محاولة فهم خريطة الرطوبة

دكتور صبرى سعيد

مشرف وإستشاري الهندسة الميكانيكية
إنضم
1 مايو 2009
المشاركات
3,807
مجموع الإعجابات
836
النقاط
0
تمثيل عمليات تكييف الهواء باستخدام


خريطة الهواء الرطب


(الخريطة السيكرومترية )


و العلاقات التي تحكم سلوكيات الهواء أثناء عمليات معالجته







تعريف المصطلحات المستخدمة في فهم عمليات تكييف الهواء و تمثيلها باستخدام خريطة الهواء الرطب :

· عملية تكييف الهواء air conditioning process : هي معالجة الهواء لإكسابه خواص تحقق راحة شاغلى المكان أو خواص تهيئ ظروف تساعد في تحسين انتاج مشغولات تفيد البشر في حياتهم اليومية مثل صناعات الغزل و النسج باستخدام خامات مختلفة ، انتاج الالكترونيات ، انتاج الأدوية ، انتاج الأغذية و حفظها ، ..... الخ
و تتكون عملية المعالجة من اجراءات processes و كل اجراء من حالات states و كل حالة تتحدد بخاصيتين معلومتين (two properties (or parameters.
· حالة الهواء state :
تتحدد بخاصيتين مثل درجة الحرارة الجافة و درجة الحرارة الرطبة ، أو درجة الحرارة الجافة و الرطوبة النسبية ، و يتم تمثيل الحالة بنقطة على الخريطة إحداثياها خاصتي الهواء المعلومتان .
· مسار تحول process في سلوكيات الهواء :
يتم إجبار الهواء ( المائع ) على اكتساب خواص متتالية (حالات متتالية ) حتي يصير مستقرا عند حالة بعينها تكون هي المراد الحصول عليها ،
فمثلا هواء درجة حرارته الجافة 95 د ف و رطوبته النسبية 35 % مطلوب تخفيض درجة حرارته إلي 72 د ف مع إكسابه رطوبة نسبية قدرها 50 % ،
و لكي يتم ذلك يتم اتخاذ مسار process قابل للتحكم ، لتغيير حالة الهواء من حالة الي حالة حتي نصل به الي الحالة المرغوبة ، و مجموع هذه التغيرات تشكّل مسار التحول : له بداية و له نهاية .

· مسار التخطي Bypass process : و هو ليس مسار تحول حيث تتسلل نسبة من الهواء المار في قسم ملف التبريد / التدفئة دون ان يلامس أسطح مكونات الملف ، و بالتالي تكون حالته الأولية هي نفسها حالته النهائية ، و بالتالي فهو قد تخطي الملف و تجاوزه و لم يكتسب أو يفقد أي من خواصه الي ان يلتقي بما يغير خواصه . و لكل ملف معامل تخطيBY PASS FACTOR يحدده صانع الملف من خلال تجاربه في المصنع على منتجاته لتطابق مواصفات المعهد الأمريكي للتبريد و التكييف ARI ، كما يحدد الهبوط في ضغط الهواء أثناء عبوره المسافات البينية بين زعانف ملف التبريد و مواسيره أو ملف التدفئة .

· عملية تكييف الهواءAIR CONDITIONING : هي مجموعة من مسارات التحول التي يسلكها الهواء جبريا ليتحول من حالة أولية إلي حالة أخري نهائية ، وتتم العملية من خلال منظومة SYSTEM تتكون من عناصر تسمي : معداتEQUIPMENT أو أجهزة INSTRUMENTS ولكل عنصر مهمة في تحقيق الغرض من المنظومة ، هذه العناصر هي : ملف التبريد أو المبخر، ملف تدفئة ، مرطِب ( جهاز تذرية ماء أو نفث بخار ماء ) ، مزيل رطوبة ( مجفف هواء ) ، حاكم تدفق ، صندوق خلط الهواء المتجدد و الهواء المرتجع ، و مجموع هذه العناصر اذا وضعت في حاوية سمينا الحاوية : وحدة تكييف الهواء ، و من هذه العمليات :

1- العمليةالبسيطةلتكييفالهواء صيفا التي تشمل نسبة هواء متجدد
2- عملية تكييف صيفي بسيطة مع وجود تخطي الهواء لملفالتبريد
3- عملية تكييف صيفي بسيطة مع وجود مرطّب ( معدة تذرية ماء ، او معدة توليد بخار ماء )
4- عملية تكييف صيفي بسيطة تشمل مسخن هواء و مرطب
5- عملية تكييف هواء مع معدة تجفيف (تخلص من الرطوبة )
6- عملية تكييف هواء حولية أي على مدار العام تشمل تبريد و تدفئة أو ما يعرف بالمضخة الحرارية

وفي البنود التالية سنحاول ان نربط الواقع الذي يحدث داخل وحدة معالجة الهواء سواء بالتبريد أو التدفئة فقط و بدون ترطيب ، أو مع الترطيب ، أو مع التجفيف أي ازالة الرطوبة ، مع ملاحظة أن الهواء في بداية تشغيل المكيف يكون له نفس خواص الهواء المتجدد فاذا تمت معالجته أصبحت له خواص الهواء المسترد او المرتجع او الراجع من الغرفة ( أي من الحيز المكيف ) الي وحدة تداول الهواء حيث يتم خلطه بهواء متجدد او استبداله بهواء متجدد بالكامل ، أو إعادة تدويره بدون معاجات اضافية سوي اعادة تبريده او تدفئته ليناسب الجو المريح المراد توفيره لشاغل المكان سواء كان عنصر بشري أو معدات ، أو منتج يتم انتاجه في ظروف خاصة . وهذه الرؤية ستجدها واضحة في شرح العمليات السيكرومترية التي سنتناولها هنا ، و هي محاولة لفهم العمليات السيكرومترية .

1- العمليه البسيطه لتكيف الهواء صيفا :
الشكل (1) يبين عملية تكيف صيفي بسيطه وتمثل حالات الهواء علي الخريطة كما يلي :
· النقطه (2) تمثل حاله الهواء الراجع (R.A) من الغرفة بعد استنفاذ مايحمله من عطاء حراري ( تبريدي ) ، اكتسبه بمروره على ملف التبريد في وحدة تداول الهواء ، بمروره في الغرفة أي ان خواصه هي نفس خواص ( حالة ) هواء الغرفه المكيفه
· وكذالك النقطة ( 2 ) هي النقطة ( 3 ) أي نفس حاله الهواء العادم EX.A الذي يتم سحبه من الغرفة لإحلال الهواء المتجدد مكانه ،
· النقطه (4) تمثل حالة الهواء الخارجي ( المتجدد FRESH AIR) ، والذي يستخدم لعمليه التهويه داخل المكان المكيف ويسمي O. A أو F.A ) )
· النقطه (5) تمثل حاله الهواء المخلوط المكون من الهواء الراجع والهواء الخارجي و هي عملية تتم داخل صندوق الخلط MIXING BOX الملحق بوحدة تداول الهواء ولهذا الصندوق فتحتان : أحدهما لاستقدام الهواء المتجدد و يتم التحكم في معدل تدفقه بواسطة حاكم تدفق حجمي يضبط يدويا او بمحرك .
· ، النقطه (6) تمثل حاله الهواء بعد مروره علي ملف التبريد أي بعد معالجته حراريا بتمريره على ملف التبريد و اعداده لدخول المكان المكييف أي تصير حالته ممثلة بالنقطة (1) ويسمي بهواء الامداد ( S.A ) ،
· وتكون الحاله (6) هي نفسها الحاله (1) في حالة عدم حدوث الانتقال الحراري الي الهواء المتدفق وهو يعبر مجاري الهواء ، و يتم تمثيلهما بنقطة واحدة هي ( 6 و 1 ) ، و لذلك يتم عزل مجاري الهواء بطبقة عزل حراري مناسب يمنع انتقال الحرارة من الوسط المحيط بالمجري الي الهواء البارد الذي يتدفق داخل المجري قادما من وحدة تداول الهواء (AHU OR PACKAGE UNIT سواء كانت هذه الوحدة منفصلة عن وحدة التكثيف أو جزء من وحدة مدمجة )

 
التعديل الأخير:

دكتور صبرى سعيد

مشرف وإستشاري الهندسة الميكانيكية
إنضم
1 مايو 2009
المشاركات
3,807
مجموع الإعجابات
836
النقاط
0
الآن الي رصد هذه الحالات أي النقاط على المخطط السيكرومتري ( خريطة الهواء الرطب ) :
· المسار ( 1 – 2 ) يمثل مجمل الحالات التي يمر بها الهواء المكيف بعد صبه في الغرفة و بالتالي يمكن تسميته بخط الغرفة ، و ببساطة شديدة الخط يشمل مجموعة محطات متقاربة لكل محطة خواصها الحرارية ، و ما يهمنا منها محطة القدوم ( 1 ) و محطة الوصول ( 2 ) ، و محطة الوصول هنا ستكون محطة مغادرة فيما بعد ، إذ تكون مهمة الهواء المعالج قد تمت و يستعد للعودة الي وحدة تداول الهواء حيث يتم معالجته مرة أخري و تعويضه عما فقده من طاقة تبريد ليستمر عطاؤه اثناء رحلته المكوكية بين الوحدة و الحيز المراد تكييفه ( الغرفة ) تماما مثل الحافلة يتم امدادها بالوقود حتي تستمر في توصيل الركاب
· الخط ( 5 – 6 ) يمثل الحالات التي يتعرض لها الهواء اثناء مروره خلال اقسام الوحدة من فلترة و تخفيض في درجة الحرارة و بالتالي زيادة عطاؤه الحراري ، و يسمي خط الوحدة
· وبمعلوميه حالتي التصميم للهواء الداخلي والخارجي ، ونسبه الخلط بينهما يمكن تعين حالة الهواء المخلوط قبيل ادخاله وحدة تداول الهواء
من المعادله التاليه:
[email protected] 5 = { OSA * OSA DBT @ 4 + RA *RA DBT @ 2 } / (OSA CFM + RA CFM ) , DEG. F.
و بمعلوميه الحمل الحراري المحسوس أي الحراره المحسوسه داخل المكان ( RSH ) ، و الحراره الكامنة RLH داخل المكان يمكن تعين معامل الحراره المحسوسه للمكان ( RSHF ) كما يلي :
RSHF = RSH / { RSH + RLH }
وكذالك بمعلوميه الحمل الحراري المحسوس داخل وحدة تداول الهواء أي الحراره المحسوسه للوحدة GSH ، و الحمل الكامن داخل الوحدة GLH فإنه يتم حساب معامل الحرارة المحسوسة للوحدة كما يلي :
GSHF = GSH / { GSH + GLH }


الآن يمكن تعين حاله هواء الامداد ( SA ) أي النقطة ( 5 ):
· ارسم خط يمثل امتداد لقيمة معامل الحرارة المحسوسة للمكان RSHF و ينطلق من تدريج خطوط الحرارة المحسوسة كخط أصلي
· ارسم خط يمثل امتداد لقيمة معامل الحرارة المحسوسة للوحدة GSHFو ينطلق من تدريج خطوط الحرارة المحسوسة كخط أصلي
ستلاحظ انهما يلتقيان خارج حدود الخريطة ، و هذا ليس محور اهتمامنا لكن اتبع الآتي للحصول على حالة هواء الإمداد :
· ارسم مواز لكل منهما: ينطلق الأول ، R L ، موازيا لخط معامل الحرارة المحسوسة للمكان من النقطة ( 2 ) ،
· و ينطلق الثاني ،C L ، موازيا لخط معامل الحرارة المحسوسة للوحدة من نقطة الخلط ( 5 )
· فتكون نقطة تلاقي الخطان هي النقطة التي تحدد حالة هواء الإمداد ( 6 ) التي تكون تجاوزا هي حالة الهواء الذي يصب بالمكان المراد تكييفه أي النقطة ( 1 )
. ( علما بأن تلاقي الخطين الأصليين لا يتم داخل الخريطه الا في حاله عدم انتقال الحرارة الي الهواء المكيف المتدفق داخل مجري الهواء أي عزل حراري تام لصفائح مجاري الهواء ) .
وواضح ان نقطة عمل الوحدة أي ملف التبريد لن يجاوز النقطة (1 ، 6 ) الا في حالة تجفيف الهواء اذ يكون المطلوب من الوحدة أن توقر طاقة تبريد قادرة على تسييل بخار الماء المحمول بين طيات جزيئات الهواء ، و هذا يقودنا للتعرف على نقطة تندي الملف ( الجهاز ) APARATUS DEW POINT .
ولتعين درجه حراري التندي الفعاله للملف ( ملف التبريد ) أي نقطة تندي الجهاز أي درجة الحرارة التي يتكثف عندها بخار الماء المتواجد في الهواء ، اي نقطة تجفيف الهواء اي التخلص مما يحمله من بخار ماء ( رطوبة ) ، نمد خط الملف علي استقامته حتي يلاقي خط التشبع في نقطه تكون هي ( ADP ) ،
و لك ان تلاحظ ظاهرة تكثف بخار الماء على جدار كوب به ماء مثلج غير متجمد ثم عند لحظة معينة تجد ان هذه القطرات بدأت تتحول الي سائل نتيجة ان درجة حرارة جدار الكوب قد صارت مساوية لدرجة حرارة التشبع لبخار الماء عند الضغط الجوي مما ترتب عليه سيلان بخار الماء على جدار الكوب .
هنا نستكمل الفائدة من استخدام الخريطة السيكرومترية بعد ان عرفنا خط التحولات في حالة الهواء المخلوط و خط تحولات الهواء المرتجع فان الفائدة التالية تتمثل في أن الحمل الحراري الكلي الأعظم ( لوحدة تداول الهواء ) GTH يساوي مجموع الحمل الكلي للمكان RTH مضافا اليه الحمل الكلي لهواء التهوية ( الهواء المتجدد أي الهواء الخارجي المسموح به أن يتدفق الي الوحدة بغرض الحفاظ على التنفس الجيد لشاغلي المكان ) ، OATH
· و تعبير الحمل الحراري الكلي للمكان يعني مجموع الحمل الحراري المحسوس مضافا اليه الحمل الحراري الكامن . و هذا يقودنا الي :


قوانين الاستفادة من خريطة الهواء الرطب


( العلاقات السيكرومترية ) :


· الحمل الحراري الكلي للغرفة ( الحيز / المكان ) :
RTH = RSH + RLH
· الحمل الحراري الكلي للهواء المتجدد ( الخارجي / هواء التهوية) :
OATH = OASH + OALH
· الحمل الحراري الكلي الأعظم للوحدة مقدرا بالوحدات الحرارية البريطانية خلال ساعة :
GTH = RTH + OATH
= GTSH + GTLH
· معدل تدفق هواء الإمداد مقدرا بالقدم المكعب في الدقيقة ، CFM ، بدلالة الإنثالبي لكل من هواء الغرفة hrm و هواء الإمداد hsaو كلاهما يقرأ من خريطة الهواء الرطب (الخريطة السيكرومترية ) :
CFM = RTH /( 4.5{ hrm - hsa } )
· معدل تدفق هواء الإمداد مقدرا بالقدم المكعب في الدقيقة ، CFM ، بدلالة درجات الحرارة لكل من هواء الغرفة trm و هواء الإمداد tsa ، و تقرأ من الخريطة بعد رسم خط الغرفة و خط الوحدة كما سبق و شرحنا في السطور السابقة :
CFM = RSH /( 1.1 { trm - tsa } )

· معدل تدفق هواء الإمداد msa مقدرا بالرطل هواء في خلال ساعة lb/hr محسوبا بدلالة الحمل الحراري الكلي و فرق الانثالبي لهواء الغرفة و هواء الخارجي يساوي :
msa = RTH / ( hrm - has )

· معدل توالد بخار الماء في الغرفة mw مقدرا بالرطل ماء في خلال ساعة محسوبا بدلالة كتلة هواء الإمداد msa ، أو بدلالة معدل تدفق هواء الإمداد CFMsa ، أو بدلالة معدل تولد الحرارة الكامنة في الغرفة RLH و يلاحظ ان الحرارة الكامنة مرتبطة بتواجد الرطوبة أو توالدها و تختلف قيمتها بنوعية نشاط شاغلي المكان :
Mw = msa ( w2 –w1 )
= 4.5 ( CFM ) (w2 –w1 )
= RLH /1060 , lb/hr

 
التعديل الأخير:

دكتور صبرى سعيد

مشرف وإستشاري الهندسة الميكانيكية
إنضم
1 مايو 2009
المشاركات
3,807
مجموع الإعجابات
836
النقاط
0
يرجي الربط بين الموضوع و المخطط المرفق و هو عبارة عن شكل تخطيطي للمنظومة التي تناولناها بالاضافة الي أن كل الحالات و المسارات ممثلة على خريطة الرطوبة في الملف المرفق
أرجو من الله ان أكون قد وفقت
و سنكمل قريبا ان شاء الله تعالي
 

المرفقات

  • sabry2.PNG
    sabry2.PNG
    27.6 KB · المشاهدات: 358
التعديل الأخير:

agordat1977

عضو جديد
إنضم
12 أكتوبر 2006
المشاركات
168
مجموع الإعجابات
26
النقاط
0
مية مية يا أستاذ و بارك الله فيك
 
إنضم
10 ديسمبر 2010
المشاركات
136
مجموع الإعجابات
2
النقاط
0
جزاك الله كل خير مهندس صبري على هذة المعلومات والشرح الاكثر من رائع

:77::77:

 

zanitty

عضو معروف
إنضم
3 يناير 2007
المشاركات
6,146
مجموع الإعجابات
1,599
النقاط
113
متميز كعادتك مهندس صبرى
 

nofal

عضو معروف
إنضم
12 مايو 2005
المشاركات
2,302
مجموع الإعجابات
101
النقاط
63
جزاك الله خيرا .
 

eng - mahmoud

عضو جديد
إنضم
17 يونيو 2009
المشاركات
1,108
مجموع الإعجابات
89
النقاط
0
والله معلومات رائعة من مهندس مبداع
شكرا يا بشمهندس صبرى على الموضوع ونتمنى المزيد
ربنا يبارك فى حضرتك
 

toktok66

عضو معروف
إنضم
21 يونيو 2009
المشاركات
1,336
مجموع الإعجابات
435
النقاط
83
جزاك الله خيرا
طيب ومعرفه الكلام ده كيف انه ممكن يساعدنا في تصميم الاحمال او التركيبات؟؟؟
 

drmady

عضو جديد
إنضم
5 أبريل 2010
المشاركات
863
مجموع الإعجابات
41
النقاط
0
جزاك الله خيرا
 

دكتور صبرى سعيد

مشرف وإستشاري الهندسة الميكانيكية
إنضم
1 مايو 2009
المشاركات
3,807
مجموع الإعجابات
836
النقاط
0
ان شاء الله ياهندسة الموضوع في بالي بس دعواتكم
 

دكتور صبرى سعيد

مشرف وإستشاري الهندسة الميكانيكية
إنضم
1 مايو 2009
المشاركات
3,807
مجموع الإعجابات
836
النقاط
0
اشكركم على المرور ودائما هذا من فضل الله تعالي
و نسألكم الدعاء في شهر البركة و الرحمة و العتق من النار جعلنا الله و اياكم من عتقائه من النار
 

wael nesim

عضو جديد
إنضم
12 أكتوبر 2011
المشاركات
630
مجموع الإعجابات
215
النقاط
0
الله ينور عليك يا بشمهندس صبرى
 

دكتور صبرى سعيد

مشرف وإستشاري الهندسة الميكانيكية
إنضم
1 مايو 2009
المشاركات
3,807
مجموع الإعجابات
836
النقاط
0
شكرا لمروركم الكريم و موفقون دائما
 
أعلى