واحد 2عمليات

آراسته – علي نوده

:حجم مباحث مورد بحث

( رطوبت ) تريبال(1•( خشك كردن 2•

)تريبال(( جذب سطحي 3•

)تريبال(( تبخير )مك كيب(4•( فيلتراسيون)مك 5•

كيب((تبلور)مك كيب( 6•

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 6

عمليات انتقال جرموقتي دو فاز بايكديگر تماس •

پيدا مي كنند ، بالفاصله به تعادل نمي رسند . سيستم به

مرور زمان در اثر نفوذ سازنده ها از يك فاز به فاز ديگر به تعادل نزديك ميشوند . لذا

جداسازي هرگز كامل نخواهد بود .

وجود سه فاز مختلف يعني گاز •– مايع – جامد امكان مجاور 6شدن دو فاز با يكديگر را در

صورت فراهم ميسازد :

( گاز – گاز :1• به جز در موارد استثنايي تمام •

گازها در اين حالت با يكديگر مخلوط ميشوند و لذا فرايند

امكان پذير نيست .

بسياري از عمليات مهندسي • درشيمي با مسئله تغيير غلظت

محلول ها و مخلوط ها سروكار دارند .

اين تغييرات الزاما توسط •واكنش هاي شيميايي صورت

نمي گيرد .اين عمليات بيشتر به جداسازي •

مخلوط ها به سازنده هاي آنها مربوط مي گردد .

غالبا“ قسمت اعظم هزينه هاي •يك فرايند صرف عمليات

جداسازي مي گردد .عمليات انتقال جرم بوسيله •

انتقال يك ماده به داخل ديگر در مقياس مولكولي مشخص

ميشوند .در عمليات انتقال جرم هيچ يك •

از دو فاز در حال تعادل حاوي تنها يك جز نخواهد بود .

1

( گاز جامد :3• Fractionalتصعيد جزء به جزء •

Sublimationاگر يك مخلوط متشكل از چند سازنده •

بطور نسبي تبخير شود ، بدون آنكه فاز مايعي پديد آيد ، بخارات حاصله و جامد

باقي مانده هريك حاوي كليه سازنده ها اما با غلظت هاي متفاوت خواهد بود .

Dryingخشك كردن •

اگر جامد از يك مايع فرار مرطوب شده •باشد و در مجاورت گاز خشك قرار بگيرد ، رطوبت موجود در آن خارج شده و بدرون

گاز نفوذ مي نمايد . اين عمل را خشك گويند .Desorptionكردن و يا گاهي دفع

Adsorptionجذب سطحي •

اگر نفوذ از فاز گاز به جامد صورت گيرد •اين عمل را جذب سطحي گويند .

: ( مايع – مايع4• Extractionاستخراج مايع •

عمليات جداسازي كه در آنها دو فاز •

نامحلول مايع بايكديگر تماس داده ميشوند تا يك جزء بين آنها انتقال يابند .

: ( گاز مايع2•تقطير : اگر كليه سازنده هاي يك •

سيستم در حال تعادل بين دو فاز توزيع شوند عمل را تقطير گويند .

در تقطير فاز گاز در اثر حرارت دادن فاز مايع توليد ميشود .

Gas Absorptionجذب گاز • اگر هر دو فاز محلول بوده و يك سازنده بين دو فاز توزيع گردد

. چنانچه انتقال از گاز به مايع باشد جذب گاز و در صورت انتقال

Strippingاز مايع به گاز دفع گاز گويند .

رطوبت دادن •Humidification

اگر فاز مايع فقط از يك جزء تشكيل شده باشد ولي فاز گاز دو يا چند سازنده اي باشد عمل را رطوبت

دادن گويند . 2

جداسازي فازها با • استفاده از غشا

نقش غشا ها جلوگيري از مخلوط •شدن دو فاز محلول در يكديگر

.است : عبور سازنده ها با گاز – گاز•

شدت گوناگون بسته به جرم مولكولي از غشا

: عبور از غشائي كه گاز ـ مايع•توانايي حل كردن يك جز محلول

را دارد . : جدا سازي از حالل مايع – مايع•

مايع و غشائئ كه بتواند فقط بلورهاي حل شده در حالل فوق را

از خود عبور دهد )دياليز( جداسازي حالل از محلول )اسمز(

عمليات مستقيم و غير مستقيم :•در عمليات مستقيم در اثر •

افزايش يا كاهش حرارت دو فاز از يك فاز اوليه بدست مي

آيند .مانند تقطير و....در عمليات غير مستقيم يك جسم •

خارجي به سيستم افزوده ميشود . مانند جذب گاز و...

( مايع – جامد : 5• Fractionalتبلور جز به جز•

Crystallization وقتي كليه سازنده ها در دو فاز نامحلول در تماس

بايكديگذ قرار بگيرند عمل را تبلور جزبه جز نامند .

استخراج با حالل •Leaching

جداسازي انتخابي يك سازنده از •يك مخلوط جامد توسط يك حالل مايع استخراج با حالل

ناميده ميشود . Adsorptionجذب سطحي •

نفوذ از مايع به سطح جامد را •

جذب سطحي گويند .

( جامد – جامد : 6•بدليل سرعت پايين انجام نمي •

شود .3

اصول طراحي :شدت جريانهاي مجاز :•در اعمال نيمه پيوسته و پاياا •

پيش مي آيد كه براساس آن سطح مقطع دستگاه محاسه مي

شود . انرژي هاي مورد نياز :•انرژي حرارتي و مكانيكي در •

عمليات انتقال جرم مورد استفاده قرار مي گيرد

واحد :•يك واحد عبارت است از يك •

وسيله و يا مجموعه اي از وسايل كه در آن دو فاز غير محلول در يكديگر در تماس مستقيم با هم

قرار ميدهند و در نتيجه انتقال جرم بين فازها بمنظور نزديك

كردن آنها بحالت تعادل صورت ميگيرد و سپس فازها بروش مكانيكي از هم جدا ميشوند .

در طراحي هر واحد مربوط به •عامل اصلي مي ر انتقال جرم چها

بايست تعيين گردد كه عبارتند از تعداد مراحل ايده آل•زمان الزم براي تماس فازها•شدت جريانهاي مجاز •انرژي مورد نياز• تعيين تعداد مراحل ايدهبراي •

آل الزم جهت جداسازي مشخصي بطور عمليات مرحله اي و يا معادل

آنها در يك عمل تماس پيوسته دانستن مشخصات تعادلي سيستم و موازنه هاي جرم ضروري خواهد

بود .زمان الزم در عمليات مرحله اي •

به بازده مرحله اي تماس دو فازمربوط ميشود .

در عمليات پيوسته تعيين كننده •حجم و يا طول دستگاه خواهد بود . 4

رطوبت دهي و رطوبت زدايي Humidification

تعاريف•دماي اشباع آدياباتيك•آنتالپي•اختالط دو جريان گاز•نمودار نم سنجي•رطوبت دهي•رطوبت زدايي•برج هاي خنك كن آب•برج هاي رطوبت افزا•چند مسئله•

تريبال (7فصل) •

:تعاريف رطوبت درصدي )درصد •

اشباع - درصد رطوبت مطلق ( :

• 100 Y / Ys• 100 Pa (P – Pas)/ Pas (P – Pa)

Csگرماي مرطوب : •گرماي الزم براي اينكه دماي •

واحد جرم گاز خشك و بخار همراه آن در فشار ثابت يك

درجه افزايش يابد .• Cs = Cb – YCa• Cs = 1 + 1.9 Y (Kj/KgK) W&A• Cb = گرماي ويژه گاز • Ca = گرماي ويژه مايع

Vhحجم مرطوب : •حجم اشغال شده توسط واحد جرم •

گاز خشك و بخار همراه آن مي باشد .

مقدمه :•فرايندهايي كه در اين فصل •

بررسي ميشود در باره انتقال جرم و انرژي بين فازهاست كه

در نتيجه تماس يك گاز با يك مايع خالص كه گاز در آن

نامحلول است روي مي دهد .Y رطوبت :•جرم بخار همراه با واحد جرم •

Yگاز خشك رطوبت و رطوبت مطلق •

نيز به آن مي گويند .گراونر• Y= Ma.Pa / Mb(P – Pa)

Pفشار كل • فشار جزئي بخار در گاز

PaYsرطوبت اشباع : •رطوبت يك گاز وقتي از بخارآب •

سير شده باشد . 1

تعاريف :(Tw:)دماي حباب تر •دماي حباب خيس عبارتست از •

دماي غير تعادلي و پايايي كه جرم كوچكي از مايعي كه در شرايط

آدياباتيك در معرض جريان پيوسته گازي قرار دارد به آن مي رسد .

وقتي جريان گاز سير نشده اي از •روي سطح يك مايع عبور كند

رطوبت آن گاز در اثر تبخير مايع افزايش مي يابد . دماي مايع كمتر از دماي گاز ميشود و گرما از گاز به مايع منتقل ميشود . در حالت تعادل انتقال گرما از گاز به مايع

دقيقا با سرعت جذب گرماي مايع برابري مي كند .و گفته ميشود

مايع داراي دماي تر مخزن است .• Tg – Tw = lw (Ys – Y )/ (hg/Ky)

•Kyضريب انتقال جرم : •Hg ضريب انتقال حرارت :

نقطه شبنم :•دمايي كه تا آن دما اگر گاز در •

رطوبت ثابت خنك شود با بخاراشباع مي شود .

رطوبت نسبي درصدي •)اشباع نسبي(

• RH• = ( P / Psat ) *100

فشار جزئئ بخار در گاز • فشار بخار در گاز

اشباع

=

2

دماي اشباع آدياباتيك : بر قرار Cs = h/Kyاگر رابطه •

باشد ، دماي سير شده آدياباتيك برابر با دماي تر مخزن است .

اين در حاليستكه براي بيشتر سيستم هاي آب و هوا وجود

دارد . به h / (Ky . Cs) = bنسبت •

نسبت نم سنجي معروف است b = 1 سيستم آب و هوا ايو بر

رابطه لوئيس گفته ميشود . hg/Ky = 950 مقدار تقريبي •

j/kg

اگر گاز از روي مايع طوري عبور •كند كه زمان تماس بين آنها كافي

باشد يا بر روي گاز پاشيده شود تا تعادل تثبيت گردد . گاز سير مي

شود و هر دو فاز داراي دماي يكسان ميشود . در سيستمي كه از

نظر گرمايي نا رسانا باشد مقدار كل گرماي محسوس به اندازه

گرماي نهان تبخير مايع تبخير شده كاهش مي يابد .در اثر تداوم عبور گاز ، دماي مايع به تدريج به دماي تعادل مي رسد كه چنين دمايي را دمايي را دماي سير شده آدياباتيك

مي نامند .مكانيسم تحول حباب مرطوب در •

اساس بتا مكانيسم فرايند اشباع آدياباتيك يكي است بجز آنكه در

تحول حباب مرطوب رطوبت مخلوط گاز در حين تحول تغيير نمي

كند .

• Ys – Y = (lw / Cs)(T – Tas)

3

آنتالپيانرژي داخلي يك ماده ، عبارت است از •

كل انرژي موجود در ماده است كه در اثر جنبش و ااستقرار نسبي اتمها و مولكولهاي سازنده آن ماده حاصل ميشود . مقدار آنتالپي يك ماده نا

معلوم است اما با انتخاب يك مرجع مناسب و با فرض آنكه آنتالپي سيستم

در آن حالت برلبر صفر باشد آنتالپي نسبي در شرايط ديگر را ميتوان

محاسبه كرد . براي مشخص كردن حالت مرجع بايد دما و فشار و حالت

ماده تعيين شود . در جدول بخار آب آنتالپي هاي نسبي در •

مقايسه با آنتالپي اين ماده به حالت مايه از صفر درجه سليسيوس ودر

تحت فشار بخار آن در دماي مذكور داده شده است .

فاصله عمودي بين منحنيهاي نشانگر •گرماي تبخير ميباشد.

**

A

B

C

D

E

H

TgT0

4

در فشار پايين كه معموال عمل مرطوب سازي صورت ميگيرد ،

بجاي عمل بر روي خط فشار مي توان بر روي خط Aثابت

با تقريب عمل ’Aفشار ثابت نمود .

Hv = Ca ( Tg – T0) + l edH = Cb (Tg – T0) +Y [ Ca (Tg – T0) +l ] +

Cs(Tg – T0) + Y l آنتالپي يك مخلوط را ميتوان با

افزايش دما در رطوبت ثابت يا افزايش رطوبت در دماي ثابت

باالبرد .

تغيير آنتالپي بين دو حالت مانند • را ميتوان برابر تفاضل A,Dنقاط

عرض هاي نقاط مذكور در نظر گرفت :

• Hd – Hc =گرماي ملموس مايع • Hc – Hb = گرماي نهان تبخير • Hb – Ha = گرماي ملموس بخار

آنتالپي يك مخلوط گاز و بخار برابر •با مجموع آنتالپي هاي گازو بخار

موجود در مخلوط است . مخلوطي از گاز خشك به جرم •

را Yواحد و بخار همراه آن به جرم در نظر Tgدر دماي حباب خشك

مي گيريم . • Ha = Hg + Yhv• Hg = Cb(Tg – T0)• Hv = Ca(Tg – Tb) + Cal(Tc – T0 ) + l

bc 5

اختالط دو جريان گاز مرطوب : Y1,Y2اختالط دو گاز با رطوبت هاي •

H1,H2 آنتالپي هاي T1,T2دماهاي را در نظر ميگيريم .

آنتالپي Tگاز مخلوط داراي دماي •H و رطوبت Y. ميباشد

جرم گاز خشك گازهاي مورد نظر • ميباشند .m1,m2,mبه ترتيب

• M = m1+m2• m1Y1+m2Y2 = mY• M1(Y – Y1) = m2(Y-Y2)

روي خط مستقيمي mنقطه •( T1,Y1) , (T2,Y2)است كه دو نقطه

را به هم متصل مي سازد . و داراي ميباشد .Yرطوبت

Y = (m1Y1+m2Y2)/(m1+m2)

6

7

: رطوبت دهي به a براي حركت از نقطه •

:bنقطه يا cگرم كردن با هيتر تا نقطه •

f مرطوب كردن با كولر آب تا •

h يا dنقطه bگرم كردن با هيتر تا نقطه • (2 راه • با هيتر eگرم كردن تا نقطه •bسرد كردن با كولر تا نقطه •

روشهاي زير را مي توان براي •افزايش رطوبت گاز بكار برد :

بخار زنده ممكن است مستقيما •به مقدار الزم اضافه شود )كمي

دما باال مي رود ( آب را ميتوان با سرعت جريان •

كافي در گاز پخش كرد تا تبخير آن رطوبت الزم را بدهد . )دماي

گاز پايين مي آيد (گاز را مي توان با جريان گازي •

كه داراي رطوبت بيشتر است مخلوط كرد .

گاز را ميتوان ا آبدر تماس قرار •داد كه فقط قسمتي از مايع

تبخير گردد .)عمل تبخير وقتي صورت مي •

گيرد كه دماي آب باالتر از شبنم هوا باشد (.

a

b

c

d

e

Y

T

F

h

8

: رطوبت زدايي به b براي حركت از نقطه •

:aنقطه سرد كردن با كندانسور از •

d, cمسير aگرم كردن با هيتر تا نقطه •

روشهاي زير را مي توان براي •كاهش رطوبت گاز بكار برد :

هوا را ميتوان با يك سطح سرد •كه ممكن است مايع و يا جامد

باشد در تماس قرار داد و رطوبت زدايي كرد . اگر دماس

سطح پايين تر از نقطه شبنم گاز باشد ميعان صورت ميگيرد و

دماي گاز پايين مي آيد . دماي سطح شروع به باال رفتن مي كند

زيرا گرماي نهان و محسوس از هوا به سطح منتقل ميشود .

معموال دما و رطوبت در مدت وقوع فرايند با هم همزمان

كاهش مي يابد . هواي مجاور و در تماس با سطح تا پايينتر از

نقطه شبنم سرد ميشود و بنابراين پيش از اين كه هواي

دورتر فرصت سرد شدن داشته باشد ميعان بخار صورت ميگيرد .

رطوبت را با متراكم كردن هوا •نيز مي توان كاهش داد . در مدت تراكم فشار جزئئ بخار

افزايش مي يابد و به محض اينكه به فشار بخار اشباع رسيد ميعان

صورت مي گيرد .

a

bd

Y

T

C

9

Coolingبرج هاي خنك كن آب :Tower

حد دمايي كه آب مي تواند •حباب مرطوب دمايسردشود

است هوا در هنگام وروددر پايين برج :•دما هوا ميتواند بيشتر از دماي ( 1•

آب باشد ، اما آب خنك ميشود زيرا دماي سطح مشترك بيشتر از

رطوبت در توده گاز است و در نتيجه نيروي محركي براي انتقال

جرم بخار آب وجود دارد . ( اگر دماي هواي ورودي كمتر از 2•

دماي آب خروجي باشد . شيب ها هم شكلند اما انتقال گرماي

محسوس كمتري در فيلم گاز وجود دارد .

در تمام حالت ها دما در فصل •مشترك بايد بيشتر از دما ي حباب

خيس باشد زيرا اگر برابر باشد تمام گرماي تبخير از گاز گرفته

ميشود و شيب دمايي در آب وجود ندارد و آب خنك نمي شود .

عمل خنك كردن با انتقال گرما ي • محسوس و همچنين سرمايش

تبخيري صورت ميگيرد كه گرماي محسوس آب مقدار گرماي نهان

تبخير را تا مين مي كند در مقياس بزرگ هوا و آب در •

برج خنك كن به طور ناهمسو در تماس با يكديگر قرار مي گيرند ،

ممكن است در برج از وزش طبيعي يا وزش مكانيكي استفاده شود . آب از باال به پايين روي يك

سري تخته هاي چوبي كه سطح تماس بزرگي ايجاد مي كند مي ريزد و آشفتگي بيشتري در مايع

ايجاد ميشود . هوا در حين باال رفتن گرما و رطوبت مي گيرد .

در برج خنك كن دماي مايع پايين •مي آيد و دما و رطوبت گاز

افزايش مي يابد و عمل آن شبيه يك دستگاه رطوبت افزايي به

هوا است .آنتالپي جريان هوا ثابت نمي ماند •

زيرا دماي مايع در باالي برج سريع عوض مي شود .

10

KJ/Kg آنتالپي ))Cدما ••30 10•40 15•60 20•80 25•100 30•130 35•170 40•220 45•280 50•470 60خط كاركرد برج :•خط كاركرد برج خطي است با •

( مي Tl1,Hg1كه از )LCl/Gشيب را قطع Tl2گذرد و خط افقي

ميكند .

در باالي برج :•گرماي انتقال يافته از آب به فصل •

مشترك براي گرمايش هوا و تامين گرماي تبخير بكار مي رود .

گرچه سرمايش آب بر اثر تبخير •خيلي بيشتر از سرمايش ناشي از

انتقال گرماي محسوس به هواست ولي دماي گاز خروجي معموال چند درجه كمتر از دماي

آب ورودي است . :منحني تعادل•منحني تعادل در برج هاي خنك كن •

در منحني نم RH = 100آب منحني سنجي آب است . كه داده هاي

تعادلي آن به شرح مقابل وبصورت ثابت در فشار نرمال

داده شده است :• Hg(sat) = Cs.Tg+Ys.l0 • Cs = (1005+1884Y) J/Kg 11

ارتفاع برج خنك كن :•

dH Ky a Z Z• Hi – H G htg

اگر بتوان تمام مقاومت در •مقابل انتقال گرما و جرم را

در فاز گاز حساب كرد :

• dH Ky.a.Z Z• H* - H G Htog

•G سرعت جرمي گاز•Kyضريب انتقال جرم •.a سطح مشترك در واحد

حجم ستون•Hi آنتالپي گاز در سطح

مشترك•Hآنتالپي گاز در حال تعادل *•Ntgتعداد واحدهاي انتقال •Htgارتفاع هر واحد انتقال •L سرعت جرمي مايع

Hg

Tl

Tl1,Hg1

Tl2,Hg2

Ntg = = =

Ntog = = =

12

روش كار :• Tl1,Tl2 در دماهاي مختلف بين •

خطوط عمودي رسم مينماييم هر و Hكجا خط تبادل را قطع كرد

هر كجا خط تعادل را قطع نمود H خواهد بود . سپس *H*-H را

محاسبه و عكس آن را نيز محاسبه ميكنيم . منحني را بر

رسم كرده و سطح زير Hحسب منحني را محاسبه ميكنيم .

• T H H* 1/(H*-H)

H

H*

T

13

برج هاي رطوبت افزا :[(Y2-Y1)/(Yas-Y1)]=1 – e (-Ky.a.z/G)

اگر كار اصلي برج اين باشد كه •جرياني از هواي مرطوب توليد

نمايد ، الزم نيست دماي نهايي مايع مشخص باشد ، اما رطوبت گاز

خروجي از باالي برج بايد به جاي آن داده شود . بنابراين در طراحي يك برج رطوبت افزايي الزم است

دما و آنتالپي و سرانجام رطوبت گاز خروجي از برج محاسبه مي

شوند .در يك دستگاه رطوبت افزا كه در •

آن كمبود آب فقط بخش كوچكي از كل مايع در گردش را تشكيل

ميدهد . دماي آن به طرف دماي نزديك Tasسير شده آدياباتيك

ميشود و ثابت باقي مي ماند و بنابراين گراديان دما وجود ندارد . گاز در تماس با سطح مايع تقريبا

Hsسير شده و داراي رطوبت است .

• -G.dY = Ky.a.dZ(Y – Yas)• Ln[(Yas – Y1)/(Yas – Y2)]= Ky.a.Z/G

GY1

Y2

Tg1

Tg2

Tas

Tas

L 14

Tg2 Tg1Tas

Yas

•Y1

و رطوبت C درجه 83 (هوا در5•چند مسئله : و فشار اتمسفر با آب 0.03مطلق

در دماي اشباع آدياباتيك مجاور ميشود . در نتيجه مخلوط مرطوب

% اشباع مي 90و سرد شده و به رسد . دما و رطوبت نهايي هوا

چيست ؟( در يك خشك كن به هواي 6•

بخار آب در هر 0.005Kgمحتوي 325kكيلو گرم هواي خشك تا دماي

گرما داده ميشود و سپس هوا به سيني هاي پايين فرستاده ميشود و

% 60از سيني هاي مذكور با رطوبت نسبي خارج مي گردد و

گرم و از روي 325Kدوباره تا سيني هاي ديگري عبور داده

% رطوبت 60ميشود و دوباره با نسبي خارج ميشود . اين عمل دوباره براي سيني هاي سوم و

چهارم تكرار ميشود و هوا از خشك كن خارج ميشود . به فرض اينكه

مواد روي هر سيني به دماي تر مخزن برسد و از گرماي تلف شده

خشك كن صرف نظر شود تعيين نماييد :

الف ( دماي مواد روي هر سيني•ب ( مقدار آب گرفته شده بر •

5m3/s در صورتيكه Kg/Sحسب هواي مرطوب از خشك كن خارج

شود ؟ج(دمايي كه هواي ورودي بايد •

داشته باشد تا خشك كن در يك مرحله كار كند ؟

( در مخلوط بخار بنزن و گاز 1•نيتروژن در فشار كل

800mmHg 60 و دمايF فشار 100mmHgجزئئ بنزن برابر

مي باشد . رطوبت بنزن را حساب كنيد .

و بنزن در b( مخلوطي از گاز 2•فشار اتمسفر و دماي

50C بصورت اشباعميباشد .رطوبت مطلق را

Bبدست آوريد در صورتيكه گاز نيتروژن باشد ؟ درصورتيكه دي

اكسيد كربن باشد ؟( براي مخلوطي از هوا و بخار 3•

65Cآب به دماي حباب خشك 35Cدماي حباب مرطوب

بدست آورده اند . فشار كل 1atm رطوبت هوا را محاسبه كنيد .

داراي 310K(هواي نم دار 4• است . اگر 300Kدماي ترمخزن

گرماي KN/m2 305درفشاركل كلوين 300نهان تبخير آب در

باشد رطوبت 2440Kj/Kgبرلبر هوا و رطوبت نسبي درصدي را

تخمين بزنيد .

15

•0.26Kg/m2.s است . تمام مقومت در مقابل انتقال گرما و جرم را

ممكن است در فاز گاز فرض كرد را برابر Ky.aو حاصلضرب 0.24Kg/m3.s . در نظر گرفت

ارتفاع مواد پركننده چقدر خواهد بود ؟

( يك مخزن پاششي افقي همرا 10•ه با گردش آب را جهت مرطوب

ساختن و سرد كردن آدياباتيك هوا بكار مي برند . قسمت فعال

طول و سطح مقطع 2m2مخزن ميباشد . هوا با شدت 2m2آن نيز در دماي حباب 3.5m3/sجريان سرد 0.017 و رطوبت 65Cخشك

42Cو مرطوب شده و به دماي مي رسد . اگر يك مخزن پاششي

ديگر راكه مطابق مخزن اول عمل ميكند به دنبال آن قرار دهيم

شرايط هواي خروجي چه خواهد شد ؟

( در يك سيستم تهويه مطبوع 7•1Kg/s 350 هوايK درصد 10 با

هواي 5Kg/sرطوبت نسبي با درصد رطوبت 30 كلوين با 300

نسبس مخلوط ميشوند رطوبت و دماي مخلوط چقدر است ؟

كلوين با رطوبت 300( هواي 8•نسبي

را در دو مرحله حرارت 20% ميدهند و دربين دو مرحله آن را سير ميكنند تا به رطوبت نسبي

درصد برسد ، باالخره جريان 90كلوين و 320نهايي داراي دماي

درصد 20رطوبت نسبي ميشود . رطوبت جريان خروجي

و شرايط در انتهاي هر مرحله راتعيين كنيد ؟

( قرار است آب به كمك جريان 9• كلوين با 293نا همسوي هواي

328 درصد از 20رطوبت نسبي كلوين خنك شود . 293كلوين تا

0.68m3/m2.sسرعت جريان هوا و سرعت جريان آب

16

حل :•• 1) =================• Pa =100 , Pb=700 mmHg• Y = (100*78.05)/(700*28.08)• Y = 0.398• 2) =================• Pa(sat)at 50 = 275 mmHg• Y1 = (275*78)/[(760-275)*28]• Y1 = 1.579• Y2 = (275*78)/[(760-275)*44]• Y2 = 1.005• 3) =================• w at 35C = 2419300 J• Y = 0.0365• Hg/Ky= 950 J/Kg• Tg – Tw = (w(Ys – Y))/(hg/Kt\y)• 65-35 = 2419300(0.0365-Y)/950• Y = 0.0247

RH:20%, T=13C ( هوا باشرايط11•را مي خواهيم به هوايي با شرايط

RH:40% , T = 21C تبديل نماييم شرايط كار به چه نحو خواهد

بود ؟ هواي 1416m3/hr(چنانچه 12•

T=60C , Rh=30% 850 را باm3/hr T=32C , Tw = 21هوا با شرايط

مخلوط نماييم . مشخصات نهايي هوا چه خواهد بود ؟

•13)1000 m3/s I هوايي كه داراي مي Rh=80%,T=40Cشرايط

باشد . در درجه حرارت ثابت % آب 35آنقدر فشرده ميشود كه

خود را از دست بدهد . فشار نهايي چقدر است ؟

( درجه حرارت آب يك كولر 14• است و درجه حرارت 24Cآبي

است اين كولر اگر 36Cروز هوا % باشد.تا 70هواي خروجي از آن

چه ميزان مي تواند هوا را خنك كند ؟ 17

• 6 ) T=325K,Y=0.005 شرايط هواي اوليه •

Raw1)T = 301K , Y=0.015 ,Ts=296KRaw2)T = 308K , Y=0.022 ,Ts=301KRaw3)T = 312K , Y=0.027 , Ts=305KRaw4)T = 315K , Y=0.032 , Ts=307K

307و305و301و296پس دماي روي سيني ها ميباشد .

0.027 =0.005-0.032افزايش رطوبت : هواي كه سيستم را ترك مي كند داراي دماي

% است .60كلوين و رطوبت نسبي 315 m3/kg 0.893حجم ويژه هواي خشك :

m3/kg 0.968حجم ويژه هواي سيرشده : Vh=0.6(0.968-0.893)+0.893 = 0.938

جرم هوايي كه از خشك كن عبور مي كند 5/0.938 =5.33 kg/s

جرم هواي خشك خروجي از خشك كن x=X/(1+X) =0.32/1.32=0.0315.33*(1-0.031)=5.16 kg/s

0.139 = 0.027*5.16جرم آب تبخير شده kg/s

ج ( هوا بايد طوري گرم شود كه دمي اشباع با 307 تامين شود محل تالقي خط 307

كلوين 380 دما 0.005رطوبت

• 4 )• Psat at 300K = 3.6 KN/m2• Psat at 310K = 6.33 KN/m2• Ys = 3.6*18/[(105-3.6)*29]= 0.022• Ys – Y = (1/)(T – Tas)• 0.022 – Y = (1/2440)*(310-300)• Y = 0.018• Y= [P/(Pt – P)]*[Mw/Ma]• 0.018 = [P/(105 – P)]*[18/29]• P = 2.959 KN/m2• RH =( 2.959/6.33 )*100 = 46%• 5 ) ==================

خط اشباع آدياباتيك كه از اين نقطه مي • درجه 40گذرد داراي دما اشباع

سلسيوس ميباشد كه همان دما آب مي % اشباع 90باشد . در روي اين منحني

درجه و رطوبت مطلق 41.5در دماي حاصل ميشود .0.0485

18

• 7 )• T1= 350K , RH=10,Y1=0.043• T2= 300K , RH=30,Y2=0.0065• M1Y1+M2Y2=MY• Y= 0.0125

را به 2و1محل تالقي خطي كه نقاط • در Y=0.0125هم متصل مينمايد با خط

خواهد بود .T=309Kدماي • 8) ===================

سير 292Kباشد هوا در Y=0.014وقتي •كلوين داراي رطوبت 293ميشود ودر

% خواهد بود . خط خنك 90نسبي با 293كنندگي آدياباتيك مربوط به

318 در دماي 0.0045خط رطوبت همديگر را قطع ميكنند . پس :

– سير كردن تا 318گرما دادن تا • و گرما 0.014و رطوبت 294.5دماي

كلوين مراحل كار خواهد 320دادن تا بود .

19

• 9)• Hg1=(1005+1884Y1)(T-273)+Y1• Y1=0.003 , =2495kj/kg ,T=293• Hg1 = 27.685 kj/kg• Vh=0.83+(0.86-0.83)*0.003=0.83• L = 0.68/0.83 = 0.819• L.Cl/G = 1.33 شيب خط تبادل

1.33( خطي باشيب 293,27.68از )• را قطع T=328رسم ميگردد تا خط

Hg=76.5كند خطوطي 328 تا 293 از دماي •

* را H ,Hعمدي رسم ميكنيم و مقادير ( را H*-H/)1محاسبه و منحني

رسم ميكنيم و سطح زير Hبرحسب منحني آن را حساب ميكنيم كه

ميگردد . 0.648

12)====================Vh1=0.87+0.3(0.96-0.87)=0.897Vh2=0.86+0.5(0.93-0.86)=0.895M1=14160/0.897=1578Kg/hr ,Mw=74KgM2=850/0.895 =

950Kg/hr ,Mw2=11.4KgY=(74+11.4)/(1578+950) = 0.033

تالقي اين خط با خطي كه دو نقطه را بهم وصل

RH=45 , T=45مينمايد . 13) ====================Y1=0.04 , Y2 =0.65*0.04=0.02655/(P-55)*18/29=0.026 P=1258mmHg

• T H H* 1/(H*-H)• 293 27.7 57.7 0.033• 294.5 30 65 0.0285• 302 40 98 0.0172• 309 50 147 0.0114• 316 60 190 0.0076• 323 70 265 0.0051• 328 76.5 355 0.0035• Z= 0.648*(0.817/0.24) = 2.2 m• 10 ) =================Tg1 = 65 , Y = 0.017 Tas =32, Yas=0.0309Tg2 = 42 ,Y =0.0265 Ln[(0.0309-0.017)/(0.0309-0.0265)]=Kya(2)/GKy.a/G=0.575

ولي z = 4mبا افزودن يك واحد به سيستم Tas,Kya/G . ثابت مي ماند

Ln[(0.0309-.017)/{0.0309-Y2)]=0.575*4 = Y = 0.0295 , Tg2 = 3411) =========================== درجه و اشباع كردن توسط 34حرارت دادن تا

گردش آب