Termodinamica applicata - seconda parte

CONDIZIONAMENTO DELL'ARIA

Il condizionamento dell'aria prevede di dover controllare la temperatura di bulbo secco dell'aria, umidita specifica f, velocita e purezza. Le condizioni che si vorrebbero mantenere in estate sono: tI = 26C, f = 50%; mentre in inverno sono: tI = 21C, f = 50%.

La velocita deve essere inferiore a v < 0.15; il ricambio d'aria e pari a 6.10³ m³/s = 6 l/s per ogni persona.

In un ambiente si hanno dei carichi latenti qL e sensibili qS

e il vapor d'acqua che entra, sudore, infiltrazioni di vapore. Una persona immette un carico latente di 90 g/h di vapore quindi qlat = 65 W.

qL = Σ m_v,i h_v

entalpia specifica del vapor d'acqua saturo alla temperatura ta dell'aria - e tabellata

quello che passa attraverso le pareti, quello che riguarda la radiazione solare dalla finestra = carico diretto sulla parete, che entra nella parete per conduzione, altri carichi sensibili sono quelli dovuti alle persone. Una persona e riposo fa 65W.

qS = Σ q_si

calore delle varie sorgenti sensibile, che e una condizione di progetto

mA = e costante perche se no andrei a pressurizzare la stanza

Applichiamo un bilancio di primo principio: qT = mAI(hA - hI)

conservazione della massa: mAI wI + Σ m_v,i = mAI wA => mAI = Σ m_v,i / (wA - wI)

La retta di esercizio e:

hA - hI / wA - wI = qT / Σ m_v,i

E' il luogo dei punti con cui puoi introdurre l'aria d'ingresso per mantenere una condizione stazionaria. Supponiamo di essere in inverno: Σ m_v,i > 0 e qT < 0; in estate invece Σ m_v,i > 0 e qT > 0.

Il calore totale: qT = qS + qL

qs = qT - qL = mAI(hA - hI) - mAI( wA - wI)(r0 + cpv tA) =

= mAI [cpA tA + wA r0 + wA cpv tA - cpI tI - wI cpv tI - wI r0 - wA r0 - wA cpv tA + wI cpv tA + wI r0] =

= mAI (cpA + wI cpv)(tA - tI) = mAI csI (tA - tI)

hA - h0 = hA - hB + hB - h0 = cpv tA + r0

Consideriamo la stanza che vogliamo umidificare -> tutto quanto isobaro = no perdite di carico

mE p tE yE

A - ambiente

generalmente in estate: |tA - tI| < 8 ÷ 12°C

In inverno: |tI - tA| < 12 ÷ 20°C

mrec p tA yA

mAI p tA yA

E - aria prelevata dall'esterno

Normalmente vengono dati: tA, yA qs, qL, mE (che deve essere garantita in base anche al numero massimo di persone).

Possiamo trovare mAI: mAI = qs / [cs (tA - tI)]

cs = cpA + wI cpv = cpA + wA cpv

alcune volte vale l'uguaglianza

Se mAI ≥ mE

mRIC = mAI - mE

qL = ∑ mvi hvi

qL = mAI (wA - wI) hV,A

wI = wA - qL / (mAI hV,A) -> se wI ≠ wA devo fare un'iterazione in più

Se mAI ≤ mE

mAI = mE

mRIC = 0 -> no ricircolo

tI = tA - qs / (mAI cs)

wI = wA - qL / (mAI hV,A)

CASO INVERNALE

tI wI

tA, yA

|qIT|

mAI

A

mAI,RIN

mRIC

A

mAI,RIN

CTA

E

Batteria di port-riscaldamento

Covatore

Batteria di preriscaldamento

|qZI|

|qHI|

Nella batteria di preriscaldamento si ha un riscaldamento sensibile (w = cost)no saturatoreLavatore adiabatico → umidificatore dell'aria

Batteria di post riscaldamento → l'aria arriva alle condizioni I di immissione

M → punto risultante di una miscelazione tra l'aria ricircolata e presa dall'esterno

Diagramma di Mollier: hphi=50%phi=100%

Facciamo un bilancio di primo principio:trascurabile|qM1| + |q2l| + mRIC lt1 + mA,RIN hE = mA,RINN hA + |qtl||qM1| + |q2l| = mA,RIN (hA-he) + |qtl|

CASO ESTIVO

tiWitA,phiA|qtl|mAIAmA,RIN

MmRICE

vaschetta per la raccolta d'acqua

Batteria di post-riscaldamentoraffreddamento con deumidificazione tramite una batteria alettata

Diagramma di Mollier:

s → a φ = 100%: cunt t = temperatura della batteria alettata

Facciamo un bilancio di primo principio:

lqtl+lqxl+mA,Rhe = lqvl+mA,Rha

lqvl = lqtl+lqxl+mA,R(he-ha)

= lqtl+mAI(hI-h1)+mA,R(he-hA)

Si puo pensare di aggiungere una zona di pre-raffreddamento:

ARIA 28°C → PRE RAFFREDDAMENTO 24°C → RAFFREDDAMENTO + DEUMIDIFICAZIONE 11°C → POST RISCALDAMENTO 15°C

Heat pipe = tubo di calore

Esempio: caso invernale

tA = 20°C    wA = 0.0072 kgv/kgas

te = -5°C    wE = 0.0015 kgv/kgas

ε = 0.9 = (w2-w1)/(ws-w1)

qs = -12 000 W

Σmvi = 2 kg/h

ti = 32°C

rinnovovo

m̈e = 1500 kg/h

hv = 2538.2 kJ/kgv → dalle tabelle

Per prima cosa bisogna fare uno schema d'impianto:

qT = qS + qL = -12000 + (2/3600) · 2538·10³ = -10590 W

qL = 1410 W

qT / Σmvi = -4550 kcal/kg → netto d'esercizio (per il metodo grafico)

stimo wI = 6.6 · 10^-3 kgv/kgas → prendo la wa e in inverno la diminuisco un po'

qs = m̈AI Cs (tA-tI)

cpa + wI cpv ≈ cpa + wA cpv → alternativa   Cs = 1018 J/kgK

m̈AI = qs / (Cs(tA-tI)) = 0.983 kg/s

Σmvi = m̈AI(wA-wI) → wI = 0.0066 kgv/kgas → (e non sono tornato uguale a quello che ho