السيـكرومتــري psychrometrics

شرح للمهندس عادل حسن

مـا هو الهواء الجوى؟؟؟

الهواء عبارة عن مركب يحتوى على الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين وثاني أكسيد الكربون وغازات أخرى

طيب إحنا بنقول أن التكييف أو مصطلح تكييف الهواء عموما :


عبارة عن السيطرة أو التحكم في بعض خصائص الهواء الموجود داخل الحيز المكيف


طيب عشان نسيطر على عوامل أو خصائص الهواء يجب علينا أولا أن نعرف ماهى هذه الخصائص وما هى و السلوك الذي يتبعه الهواء الجوى

2- 2 خواص الهـــواء الجوي (Properties of atmospheric air):


1 ـ درجــة الحرارة الجافـــــــــة (Dry bulb temperature):



درجة الحرارة الجافة هي عبارة عن درجة الحرارة التي يعينها الترمومتر الجاف أي الترمومتر الزئبقي العادي .يرمز لدرجة الحرارة الجافة (d.b).

2 ـ درجـــة الحــرارة الرطبـــة (Wet bulb temperature) :

درجة الحرارة الرطبة عبارة عن أقل درجة حرارة يعينها الترمومتر الرطب

الترمومتر الرطب:
عبارة عن ترمومتر زئبقي عادي ، بصيلته الزجاجية مغطاة بقطعة من الشاش المبلل (Wetted wick) بالماء. يرمز لدرجة الحرارة الرطبة بالرمز (W.b).



(والسؤال هنا لماذا يغطى بقطعه من القماش)

تعرف درجة الحرارة الرطبة بدرجة التشبع الأدياباتي (Adiabatic saturation temperature) وذلك لأن الحرارة اللازمة لتبخير الماء من قطعة الشاش المبللة تؤخذ كلها من الهواء الجوي المار خلالها عندما تصل قراءة الترمومتر الرطب إلى أقل قيمة لها.

طيب هل من الممكن تعيين كل من درجة الحرارة الجافة ودرجة الحرارة الرطبة؟؟؟؟؟؟؟

، نعم ، بواسطة جهاز يعرف بالسيكرومتر (Psychrometer) السيكرومترات

(3) ـ نسبـــــة الرطوبـــــــة (Humidity ratio)

هي عبارة عن كتلة بخار الماء المتواجد في الهواء الجوي. يرمز لنسبة الرطوبة بالرمز (H):

(طيب ازاى الكلام دا)

إحنا عارفين أن الشمس تسقط إشاعتها على المياه الموجودة على سطح الكره الأرضية
فيتبخر جزء من هذه المياه ويختلط في بالهواء الجوى

ويصبح الهواء الجوى عبارة عن هواء جاف+ رطوبة(بخار الماء الموجود فى الهواء)
ونرى في الشكل التالي إن الهواء (هواء + بخار ماء)

تم تصغير هذه الصورة. اضغط هنا لمشاهدة الحجم الكامل. أبعاد الصورة الاصلي هو 746*771.

لو فرضنا إننا عندنا واحد كيلو جرام من الهواء
عاوزين نعرف كتله بخار الماء الموجود في هذا الكيلو
بنقول أن معادلتها

H (humidity ratio) = mv(mass of vapour) / ma (mass of air ) (kg / kg dry air) where)

mv: the mass of vapor in the air

ma : the mass of dry air

طيب لو فرضنا أن يمكن اعتبار الهواء الجاف وبخار الماء غازات مثالية عند الضغط الجوي ودرجات الحرارة العادية.
والقانون العام للغارات بيقول

P V = m R T

طيب نطبق
بتطبيق معادلة الغاز المثالي

للهواء الجاف:
Pa Va = ma Ra Ta

ولبخــار الماء :
Pv Vv = mv Rv Tv

بالتعويض في معادلة الرطوبة:
\ H = (Pv Vv/Rv Tv) (Ra Ta/Pa Va)

وحيث أنه تبعاً لقانون دالتون للضغوط الجزئية:
ودا من الطبيعي أن درجه حرارة الهواء=درجه حرارة بخار الماء=درجه حرارة الخليط
وكمان أن الحجم المشغول بالهواء = الحجم المشغول ببخار الماء = حجم الخليط
ودي كلها علاقات رياضيه بحتة ومعروفه من ايام Gas mixture

Ta = Tv = Tm , Va = Vv = Vm

نطبق معادلة partial pressure 

عشان نعرف الضغط الكلى للخليط

p = pa + pv



حيث:
Tm ـ درجة حرارة مخلوط الهواء.
Vm ـ حجم مخلــــوط الهــــــواء .
p ـ الضغط الجوي الكلى .
Pv ـ الضغط الجزئي لبخار الماء.
Pa ـ الضغط الجزئي للهواء الجاف.



بالتعويض في المعادلة السابقة:



H = (Ra / Rv ) Х Pv / (B – pv)


معادلة ثابت الغاز المثالي:


R = 8.314/m
\ Ra /Rv = m v / m a



حيث أن :


m a =28.9 . , m v = 18
\ H = 0.622 pv / (B - pv )

وحيث أن الضغط الجوي الكلى (p) مقداره ثابت لنفس المكان من الكرة الأرضية

فإن نسبة الرطوبة (H) تكون دالة من الضغط الجزئي لبخار الماء (Pv) .

أي أن: (H = f ( pv

من العلاقات الرياضية السابقة، ينتج أن نسبة الرطوبة للهواء الجوي تزداد مع زيادة الضغط الجزئي لبخار الماء المتواجد في الهواء الجوي وتكون أكبر ما يمكن.

وحيث أن الضغط الجزئي لخار الماء تحدده درجة الندى فإن نسبة الرطوبة للهواء تكون أكبر ما يمكن عندما تصبح درجة الندى مساوية لدرجة الحرارة الجافة للهواء الجوي .

درجه النـــــــدى (Dew point temperatuer)


درجة الندى بكل بساطه :
عبارة عن درجة الحرارة التي يتكثف عندها بخار الماء المتواجد في الهواء الجوي .






يرمز لدرجة الندى بالرمز (d.p).
حيث أن ضغط بخار الماء يتوقف على درجة تشبعه فإن الضغط الجزئي لبخار الماء (pv) تعينه درجة الندى للهواء الجوي.
أي أن:
Pv = f (d.p)
وهذا يعنى ان الضغط الكلى لبخار الماء داله فى درجه الندى ويعطى المخطط التالى درجات الندى
عند الضغوط المختلفة لبخار الماء







 
ثم يأتي الحديث هنا عن عامل أخر

(هـ) ـ الرطوبــــة النسبيـــــة ( Relative humidity)

عبارة عن كمية الرطوبة الحقيقية في الهواء الجوي والمناظرة لدرجة الندى إلى أكبر كمية رطوبة يمكن للهواء الجوي أن يحتويها والمناظرة لدرجة الحرارة الجافة للهواء الجوي .

كما يوضح الشكل االتالى
 


وهذا الشكل يوضح ما نعنيه اكثر


أي أن الرطوبة المئوية تساوي الرطوبة النسبية عددياً بالتقريب .

الحجــــــم النــوعــــي (Specific Volume):

الحجم النوعي عبارة عن الحجم النوعي للهواء الجاف الذي يعبر عن الحيز المشغول بالهواء والذي يمكن تعيينة بواسطة المعادلة التالية للغاز المثالي:
v = Ra Ta / Pa = Ra (t+273)/(P-Pv)

وهناك ايضا عوامل اخرى مثل

الانثــالبيــا النـوعيــة H :

ثم نأتى الان للحديث عن بعض الثوابت التى تفيدينا فى عمل حساباتنا المختلفه

ثوابت درجات الحراره والحجم النوعى للهواء :

الحرارة النوعية للهواء الجاف Cp= 1.005 (kJ/Kg.k)
الحرارة النوعية لبخـار المــاء Cp = 1.805 (kJ/Kg.k)
الحرارة النوعية للهواء الجوي Cp = 1.047 (kJ/Kg.k)

الطاقة الكامنة لتبخير الماء( t=0) L = 2501 ( kj / kg )
t ـ درجة الحرارة الجافة
H ـ نسبة الرطوبة

السيـكرومتـــري ( Psychrometric tables)


عبارة عن رسم بيانى يعطي لقيمة معينةعند الضغط الجوي (P) الخواص التالية:
درجة الحرارة الجافة (d.b) ،
درجة الحرارة الرطبة (w.b)
،الرطوبة النسبية (R.H)
، الضغط الجزئي لبخار الماء (Pv)
، نسبة الرطوبة (H)
، الانثالبيا النوعية (I)
، والحجم النوعي (v) .


وسوف نقوم بالحديث عن كيفيه تحديد هذه الخواص من الخريطه السيكومتريه
فى المشاركات القادمه وسوف نتعلم تحديد خصائص الهواء المختلفه عند درجات الحراره واالرطوبه المختلفه
مع ضرب الامثله على ذلك
بجانب دراسه العمليات المختلفه التى نجريها للهواء مثل التسخين والترطيب و......الخ
وكيفيه تمثيلها على الخريطه السيكومتريه



والى ان نلتقى
ندعو الله ان يتقبل اعمالنا
اللهم تقبل صلاتنا
اللهم اغفر لنا ولاخواننا فى كل بقاع الارض
اللهم ارحمنا
اللهم اغننا بحلالك عن حرامك
وبفضلك عم من سواك
اللهم اجعل ما نقول وما نسمع وما نقرأ وما نكتب حجه لنا لا علينا