Termodinamik Yazıları (On Thermodynamics) Taner Derbentli
Bu sayfada termodinamikle ilgili kısa yazılarımı bulacaksınız.
(On this page you will find short articles that I will write on thermodynamics)
Psikrometri Psychrometry
|
Psikrometri nemli havayı ve nemli havanın aracı akışkan olduğu hal değişimlerini ve süreçleri
inceleyen bilim dalıdır. Termodinamiğin konuları arasındadır. Makina mühendisleri için büyük
önem taşır, çünkü ısıtma, havalandırma, nemlendirme ve nem alma, makina mühendisliğini
(tesisat mühendisliğini) doğrudan ilgilendirir. Bu konu temel termodinamik dersinde genellikle
anlatılmaz, uygulamalı termodinamik veya termodinamik 2 dersine bırakılır. Nemli hava soluduğumuz havadır. Büyük oranda azot ve oksijenden oluşan kuru hava ile az miktarda su buharının bir karışımıdır. Kuru hava mükemmel bir gazdır, su buharı da karışım içindeki kısmi basıncı düşük olduğu için mükemmel gaz kabul edilebilir. Böylece nemli hava bir mükemmel gaz karışımı olarak ele alınır. Nemli havada, su buharının kuru havaya kütlesel oranı mutlak nem olarak bilinir ve sayısal olarak yüzde bir mertebesindedir. Karışımda su buharının kütlesi çok az olmakla birlikte, nemli havanın termodinamik özeliklerini, başta özgül entalpi olmak üzere önemli ölçüde etkiler. Örneğin kuru havayı bir sıcaklıktan diğer bir sıcaklığa ısıtmak için gerekli enerji, nemli havayı aynı sıcaklıklar arasında ısıtmak için gerekli olandan çok farklıdır. Nemli havanın özgül özelikleri genellikle birim kuru hava kütlesi başına gösterilir. Bunun nedeni doğal olarak kuru hava kütlesinin sabit, su buharı kütlesinin değişken olmasıdır. Nemli havayı tanımlayan bir başka özelik bağıl nemdir. Nemli havada su buharının kısmi basıncı, suyun o sıcaklıktaki doyma basıncından daha fazla olamaz. Eğer fazla ise bir miktar su buharı yoğuşur ve kısmi basınç o sıcaklıktaki doyma basıncına eşitlenir. Kışın pencerelerde veya otomobil camlarında su buharının yoğuşması bu nedenledir. Bağıl nem su buharının nemli havadaki kısmi basıncının, suyun o sıcaklıktaki doyma basıncına oranıdır. Sayısal olarak sıfır ile bir arasındadır. Yüzle çarpılarak yüzde olarak da gösterilebilir. Termo yazılarında denklem ve matematiksel anlatımlara yer verilmemektedir ama gerek mutlak gerekse bağıl nem ve bunlar arasındaki ilişki matematiksel bağıntılarla gösterilebilir. Bu bağıntılar tüm temel termodinamik kitaplarında verilmiştir. Konfor insanların rahat edebildikleri durumu tanımlar. İnsanlar genellikle sıcaklığın 20-24 oC arasında, bağıl nemin %40 ile %70 arasında olduğu durumlarda konforlu hissederler. İklimlendirme adını verdiğimiz bilim alanı da, insanları konforlu ortamlarda yaşatacak araçların tasarlanması ve bu araçlarla nemli havanın konfor koşullarına getirilmesi yöntemlerini konu eder. Psikrometri ve konfor üzerine yazılmış çok sayıda kitap olmakla birlikte benim en beğendiğim kitap, James Threlkeld’ in 1970 yılında Prentice Hall tarafından basılan Thermal Environmental Engineering adlı kitabıdır. (29 Ocak 2020) |
Psychrometry is the branch of science that examines the moist (humid) air and changes of state
and processes where moist air is the working fluid. It is among the topics that thermodynamics
deals with. It is important for mechanical engineers because heating, ventilating,
humidification and dehumidification are directly concerned with mechanical (air conditioning)
engineering. This topic is generally not included in the fundamental thermodynamics course,
it is left to the applied thermodynamics or thermodynamics 2 course. Moist air is the air that we breath. It is a mixture of dry air which is composed of mainly nitrogen and oxygen and water vapour to a smaller amount. Dry air is an ideal gas and since the partial pressure of water vapour in the mixture is very small, it may be considered an ideal gas also. Thus moist air may be traeted as an ideal gas mixture. The ratio of the mass of water vapour to the mass of dry air in the mixture is known as the absolute humidity and numericallly is on the order of one percent. Although the amount of water in the mixture is very small, it influences the specific enthalpy and other properties of the mixture to an important extent. For example the energy required to heat dry air from one temperature to another is quite different from heating the moist air between the same temperatures. The specific properties of moist air is generally expressed per unit mass of dry air. The reason for this is because the mass of dry air is constant where as the mass of water vapour may change. Another property that characterizes the moist air is the relative humidity. The partial pressure of the water vapour in moist air cannot be greater than the saturation pressure of water at the same temperature. If it is greater than the saturation pressure then some of the water vapour condenses and partial pressure is equalized to saturation pressure. The reason for water condensing on window panes or automobile windows in winter is due to this fact. Relative humidity is the ratio of partial pressure of water vapour in the moist air to the saturation pressure of water at the same temperature. Numerically it is between 0 and 1. It can be expressed as percentage if multiplied by 100. In thermo writings equations or mathematical expressions are not used. But the absolute and relative humidities and relation between them can be expressed as mathematical expressions. These expressions are given in all elementary thermodynamics books. Comfort refers to conditions under which humans feel comfortable. Humans generally feel comfortable when the temperature is between 20 oC and 24 oC, and the relative humidity is between 40% and 70%. Air conditioning engineering aims to design the devices which will enable the humans to live under comfort conditions and conditioning of moist air by these devices to satisfy the comfort conditions. There are many books written on psychrometry and comfort. But the book which I like most is Thermal Environmental Engineering, written by James L Threlkeld and published by Prentice Hall in 1970. (January 29, 2020) |