Psikrometrik Diyagram ve Kullanımı

Psikrometrik diyagram, nemli havanın fiziksel özelliklerini grafik halinde veren bir diyagramdır. Psikrometrik diyagram kullanımı örneklerle belirtilmiştir.

Kuru Termometre Sıcaklığı (KT)

Psikrometrik diyagramın alt kısmındaki yatay doğru kuru termometre sıcaklığını gösterir. Kuru termometre sıcaklıkları ile termodinamik yaş termometre sıcaklıkları, doyma eğrisi (φ =1) üzerinde aynı değere sahiptir.

Şekil 1. Kuru termometre sıcaklığı (KT)

Yaş Termometre Sıcaklığı (YT)

Yaş termometre değişimleri de Şekil 2’de gösterilmiştir. Psikrometrik diyagramda eğik çizgiler halindedir ve tam olarak doğru olmasına rağmen birbirlerine paralel değildir.

Şekil 2. Yaş termometre sıcaklığı (YT)

Bağıl Nem (φ)

Bağıl nem (φ) eğrileri, bu diyagramda %10 aralıklarla çizilmiştir. Doyma eğrisi %100 bağıl neme karşı gelirken, x = 0 yatay doğrusu %100 kuru havaya karşı gelmektedir.

Şekil 3. Bağıl nem (φ)

Özgül Nem (x)

Psikrometrik diyagramın sol kısmındaki dikey doğru özgül nemi göstermektedir. Dikkat edilmesi gereken bir husus da burada değerler gnem/kgkuru hava cinsindedir.

Şekil 4. Özgül nem (x)

Özgül Hacim (v)

Özgül hacim doğruları düz olmalarına rağmen bunlar da birbirlerine tam olarak paralel değildir. Bunlar diyagramda 0.01 m3/kgkuru hava hassasiyetle belirtilmiştir.

Şekil 5. Özgül hacim (v)

Entalpi (h)

Entalpi değişimleri Şekil 6’da gösterilmiştir. Birimi kj/kg’dır.

Şekil 6. Entalpi (h)

Çiğ Noktası Sıcaklığı (Yoğuşma Noktası Sıcaklığı) (Tyoğ)

Çiğ noktası veya yoğuşma noktası sıcaklığını bir örnekle açıklanacaktır. Örneğin kuru termometre sıcaklığı 30 °C, yaş termometre sıcaklığı 20 °C olan bir ortamdaki havayı ele alınsın. Bu havanın çiğ noktası sıcaklığını belirlemek için öncelikle bu iki noktayı çakıştırılır. Kesişme noktasından % 100 bağıl nem eğrisine kuru termometre sıcaklığına paralel bir doğru çizilir. % 100 bağıl nem eğrisiyle birleşim noktasından aşağıya inilerek kuru termometre sıcaklığına karşılık gelen değer okunur. Bu örnekte okunan değer yaklaşık 15 °C’dir. Bu değer çiğ noktası (yoğuşma noktası) sıcaklığıdır.

Şekil 7. Çiğ noktası sıcaklığı (Tyoğ)

Psikrometrik Diyagram  Örnek Problem 1.

Kuru termometre sıcaklığı 40 °C, termodinamik yaş termometre sıcaklığı 20 °C ve atmosfer basıncının 101.325 kPa olduğu bir ortamdaki nemli havanın özgül nemini, entalpisini, çiğ noktası sıcaklığını, bağıl nemini ve özgül hacmini bulunuz.

Çözüm:
40 °C sıcaklıktaki kuru termometre doğrusu ile 20 °C sıcaklıktaki yaş termometre doğrusunun kesim noktasından, istenen termodinamik özellikler gerektiğinde enterpolasyon yapılarak aşağıdaki şekilde bulunabilir:
Özgül nem, x = 6.5 gnem/kgkuru hava
Entalpi, h = 56.7 kJ/ kgkuru hava
Bağıl nem, φ = %14
Çiğ noktası, Tyoğ = 7 °C
Özgül hacim, v = 0.896 m3/ kgkuru hava

Şekil 8. Örnek Problem 1’in psikrometrik diyagram yardımı ile çözümü

Psikrometrik Diyagram  Tabloların Kullanılması

Psikrometrik Tablolar, nemli havanın fiziksel özelliklerini sayısal değerler halinde veren tablolardır. Son yıllarda yapılan çalışmalar ile sıcaklığa bağlı olarak termodinamik özellikler için yeni bağıntılar bulunmuştur. Bu yeni formüllere göre nemli havaya ve suya ait termodinamik özellikler EK 1 ve EK 2’deki tablolarda sunulmuştur. Termodinamik olarak nemli havaya ait birçok problemin çözümünde psikrometrik diyagram dışında tablolar da kullanılabilir. EK 1 de verilen nemli havanın termodinamik özellikleri (Standart atmosfer basıncı, 101.325 kPa) tablosunda satır ve sütunlardaki değerler yardımı ile nemli havanın özellikleri belirlenebilir.

Psikrometrik Tablo kullanılarak verilen bir nemli havanın özelliklerinin belirlenmesi aşağıdaki örnek ile anlatılmıştır.

Psikrometrik Diyagram  Örnek Problem 2.

Kuru termometre sıcaklığı 20 °C ve bağıl nemi (φ) % 40 olan hnemli havanın özgül nemini, entalpisini, çiğ noktası sıcaklığını, ve özgül hacmini bulunuz.

Çözüm:
Problemin çözümünde 3 adım izlenecektir.

1. Adım
Öncelikle su buharının kısmi basıncı belirlenecektir. Bunun için;
ϕ = PH2O / Pd PH2O = ϕPd

Bu formüldeki PD basıncı için EK 1’den 20 ºC’deki doyma basıncı okunur (Yoğuşmuş su sütunundan, Psu).

PD=2.3389

Yerine konursa;
Ph20= 0.40 × 2.3389 = 0.93556 kPa

Hesaplanan bu değer EK 1’deki nemli havanın termodinamik özellikleri (Standart atmosfer basıncı, 101.325 kPa) tablosundan bulunur ve yaklaşık olarak 0.9353 alınabilir. Bu basınca karşılık gelen sıcaklık 6 ºC’dir. Bu sıcaklık verilen şartlardaki nemli havanın yoğuşma noktası sıcaklığıdır(TYOĞ). Ayrıca bu sıcaklığa karşılık gelen özgül nem değeri de verilen şartlardaki nemli havanın özgül nemidir (x) ve 0.005818 kgnem / kgkuruhava değerindedir.

2. Adım
6 ºC’de % 100 bağıl nemdeki havayı, 20 ºC’de % 40 bağıl nemli hava şartlarına getirebilmek için ısıtma işlemi gerekmektedir. Bunun için aşağıdaki formül uygulanırsa;
h = hD + (CP,H ΔT)+ (x CP,H2OΔT) ve EK 1’den hD = 20.644 kJ/kg

h= 20,644 kj/kg + [1,006 kj/kgC × (20-6) C] + [0,005818×1,805 kj/kgC × (20-6)C]

h= 34,875 kj/kg

Hesaplanan bu entalpi EK 1’deki tablodan aranır ve bu entalpiye karşılık gelen sıcaklık yaş termometre sıcaklığını verir.

Tablo incelendiğinde hesaplanan entalpi değeri 12 ila 13 ºC arasında kalmaktadır. Hesaplamalarda az da olsa hata payı olmaması için iterasyon yapılacaktır.

(13-x) / (13-12) = (36,726-34,875)/(36,726-34,179)
x = 12,27 C
YT = 12,27 C

3. Adım
Özgül hacim v için daha önce belirlenen aşağıdaki formül kullanılacaktır.

V= v (1 + x)
V= T/P (× RH20+RH)
V=[(20+273,15) / 101,325] × (0,005818×0,461+0,287)
V= 0,833 m³/kg

EK-1- Nemli havanın termodinamik özellikleri (Standart atmosfer basıncı, 101.325 kPa)

EK-2-Doymuş su buharının termodinamik özellikleri

Diğer eklere, Psikrometri Nedir? Psikrometrik Diyagram ve Tablolar yazısından bakabilirsiniz.

Psikrometrik işlemleri yapabileceğiniz programları aşağıdaki linklerden indirebilirsiniz.

Psikrometrik Hesap Programları
Açıklama	İndirme Linki
Daikin Psychrometric Chart	Daikini Psikrometrik Program İndir
Psikrometrik Hesap Programı.xls	psikrometrik-hesap-programi.xls
Psikrometrik Karışım Havası.xls	psikrometrik-karisim-havasi.xls