Mariangela Tripicchio, matricola 139119, lezione del 06/12/01, ora 14:30-16:30

 

IL CICLO FRIGORIFERO

 

La macchina frigorifera

Il ciclo frigorifero è una trasformazione termodinamica equivalente all’inverso del ciclo della macchina a vapore.

La macchina frigorifera (o macchina inversa) è un dispositivo che, utilizzando lavoro () esterno, assorbe calore () da una sorgente a bassa temperatura () trasferendolo in quantità maggiori ad una sorgente più calda ().

Il funzionamento della macchina frigorifera può essere schematicamente rappresentato nel seguente modo:

                                                                                                                                                                                                                                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il funzionamento di questo dispositivo si basa su variazioni continue di volume e pressione di una massa relativamente piccola di un particolare liquido detto “refrigerante” il quale, tramite un compressore, viene fatto passare prima in un condensatore e poi, tramite una valvola di laminazione, nell’evaporatore.

 

Prestazine termodinamica

 

La prestazione termodinamica si valuta con il rapporto:

.

Ho due tipi di h a seconda di come la macchina frigorifera viene utilizzata :

 

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·       

·       

Nel secondo caso parliamo di “pompa di calore” anche se formalmente non ci sono differenze con la macchina frigorifera. Dal punto di vista termodinamico, la stessa macchina rende di più se, invece di essere usata come macchina frigorifera, viene usata come pompa di calore.

Il vantaggio della macchina frigorifera usata per riscaldare è che ottengo una quantità di calore  di gran lunga maggiore rispetto al lavoro che spendo per ottenerlo; essa funziona quindi come un moltiplicatore di energia anche se comunque comporta dei costi notevoli. Per questo motivo la si utilizza principalmente nei grandi edifici pubblici nei quali essa è già prevista per uso estivo, infatti può essere usata d’estate per rinfrescare e in inverno per riscaldare.

Nel caso di grandi edifici pubblici, deve obbligatoriamente essere presente un impianto di areazione che fornisca almeno un ricambio d’aria all’ora pari al doppio del volume dell’ambiente stesso , ad esempio, se ho un ambiente di 200 si devono fornire 400 di aria all’ora.

 

Dimensionamento energetico

 

Sono i progettisti che devono occuparsi del dimensionamento energetico necessario alla macchina per svolgere correttamente la sua funzione ed apportare la giusta quantità di calore/ freddo senza incorrere in sovradimensionamento energetico come spesso accade se si lascia scegliere la macchina alle imprese che le forniscono. Esse infatti, per aumentare i loro profitti, installano impianti sovradimensionati che comunque svolgono il proprio compito, ma richiedono spese maggiori tra i costi di acquisto e di mantenimento: la macchina infatti lavora solo al 20% circa delle sue possibilità.

 

I fluidi frigorigeni

 

Le macchine frigorifere funzionano utilizzando vapore saturo. Il fluido usato è in stati fisici sotto la curva limite superiore ed è chiamato REFRIGERANTE.


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Sono frigorigeni i fluidi usati negli impianti frigorigeni e a pompa di calore.

I fluidi frigorigeni devono essere innocui per le persone e per l’ambiente; non devono aggredire chimicamente i componenti del ciclo; devono presentare nelle normali condizioni operative, un rapporto non troppo elevato tra le pressioni di condensazione ed evaporazione, per un minore consumo di energia per la compressione; devono avere, infine, alla temperatura di evaporazione, un valore particolarmente elevato di calore latente di cambiamento di fase, contemporaneamente deve essere basso il valore del volume specifico,in modo da diminuire la portata volumetrica per unità di flusso termico asportato.

L’acqua, pur presentando alcune caratteristiche tipiche dei fluidi refrigeranti quali: il fatto che sia ecologica ed abbia un costo esiguo, non è comunque adatta ad essere utilizzata come liquido refrigerante perchè:

-         non può scendere a temperature inferiori a 0°C;

-         evapora a temperature troppo alte a causa della differenza troppo grande tra  e ;

-         alle basse temperature il suo volume specifico è troppo elevato con pressioni di saturazione alquanto ridotte.

Per questi motivi, sono stati utilizzati come refrigeranti altri fluidi quali l’anidride carbonica, il propano e l’ammoniaca (quest’ultima ancora usata nelle nostre macchine frigorifere), che una temperatura di evaporazione e di solidificazione adatti a tale scopo.

Oggi comunque le sostanze più usate sono l’ammoniaca e i freons.

 

Ammoniaca (NH): il suo vantaggio è il costo molto conveniente, ma ha dei grossi difetti dal punto di vista igienico-ambientale:

-         è irritante per le vie respiratorie,

-         può diventare esplosiva se mischiata con ossigeno (O).

L’ammoniaca è molto usata nei grandi impianti. Nei piccoli impianti può essere usata solo se le macchine frigorifere sono esterne alla casa.

In questo tipo di impianto l’ammoniaca viene usata per riscaldare/ raffreddare l’acqua che viene successivamente fatta passare nell’ambiente tramite tubi. Lo svantaggio di questa soluzione è che si ha un grande dispendio di energia, ma non è possibile far passare direttamente l’ammoniaca nei tubi a causa della sua pericolosità.

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Freon: ultimamente per risolvere questo problema si è sostituita l’ammoniaca con la famiglia dei clorofluorocarburi (CFC) commercialmente detti FREON (il più famoso è l’F12) dalla Du Pont. I freon sono componenti organici a cui sono associati atomi di cloro e fluoro.

Il freon non si può considerare sicuro al 100%, ma rispetto all’ammoniaca non brucia, non scoppia e non irrita le vie respiratorie, ma la sua stabilità chimica lo rende indistruttibile e quando viene rilasciato nell’ambiente esso non si disfa, ma rimane tale.

Accumulandosi nell’ambiente, quindi, provoca seri danni.

Le principali fonti di freon nell’ambiente sono:

 

-         le macchine frigorifere difettose,

-         le bombolette spray che contengono CFC,

-         i frigoriferi per uso domestico quando questi vengono rottamati (quando vengono rottamate le macchine frigorifere industriali il freon viene recuperato e riutilizzato

 

I principali danni ambientali causate dal freon sono:

 

-         IL BUCO DELL’OZONO,

-         L’EFFETTO SERRA.

 

Il buco dell’ozono

 

L’ozono (O) è un gas presente nell’atmosfera che ha il compito di ridurre l’intensità delle radiazioni ultraviolette emanate dal sole.

Questa sostanza è composta da tre atomi di ossigeno. Esso si forma quando avviene una collisione tra un atomo di ossigeno ed una molecola di ossigeno; tramite un catalizzatore l’atomo si lega alla molecola con un particolare legame alquanto     debole detto “dativo”.

La funzione principale dell’ozono è, come precedentemente detto, quella di assorbire le radiazioni ultraviolette provenienti dal sole; esso funge quindi da filtro protettivo senza il quale non sarebbe possibile la vita sulla terra.

Il freon e in generale tutti i CFC, presenti in quantità sempre più massiccia e preoccupante nell’ambiente fin dagli anni ’70, disfano il legame già fragile dell’ozono, diminuendo la quantità di ozono e, di conseguenza, la sua capacità di filtraggio dei raggi UV. Ne consegue un rischio concreto per la vita sul nostro pianeta.

Nel 1985 si cominciò a prendere atto del gravissimo fenomeno denominato “buco dell’ozono”: alcuni scienziati notarono che al di sopra della calotta antartica lo strato di ozono era diminuito di circa il 40% e questa diradazione delle molecole di O tendeva e tende tutt’oggi ad aumentare.

Dalla metà degli anni ’90, è stata proibita la produzione di CFC; oggi si usano degli altri gas derivati dei CFC, quali gli idroclorofluorocarburi (HCFC) e gli idrofluorocarburi (HFC) che sono meno dannosi dei CFC ma non del tutto innocui.

 

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L’effetto serra

 

L’effetto serra è un fenomeno legato all’irraggiamento termico.

La terra riceve energia dal sole sotto forma di radiazioni elettromagnetiche (“onde corte” di lunghezza d’onda l relativamente piccola, che entrano a far parte degli ultravioletti), la assorbe e la trasforma in calore (di lunghezza d’onda l maggiore,rientranti nella banda degli infrarossi ), riflettendola poi di conseguenza.

Le radiazioni emanate dal sole riescono ad attraversare facilmente l’atmosfera grazie alla loro lunghezza d’onda che permette di attraversarla senza essere assorbite in modo considerevole. L’atmosfera, infatti, è costituita da gas che non assorbono, se non in piccole quantità, le onde corte, mentre intercetta quelle lunghe. Quando queste radiazioni arrivano sulla superficie terrestre (circa il 50% di quelle di partenza), vengono assorbite dal suolo e rilasciate gradualmente nell’ambiente sotto forma di calore, conferendo alla Terra un riscaldamento che va dal basso verso l’alto.

L’atmosfera, in questa situazione, si comporta come se fosse una serra: essa lascia passare tranquillamente le radiazioni solari ma non quelle termiche della terra intrappolandone il calore. Da qui nasce il termine “effetto serra”.

Questa situazione è provocata principalmente dal vapore acqueo e dall’anidride carbonica presenti nell’atmosfera. Con l’industrializzazione, la presenza nell’ambiente di anidride carbonica è sensibilmente aumentata. Ancora oggi è in aumento la quantità di gas inquinanti quali: l’anidride carbonica stessa, il metano, le anidridi solforose, il carbon fossile…

Tutte queste sostanze non fanno altro che aumentare la selettività dell’atmosfera, provocando un ulteriore innalzamento della temperatura media terrestre con conseguente innalzamento del livello del mare dovuto allo scioglimento delle calotte glaciali.

Come fenomeno, questo si può considerare meno grave del buco dell’ozono. La Terra ha sempre assistito a questi fenomeni ciclici di variazione del clima: l’intensa attività vulcanica delle origini del nostro pianeta ha provocato un innalzamento considerevole della temperatura. Dall’ultima glaciazione la Terra è andata via via riscaldandosi; l’unico problema, però, è che l’immissione di gas inquinanti ad opera dell’uomo, ha accelerato questo fenomeno. Fra circa 10000 anni ci sarà una nuova

 

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Lezione del06/12/01, ora 14:30-16:30

 

glaciazione.

 

Schema tecnologico della macchina frigorifera

 

La macchina frigorifera è composta da quattro sezioni:

-         due batterie raffreddate ad aria all’interno delle quali c’è una serpentina entro cui il fluido ;

-         una pompa che mantiene alta la pressione nel condensatore;

-         una valvola che regola l’evaporazione del fluido.

 

Il calore viene sottratto all’evaporatore (serbatoio freddo) ed espulso fuori dal condensatore (serbatoio caldo) che scalda l’ambiente. Per mantenere questa differenza di temperature devono essere presenti una pompa che fa circolare il fluido frigorigeno ed una valvola che mantenga una certa differenza di pressione δP.

Ogni componente di questo ciclo è un sistema aperto, ma collegati fra loro generano un sistema chiuso.

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Lezione del 06/12/01, ora 14:30-16:30

 

Il precedente diagramma è una rappresentazione schematica dei diversi passaggi :

-         1à2  il fluido si trova in 1 allo stato di vapore saturo secco e passa attraverso il compressore che ne aumenta la pressione tramite una trasformazione adiabatica reversibile. Ne consegue un aumento di temperatura del fluido. Il compressore funziona grazie all’intervento di lavoro esterno;

 

-         2à3  il fluido attraversa la serpentina nel condensatore; attraverso una trasformazione isobara cede calore (Q1) cominciando a raffreddarsi, mantenendo inalterata la pressione, fino a raggiungere lo stato di vapore saturo secco. A pressione costante, il vapore comincia a condensare e raggiunge il punto 3;

 

-         3à4  in questa fase il fluido arriva alla valvola di laminazione dove subisce una trasformazione mantenendo però la stessa entalpia (h1=h2). Diminuiscono la pressione e la temperatura mentre aumenta il suo volume;

 

-         4à1  il fluido passa dallo stato liquido a quello aeriforme quando passa nell’evaporatore. In questo caso subisce una trasformazione isobara ed isoterma. Qui  ritorna allo stato fisico iniziale grazie all’assorbimento di calore (Q2 ) fornito dal sistema.

 

Questo procedimento può essere spiegato anche tramite formule che descrivono i vari tipi di trasformazioni in rapporto alla variazione di entalpia nei singoli sistemi aperti:

-         1à2:  L=h1-h2

-         2à3:  Q1=h2-h3

-         3à4:  h1=h2

-         4à1:  Q2=h1-h4

 

Di conseguenza il rapporto tra i due salti di entalpia (rendimento energetico) sarà:

 

 

 

Diagrammi P-H dei fluidi frigorigeni

 

Le case produttrici di questi fluidi, per esempio la Du Pont, vendono i loro prodotti fornendone anche i relativi diagrammi P-H (grafici pressione-entalpia che espongono i dati caratteristici di questi fluidi).

Da questi grafici è possibile ricavare i valori dell’entalpia che corrisponde alle varie temperature e pressioni.

 

 

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Lezione del 06/12/01, ora 14:30-16:30

 

Ecco alcuni esempi di questi grafici:

 

 

 

Grafico P-H del Freon R12

 

 

 

 

 

 

Questo è il grafico rappresentante il comportamento del Freon R12 a temperature e pressioni differenti. Da questo posso immediatamente ricavare le quattro entalpie.

 

 

 

 

 

 

 

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Grafico P-H dell’ammoniaca

 

 

 

 

MISCELE DI ARIA E VAPORE D’ACQUA

 

Analizzando le miscele di aria e vapore acqueo, bisogna innanzitutto precisare che l’aria viene considerata come se fosse costituita da un unico componente, in quanto la composizione dell’aria è assunta costante. In essa sarà presente del vapore d’acqua, perché l’acqua stessa può essere in parte allo stato liquido e in parte allo stato gassoso (vapore).

Questa miscela, allo stato gassoso, si può considerare formata dall’unione di due gas ideali: aria e vapore d’acqua.

Dall’ipotesi di Dalton , ne deriva che: essendo gas perfetti, l’aria e l’acqua non si influenzano a vicenda.

Per effetto dell’evaporazione o condensazione dall’acqua, alla fase gassosa la miscela può presentarsi diversa; di conseguenza la massa di aria secca viene considerata costante. Per questo motivo le grandezze specifiche  vengono riferite all’unità di massa dell’aria secca e non a quella della miscela.

 

 

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Lezione del 06/12/01, ora 14:30-16:30

 

 

Saturazione

 

Se in un ambiente chiuso, in presenza di aria secca, poniamo un recipiente contenente acqua, mantenendo la pressione (P) e la temperatura (T) costanti, dopo un certo lasso di tempo notiamo che il livello dell’acqua nel contenitore è calato; una certa massa d’acqua, dunque, è evaporata nell’aria. Questo fenomeno continuerà fino a raggiungere un livello di stabilità, e quindi fino a rimanere costante.

 

Questo esperimento dimostra che, se si mettono a contatto, in un ambiente in cui la temperatura e la pressione siano costanti, aria secca e acqua allo stato liquido, questa evapora finché non si eguaglino la pressione parziale del vapore e la pressione di saturazione dell’acqua alla temperatura a cui si opera.

La quantità di vapore acqueo che ottengo è indipendente dalla quantità d’aria che ho nell’ambiente.

Quando l’acqua non evapora più, parliamo di saturazione e quindi di pressione di saturazione (PVS): ad ogni valore di P (pressione), corrisponde un dato valore T (temperatura). Le condizioni di saturazione legano in maniera indissolubile i valori di pressione e temperatura.

 

Umidità relativa e grado igrometrico (UR e φ)

 

All’interno di un’abitazione, di solito, non c’è una sufficiente quantità di vapore d’acqua in modo che si possa raggiungere la saturazione. Sostanzialmente, in un ambiente normale ci sarà MV<MVS dove:

-         MV corrisponde  alla massa del vapore presente

-         MVS corrisponde alla massa del vapore di saturazione.

Si ricava così la formula:

 

 

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Lezione del 06/12/01, ora 14:30-16:30

 

 

 

Dove:

UR = umidità relativa dell’ambiente, viene espressa in percentuale (es. 40%)

PV = pressione del vapore presente

PVS = pressione del vapore di saturazione

φ = grado igrometrico, valore compreso tra 0 e 1 (es. 0,40)

 

Il concetto fisico dei valori UR e φ è assolutamente lo stesso: entrambi indicano quanto l’aria sia vicina alla saturazione

 

 

Titolo X

 

L’UR si correla bene con quella che è la nostra sensazione di umidità, ma non è adatta come unità di misura nel calcolo termico. Per misurare l’umidità dell’aria, dunque, si usa una seconda grandezza: il TITOLO X.

Esso è definito come:

 

 

*         Titolo X =

 

 

X indica quanto vapore c’è nella miscela.

Questo titolo X  è il rapporto tra i pesi di diverse sostanze chimiche.

E’ importante ricordare che non esiste nessun legame tra il titolo X con il titolo dei vapori saturi. A differenza del titolo dei vapori saturi, il titolo X non è un numero puro e può anche essere maggiore di 1.

Il titolo è legato ad un rapporto di pressioni e non più di masse. E’ possibile così calcolare il titolo a partire dalle pressioni parziali di vapore ed aria secca.

 

 

Il titolo di saturazione XS è la grandezza che esprime qual è la quantità massima di acqua che può volatilizzarsi in una massa di aria secca. XS è quindi il titolo calcolato in condizioni di equilibrio tra aria ed acqua in presenza di acqua liquida. Esso dipende dalla pressione e dalla temperatura.

Posso reperire i valori del titolo di saturazione, riferiti alla pressione atmosferica in funzione della temperatura, su apposite tabelle.

In quella riportata di seguito sono citati alcuni valori dei parametri T, PS e XS della miscela di aria e vapore dove φ = 1 e P = 101.3 kPa:

 

 

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Temperatura dell’aria

T

Pressione di vapore dell’aria satura

Ps

Titolo di saturazione

X

°C

    mmHg                             KPa

gv/Kga

-25

      0,47                               0,06

0,38

-20

     0,756                             0,102

0,63

-19

     0,848                             0,113

0,7

-18

     0,938                             0,125

0,77

-17

     1,028                             0,137

0,85

-16

     1,125                             0,150

0,93

-15

     1,238                             0,165

1,01

-14

         1,358                             0,181

1,11

-13

     1,485                             0,198

1,22

-12

     1,628                             0,217

1,34

-11

     1,778                             0,237

1,46

-10

     1,943                             0,259

1,6

-9

     2,123                             0,283

1,75

-8

     2,318                             0,309

1,91

-7

     2,520                             0,336

2,08

-6

     2,753                             0,367

2,27

-5

      3,01                              0,400

2,49

-4

     3,270                             0,436

2,69

-3

     3,563                             0,475

2,94

-2

     3,870                             0,516

3,19

-1

     4,208                             0,561

3,47

0

     4,568                             0,609

3,78

1

     4,920                             0,656

4,07

2

     5,280                             0,704

4,37

3

     5,678                             0,757

4,7

4

     6,083                             0,811

5,03

5

     6,526                             0,870

5,4

6

     6,991                             0,932

5,79

7

     7,493                             0,999

6,21

8

     8,026                             1,070

6,65

9

     8,596                             1,146

7,13

10

     9,188                             1,225

7,63

11

     9,818                             1,309

8,15

 

 

-12-

 

Lezione del 06/12/01, ora 14:30-16:30

 

 

Temperatura dell’aria

T

Pressione di vapore dell’aria satura

Ps

Titolo di saturazione

X

°C

    mmHg                             KPa

gv/Kga

 

12

     10,493                                1,399

8,75

13

     11,206                                1,595

9,35

14

     11,963                                1,595

9,97

15

     12,759                                1,701

10,6

16

     13,599                                1,813

11,4

17

     14,491                                1,932

12,2

18

     15,444                                2,059

12,9

19

     16,441                                2,192

13,8

20

     17,484                                2,331

14,7

21

     18,602                                2,480

15,6

22

     19,779                                2,637

16,6

23

     21,017                                2,802

17,7

24

     22,300                                2,977

18,8

25

     23,702                                3,160

20

26

     25,150                                3,353

21,4

27

     26,672                                3,556

22,6

28

     28,285                                3,771

24

29

     29,965                                3,995

25,6

30

     31,784                                4,232

27,2

31

     33,618                                4,482

28,8

32

     35,575                                4,746

30,6

33

     37,638                                5,018

32,5

34

     39,806                                5,307

34,4

35

     42,078                                5,610

36,6

36

     44,449                                5,926

38,8

37

     46,954                                6,260

41,1

38

     49,572                                6,609

43,5

39

     51,317                                6,975

46

40

     55,198                                7,358

48,8

41

     58,197                                7,759

51,7

42

     61,355                                8,180

54,8

43

     64,640                                8,618

58

44

     68,098                                9,079       

61,3

45

     71,706                                9,560

65

46

     75,464                               10,061

68,9

47

     79,409                               10,587

72,8

48

     83,504                               11,133

77

49

     87,810                               11,707

81,5

 

 

-13-

Lezione del 06/12/01, ora 14:30-16:30

 

 

Temperatura dell’aria

T

   Pressione di vapore dell’aria satura

Ps

    Titolo di saturazione

X

°C

    mmHg                                 KPa      

gv/Kga

50

    92,288                               12,304

86,2

55

   117,715                              15,094

114

60

   149,037                              19,870

152

65

   187,050                              24,938  

204

70

   233,134                              31,082 

276

75

   288,398                              38,450

382

80

   354,239                              47,228

545

85

   432,553                              57,669

828

90

   524,525                              69,931

1400

95

   625,618                              83,409

3120

100

   759,812                             101,300

-

 

 

 

 

Relazione tra il grado igrometrico (φ) e il titolo X

 

Considerando l’aria e il vapore acqueo come due gas ideali, è possibile scrivere la equazione di stato dei gas perfetti riferita prima all’aria e poi al vapore acqueo:

 

per l’aria à PA V = MA RA T

 

per il vapore acqueo à PV V = MV RV T

 

Quindi:

 

 

 

  Di conseguenza, elidendosi a vicenda V e T,abbiamo:

 

Essendo:

 

 

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Lezione del 06/12/01, ora 14:30-16:30

 

Ro ha un valore fisso che è 8314 J/kmol

Segue che:

 

Dove il 29 e il 18 indicano rispettivamente le messe molari dell’aria e dell’acqua.

Di conseguenza trovo il valore di X:

 

 

Dalla definizione di grado igrometrico so che:

 

PV = φ PVS

Segue che:

 

PV + PA = PTOT

 

Per PTOT si intende la pressione atmosferica

Sostituendo i vari valori ottengo l’equazione:

 

 

X (PTOT – φ PVS) = 0.622 φ PVS

 

φ PVS (0.622 +X) = X PTOT

 

φ è quindi uguale a:

 

φ =

 

Questa equazione ci consente di passare dal grado igrometrico al titolo e viceversa.

Affinché si possa ricavare il grado igrometrico è necessario conoscere la pressione di saturazione PVS. Essa dipende dalla temperatura e si possono ricavare i suoi valori dalle apposite tabelle.

 

Confort termoigrometrico

 

Un ambiente, affinché abbia una buona qualità ambientale deve attenersi a determinate condizioni termoigrometriche; deve cioè assumere precisi valori di TP (temperatura di progetto) e di UR (umidità relativa).

 

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Lezione del 06/12/01, ora 14:30-16:30

 

Questi due valori sono interdipendenti: si può cioè avere la stessa condizione di confort a temperature ed umidità relative differenti.

Se ho un diagramma in cui sull’asse delle ascisse sia indicata la temperatura e su quello delle ordinate l’umidità relativa, a parità di confort ottengo delle linee di isoconfort .

Queste linee di isoconfort dipendono dall’ambiente: per esempio, in piscina avrò dei parametri diversi da una stazione ferroviaria.

Esistono due tipi di unità di misura per stabilire qual è la condizione di confort ideale:

 

·        MET - unità metabolica. 1 MET equivale al metabolismo di una persona a riposo (circa 200 W);

·        CLO  - unità di vestiario. E’ la resistenza termica tipica di una persona vestita normalmente (pantaloni, camicia a maniche lunghe, giacca e cravatta).

 

Questi parametri sono stati creati soprattutto per creare le condizioni igrometriche ideali sul posto di lavoro, in modo da massimizzare la produzione.

 

Calcolo dell’entalpia in una miscela di vapore ed aria

 

Per entalpia di una miscela di vapore ed aria si intende l’energia interna di una certa quantità della miscela stessa.

Quando calcoliamo l’entalpia specifica non la definiamo per l’unità di massa della miscela, ma per l’unità di massa dell’aria secca. Questo perché la massa di vapore d’acqua presente nella miscela può variare a seconda della quantità di vapore che condensa o di acqua che evapora.

L’entalpia specifica (J) può essere definita come:

 

 

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Lezione del 06/12/01, ora 14:30-16:30

 

 

Quindi:

 

dove hA equivale all’entalpia dell’aria secca, hV all’entalpia specifica del vapore e MV / MA al titolo X.

Segue perciò:

 

J = hA + X hV

 

 

 

hA =CPA t

 

-         CPA = calore specifico dell’aria a pressione costante (1 KJ/kg)

-         t = temperatura in gradi centigradi

 

hV = ro + CPV t

 

J = CPA t + X (ro + CPV t)

 

-         CPV = calore specifico del vapore acqueo (1.9 KJ/Kg)

-         ro = calore latente di vaporizzazione dell’acqua a 0° (2500 KJ/Kg)

 

Arrivo così all’equazione:

 

J = 1t + X (2500 + 1.9 t)

 

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Lezione del 06/12/01, ora 14:30-16:30

 

 

Questa equazione è il bilancio dell’energia del sistema.

 

 

Diagramma psicrometrico

 

 

Il diagramma psicrometrico serve ad individuare gli stati di equilibrio delle miscele di aria e vapore acqueo.

Su tale diagramma sono indicati tre assi che forniscono tre dati diversi:

 

 

·        asse X verticale situato sul margine destro à sono indicati i valori del titolo della miscela in gv/Kga;

·        asse T orizzontale à possiamo ricavare le temperature espresse in °C;

·        asse J diagonale sul margine sinistro à fornisce i valori dell’entalpia specifica in Kcal / Kgaria secca.

 

 

Le curve che compaiono su questo diagramma sono:

 

 

·        rette verticali à rette a temperatura costante

·        rette orizzontali à rette a titolo costante

·        rette perpendicolari all’asse J à rette ad entalpia specifica

·        curva che delimita superiormente il diagramma à detta curva di saturazione, rappresenta punti aventi grado igrometrico pari a 1. Al di sopra di questa curva non esistono stati fisici reali.

·        Rette inclinate à ci sono due tipi di rette oblique ad inclinazione diversa che indicano, le une il volume specifico costante, le altre sono rette di raffreddamento adiabatico.

 

 

Le proprietà che individuano lo stato fisico della miscela sono tre. La pressione, in questo tipo di diagramma, è stata fissata a 1 bar (pressione atmosferica); per questo motivo è possibile rappresentare gli stati di equilibrio della miscela con un diagramma a due coordinate.

 

Ecco un esempio di diagramma psicrometrico:

 

 

 

 

 

 

 

 

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Lezione del 06/12/01, ora 14:30-16:30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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