العمليات الأسياسية لتغير حالة الهواء الرطب  Basic operations of change case of moist air

العمليات الأساسية لتغير حالة الهواء الرطب Basic operations of change case of moist air

إذا كانت حالة الهواء معروفة، فيمكن تحديد بارمتراته في نقطة ما من المخطط i-d بسهولة كما يمكن تمثيل عمليات مختلفة على المخطط التي تعبر حالة الهواء الرطب وسنستعرض فيما يأتي أهم لعمليات التي تجري في منظومة التكييف البحرية.

المزج الأديباتي لكتل هوائية ذات حالات مختلفة: Adiabatic mixing of air mass with different situations

 إذا أردنا مزج هواء ذي بارمترات (φ₁;T₁) وكتلة (G₁[KH]) مع هواء ذي بارمترات (φ₂;T₂) وكتلة (G₂[KH])  فيجب تحديد الحالة النهائية للمزيج الهواء بعد المزج وفقاً لما يلي:

يمكن من المعادلتين السابقتين إبجاد إنتالبي و محتوى الرطوبة للمزيج الهوائي:

يمكن بمساعدة هذه العلاقات إيجاد البارمترات الباقية للمزيج من مخطط i-d:

يمكن تمثيل عملية المزج بخط مستقيم يمر عبر النقاط 1و 2و c من الشكل التالي , أما وضعية النقطة c فيمكن إيجادها إذا قسمنا المسافة بين 1 و 2 بشكل عكسي للمكيات الوزنية ( الكتلة ) للهواء  أي:

كما يمكن القيام بذلك عندما يكون معلوماً أحد بارمترات المزيج , كالإنتالبي I_c أو محتوى الرطوبة d_c .

بنتيجة مزج هواء بحالة مجهولة 1 أو 2 الشكل التالي يمكن أن يقطع الخط 2-1 المنحني وهنا يمكن أن تقع نقطة المزج c في منطقة الضباب وهذا يدل على أن المزج تترافق مع انفصال الرطوبة عن الهواء باعتبار أن درجة حرارة انفصال الرطوبة ودرجة حرارة الهواء المشبع تتطابقان وهنا تتحدد حالة الهواء المشبع من النقطة c' التي تقع على الخط في نقطة تقاطعه مع الخط الآيزوترمي TC المار عبر النقطة c'.

تبريد الهواء الرطب Cooling of moist air

يمكن أن يتم تبريد الهواء الرطب في حالتين:

• عندما تكون درجة حرارة سطح التبريد أعلى من درجة حرارة نقطة الندى: TD أو تساويها.
• عندما تكون درجة حرارة سطح التبريد أدنى من درجة حرارة نقطة الندىTD.

في الحالة الأولى الشكل التالي: لا يترافق تبريد الهواء الرطب من   T1إلىT2مع تكاثف الرطوبة وانفصالها و تجري عملية التبريد في مخطط i - d وفق الخط d = Const  وتنتهي هذه العملية غالبا في  نهاية الأمر على الخط % 100 =  ϕ

وتزيد الرطوبة النسبية من 1ϕ إلى 2ϕ  وتتناقص إنتالبي الهواء من I1 إلى I2 وتدعى هذه العملية التبريد الجاف للهواء.

في الحالة الثانية:

تترافق عملية تبريد الهواء مع تجفيفه وفي هذه الحالة ستتشكل طبقة من الرطوبة المتكاثفة على سطوح التبريد التي تكون درجة حرارتها أدنى من درجة حرارة الندى (T_D T_w ) ,وهذه الطبقة ستتلامس مع الهواء الذي سيصبح في حالة إشباع، و تتحدد هذه الحالة على مخطط i-d بالنقطة 2 التي ستكون فيها درجة حرارة الهواء الملامس مساوية لدرجة حرارة سطح التبريد ( T_w  T₂ ) أما رطوبته النسبية فستكون % 100 = ϕ ومع ابتعاد الهواء عن سطح التبريد ستزداد درجة حرارته بهذه الطريقة ستبدو عملية تبريد الهواء في المبردات السطحية عملية مزج للهواء الداخل إلى المبرد (النقطة 1) والهواء المشبع المتوضع على سطح التبريد (النقطة 2).

ستتمثل هذه العملية شرطية في مخطط d- i بالخط المستقيم 2 - 1 أما حالة الهواء عند خروجه من المبرد, فتتحدد من النقطة c التي تقع على هذا الخط , كما أن وضعها في بقية الحالات المشابهة يتعلق بمساحة سطح التبريد.

 في الحالة الحدية:

 أي عند الاستمرارية اللامتناهية لجريان العملية أو عند المساحة اللامتناهية في الكبر لسطح التبريد، فالنقطة c ستنطبق على النقطة 2.

 تمثيل عملية التبريد من خلال خط مستقيم هو عملية مبسطة لأن درجة حرارة سطح جهاز التبريد غير ثابتة وكمية الهواء الواقعة في تماس مباشر مع هذا السطح تتغير باستمرار تدعى هذه العملية التبريد الرطب للهواء وبنتيجة هكذا تبريد للهواء يتناقص محتوی الرطوبة فيه بالمقدار  .

في حالة مفروضة للهواء عند دخوله إلى مبرد الهواء النقطة 1) فإن منطقة التبريد الرطب في مخططd-i ستتحدد بالخط 1-D ( d = Const ) التي تميز عملية التبريد الجاف المحدودة وبالخط 1-K  الذي هو المماس على خط (منحني) الإشباع % 100 = ϕ.

كمية الحرارة المنتزعة من الهواء من خلال مبرد الهواء:

كمية الرطوبة المنتزعة من الهواء, أثناء عملية تبريده الرطب:

حیث:G                     - المصروف الوزني للهواء عبر مبرد الهواء[kg\h]

تجفيف الهواء في خزانات وعنابر السفينة Dehumidification of air in vessel's tanks holds

تعد عملية تجفيف الهواء إحدى العمليات الأساسية من عمليات تكييف الهواء وتلعب هذه العملية دوراً مهماً في مكافحة الصدأ في الخزانات (عند تقليل الرطوبة النسبية للهواء من 80% إلى 40% تتباطأ عملية الصدأ أكثر من عشرة مرات) ولتلافي تكاثف أبخرة الماء في العنابر عند تدني درجة حرارة الهواء الخارجي والمياه الخارجية (مياه البحر) أو عند تسرب هواء رطب ودافئ إليها حيث توجد بضائع أو أحمال ذات درجة حرارة منخفضة يجب تجفيف الهواء.

نستخدم ثلاث طرق أساسية لتجفيف الهواء:

أ- الطريقة الميكانيكية Mechanical methods:

تتلخص في استخدام آلات تبريد لتبريد الهواء وتجفيفه حرارياً (العملية AB) مع التسخين اللاحق (العملية BC) في مكثف الهواء الآلة (نظرياً).

وتتلخص العملية الناتجة AB' في تجفيف وتسخين الهواء على حساب الحرارة من العمل المكافئ للضاغط.

ب-باستخدام ماصات الرطوبة الصلبة:

کالمواد الكريستالية الدقيقة المسام مثل: السيليكاجيل (Silica -Gel ) الألومينوجيل ) (Alumin- Gelوغيرها ويلقي السيليكاجيل انتشارا واسعاً.

وتم في الآونة الأخيرة استعمال الزيوليت Zeolite.

ت - باستخدام ماصات الرطوبة السائلة: