Použitá literatura

[1] Chyský, J.; Vlhký vzduch, 1977. ISSN 04-239-77
[2] Drkal, F.; Technika prostředí, 1978. ISSN 57-634-78
[3] Chyský, J., Hemzal,K. a kol.: Technický průvodce "Větrání a klimatizace". Bolit, 1993
[4] ASHRAE Handbook 2001 Fundamentals, 2001, ASHRAE, Atlanta. ISBN-1-883413-87-7