Teorie vlhkého vzduchu a úprava vlhkosti vzduchu při větrání (II)
Hustota vlhkého vzduchu a entalpie
Matematické vyjádření hustoty vlhkého vzduchu, entalpie a znázornění změn stavu vzduchu (při izobarických dějích) - psychrometrický diagram a mollierův h-x diagram s popisem základních os a dopočítávaných veličin.
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/kgs.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 (cA = 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 cV = 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:
| 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/kgA]
- měrná vlhkost x [g/kgA]
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 Qcit a celkového tepla Qcelk:
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
