T
teukka
Vieras
Kostea ilma ja Mollier-piirros
Kun ilmalämpöpumpun prosesseja käsitellään, niin tärkeintä on ilman lämpötila. Usein on syytä liittää käsiteltäviin asioihin ilman kosteus.
Mollier-piirros on hyvä apukeino kostean ilman muutoksia käsiteltäessä ja tässä rajoitutaan vain keskeisiin ilmalämpöpumppua koskeviin muutoksiin.
Muutamia perusasioita termodynamiikasta on syytä kerrata tai opetella aineen lämpötilan ja olomuodon muutoksista.
1. Kun kiinteää ainetta lämmitetään ja lämpötila nousee, se vaatii energiaa. Tämä energian määrä kiloa ja astetta kohti on ominaislämpökapasiteetti eli sen yksikkö on kJ/kg/K.
2. Kun aineen lämpötila saavuttaa sulamispisteen, sen lämpeneminen pysähtyy ja energia menee sulattamiseen eli olomuodon muutokseen. Sulamislämmön yksikkö on kJ/kg. Ollaan lämpötilan muutoksen suhteen pysähtyneessä tilassa eli latentissa vaiheessa.
3. Kun kaikki aine on sulanut, alkaa neste lämmetä. Lämpenemisen nopeus riippuu nesteen ominaislämpökapasiteetista ja yksikkö on jälleen kJ/kg/K.
4. Kiehumispisteessä lämpötilan nousu pysähtyy ja energia menee höyrystämiseen. Asiaa kuvaa höyrystymislämpö, jonka yksikkö on kJ/kg.
5. Kun neste loppuu, alkaa höyry lämmetä ominaislämpökapasiteettinsa ilmoittamalla tavalla, jälleen kJ/kg/K.
Prosessit toimivat myös käänteisesti eli reversiibelisti. Höyrystä kiinteään jäähdytettäessä saadaan mainitut lämpömäärät (enthalpian muutokset).
Normaalissa 1 barin ilman paineessa vedelle pätevät seuraavat arvot:
Jään ominaislämpökapasiteetti on 2,1 kJ/kg/K
Jään sulamislämpö on 333 kJ/kg
Veden ominaislämpökapasiteetti on 4,19 kJ/kg/K
Veden höyrystymislämpö on 2260 kJ/kg
Höyryn ominaislämpökapasiteetti on 2 kJ/kg/K (0 asteessa celciusta)
Lisäksi, kun kosteasta ilmasta on puhe, mainittakoon ilman ominaislämpökapasiteetti n. 1 kJ/kg/K eli puolet vesihöyryn vastaavasta.
Edellä kerrotun perusteella alla olevassa kuvassa jää muuttuu höyryksi eri välivaiheiden kautta. Tärkeätä on huomata, että lämpötila ei muutu silloin kun olomuoto muuttuu. Kattilan alla vaikuttaa koko ajan 1 kilowatin teho eli 1 kJ/s.
Käytännössähän asia on perunankeittäjälle selvä: vaikka kuinka paljon lisätään tehoa kattilan alle, niin lämpötila ei nouse yli 100 asteen, kiehuminen vain kovenee. (Ei koske painekattilaa!)
Samoin nykyiset urbaanit pontikan keittäjät luulevat lämpömittarin olevan tarpeen rankin tislauksessa. Ei se lämpötila mihinkään karkaa, nousee vain pikkuhiljaa kun kiehumispiste nousee alkoholin haihtuessa.
Ilman kosteus voidaan ilmoittaa kahdella tavalla.
Absoluuttinen kosteus sanoo kuinka monta grammaa ilmassa on vesihöyryä kuivaa ilmakiloa kohti.
Suhteellinen kosteus ilmoittaa kuinka monta prosenttia vesimäärä on suurimmasta mahdollisesta. Suurin mahdollinen määrä riippuu ilman lämpötilasta. (paineeksi ajatellaan koko ajan 1 bar)
Mollier-piirroksia esitetään hyvin monessa muodossa. Tässä esimerkissä vaaka-akselilla on ilman absoluuttinen kosteus eli vesipitoisuus g/kg. Pystyakselilla on ilman lämpötila (ns. kuiva lämpötila). 45 asteen kulmassa näkyy asteikko enthalpialle H, joka on se lämpösisältö, jota tuolla alussa ominaislämpöinä tarkasteltiin. Saman suuntaisia ovat ns. märkää lämpömittaria osoittavat viivat ja asteikko näkyy kaarella.
Kuivan mittarin lukema on se tavanomainen ilman lämpötila ja märän mittarin päähän on kääritty vedellä kostutettu harso, johon puhalletaan tarkasteltavaa ilmaa. Lukija perehtyköön psykrometriseen kosteuden mittaukseen vaikkapa googlettamalla.
Mollier-piirroksesta nähdään esim: 41-asteinen ilma 30 % suhteellisella kosteudella sisältää vettä 15 grammaa ilmakiloa kohti. Jos tämä ilma jäähtyy, niin vesimäärä pysyy kokoajan 15 grammassa, kunnes tullaan 100 % kosteuteen lämpötilassa 20 astetta. Tämän jälkeen jäähdyttäminen lähtee kulkemaan 100 % käyrää pitkin ja vesi alkaa tiivistyä pisaroiksi eli erota ilmasta. Jos jäähdytetään vaikkapa 1 asteeseen, niin vettä on enää jäljellä 4 g/kg. Ilma on siis kuivanut alkuperäisestä arvostaan, mutta suhteellinen kosteus on 100 %.
Kuvaan on luonnosteltu muutamia ilmalämpöpumpulle ominaisia tapahtumia. Tärkeätä on huomata, että jos ilman vesipitoisuus ei muutu lämpötilan muuttuessa, niin enthalpian muutos on se ilman ominaislämpö eli 1 kJ/kg/K. Kosteuden määrä ei vaikuta tähän, koska vettä on niin vähän. Tapahtuma kulkee tällöin aina pystysuoraan ylös tai alas. Vettä ei siis tällöin tiivisty ilmasta eikä sitä tule mistään lisää.
Punaisella merkitty lämmitystapahtuma on juuri tällainen ja enthalpian muutos 25 kJ/kg, koska lämpötila muuttuu 25 astetta. Sama tilanne on jäähdytys 2 – tapauksessa, 9 astetta ja 9 kJ/kg. Jäähdytys 1. tarvitsee vastaavassa 9 asteen muutoksessa 22 kJ/kg enthalpian muutoksen. Lämmityksessä pitää ilmaan tuoda energiaa eli enthalpia kasva ja jäähdytyksessa energiaa pitää ottaa pois.
Kuvaan on vielä merkitty mustalla noin 3 asteen jäähdytys ulkoyksikön ilmavirralle, jonka lukija voi sijoitella lähteväksi haluamastaan kosteuskäyrästä ja näin päätellä esim. veden muodostumisen.
Käytännössä ilmalämpöpumpun sisäyksikkö kierrättää ilmaa esim. 500 kuutiota eli noin 600 kiloa tunnissa. Tällöin kuvattu jäähdytys 1 – tapaus tuottaisi tunnissa jopa noin 3 litraa vettä ulkoyksiköstä.
Jäähdytyksen tai lämmityksen tuloksena saatu ilma sekoittuu huoneen ilmaan ja syntyy joku tilanne lähtö- ja loppuarvojen välille riippuen laitteen tehosta.
Oheinen Mollier-piirroksen pohja löytyy linkistä
http://www.munters.fi/www/Help.nsf/ByKey/PBRR-6WWHSA/$file/Humimax_FI.pdf
Olisi mukavaa, jos käytettäisiin samaa pohjaa, mikäli kommentteja tulee!
Kun ilmalämpöpumpun prosesseja käsitellään, niin tärkeintä on ilman lämpötila. Usein on syytä liittää käsiteltäviin asioihin ilman kosteus.
Mollier-piirros on hyvä apukeino kostean ilman muutoksia käsiteltäessä ja tässä rajoitutaan vain keskeisiin ilmalämpöpumppua koskeviin muutoksiin.
Muutamia perusasioita termodynamiikasta on syytä kerrata tai opetella aineen lämpötilan ja olomuodon muutoksista.
1. Kun kiinteää ainetta lämmitetään ja lämpötila nousee, se vaatii energiaa. Tämä energian määrä kiloa ja astetta kohti on ominaislämpökapasiteetti eli sen yksikkö on kJ/kg/K.
2. Kun aineen lämpötila saavuttaa sulamispisteen, sen lämpeneminen pysähtyy ja energia menee sulattamiseen eli olomuodon muutokseen. Sulamislämmön yksikkö on kJ/kg. Ollaan lämpötilan muutoksen suhteen pysähtyneessä tilassa eli latentissa vaiheessa.
3. Kun kaikki aine on sulanut, alkaa neste lämmetä. Lämpenemisen nopeus riippuu nesteen ominaislämpökapasiteetista ja yksikkö on jälleen kJ/kg/K.
4. Kiehumispisteessä lämpötilan nousu pysähtyy ja energia menee höyrystämiseen. Asiaa kuvaa höyrystymislämpö, jonka yksikkö on kJ/kg.
5. Kun neste loppuu, alkaa höyry lämmetä ominaislämpökapasiteettinsa ilmoittamalla tavalla, jälleen kJ/kg/K.
Prosessit toimivat myös käänteisesti eli reversiibelisti. Höyrystä kiinteään jäähdytettäessä saadaan mainitut lämpömäärät (enthalpian muutokset).
Normaalissa 1 barin ilman paineessa vedelle pätevät seuraavat arvot:
Jään ominaislämpökapasiteetti on 2,1 kJ/kg/K
Jään sulamislämpö on 333 kJ/kg
Veden ominaislämpökapasiteetti on 4,19 kJ/kg/K
Veden höyrystymislämpö on 2260 kJ/kg
Höyryn ominaislämpökapasiteetti on 2 kJ/kg/K (0 asteessa celciusta)
Lisäksi, kun kosteasta ilmasta on puhe, mainittakoon ilman ominaislämpökapasiteetti n. 1 kJ/kg/K eli puolet vesihöyryn vastaavasta.
Edellä kerrotun perusteella alla olevassa kuvassa jää muuttuu höyryksi eri välivaiheiden kautta. Tärkeätä on huomata, että lämpötila ei muutu silloin kun olomuoto muuttuu. Kattilan alla vaikuttaa koko ajan 1 kilowatin teho eli 1 kJ/s.
Käytännössähän asia on perunankeittäjälle selvä: vaikka kuinka paljon lisätään tehoa kattilan alle, niin lämpötila ei nouse yli 100 asteen, kiehuminen vain kovenee. (Ei koske painekattilaa!)
Samoin nykyiset urbaanit pontikan keittäjät luulevat lämpömittarin olevan tarpeen rankin tislauksessa. Ei se lämpötila mihinkään karkaa, nousee vain pikkuhiljaa kun kiehumispiste nousee alkoholin haihtuessa.
Ilman kosteus voidaan ilmoittaa kahdella tavalla.
Absoluuttinen kosteus sanoo kuinka monta grammaa ilmassa on vesihöyryä kuivaa ilmakiloa kohti.
Suhteellinen kosteus ilmoittaa kuinka monta prosenttia vesimäärä on suurimmasta mahdollisesta. Suurin mahdollinen määrä riippuu ilman lämpötilasta. (paineeksi ajatellaan koko ajan 1 bar)
Mollier-piirroksia esitetään hyvin monessa muodossa. Tässä esimerkissä vaaka-akselilla on ilman absoluuttinen kosteus eli vesipitoisuus g/kg. Pystyakselilla on ilman lämpötila (ns. kuiva lämpötila). 45 asteen kulmassa näkyy asteikko enthalpialle H, joka on se lämpösisältö, jota tuolla alussa ominaislämpöinä tarkasteltiin. Saman suuntaisia ovat ns. märkää lämpömittaria osoittavat viivat ja asteikko näkyy kaarella.
Kuivan mittarin lukema on se tavanomainen ilman lämpötila ja märän mittarin päähän on kääritty vedellä kostutettu harso, johon puhalletaan tarkasteltavaa ilmaa. Lukija perehtyköön psykrometriseen kosteuden mittaukseen vaikkapa googlettamalla.
Mollier-piirroksesta nähdään esim: 41-asteinen ilma 30 % suhteellisella kosteudella sisältää vettä 15 grammaa ilmakiloa kohti. Jos tämä ilma jäähtyy, niin vesimäärä pysyy kokoajan 15 grammassa, kunnes tullaan 100 % kosteuteen lämpötilassa 20 astetta. Tämän jälkeen jäähdyttäminen lähtee kulkemaan 100 % käyrää pitkin ja vesi alkaa tiivistyä pisaroiksi eli erota ilmasta. Jos jäähdytetään vaikkapa 1 asteeseen, niin vettä on enää jäljellä 4 g/kg. Ilma on siis kuivanut alkuperäisestä arvostaan, mutta suhteellinen kosteus on 100 %.
Kuvaan on luonnosteltu muutamia ilmalämpöpumpulle ominaisia tapahtumia. Tärkeätä on huomata, että jos ilman vesipitoisuus ei muutu lämpötilan muuttuessa, niin enthalpian muutos on se ilman ominaislämpö eli 1 kJ/kg/K. Kosteuden määrä ei vaikuta tähän, koska vettä on niin vähän. Tapahtuma kulkee tällöin aina pystysuoraan ylös tai alas. Vettä ei siis tällöin tiivisty ilmasta eikä sitä tule mistään lisää.
Punaisella merkitty lämmitystapahtuma on juuri tällainen ja enthalpian muutos 25 kJ/kg, koska lämpötila muuttuu 25 astetta. Sama tilanne on jäähdytys 2 – tapauksessa, 9 astetta ja 9 kJ/kg. Jäähdytys 1. tarvitsee vastaavassa 9 asteen muutoksessa 22 kJ/kg enthalpian muutoksen. Lämmityksessä pitää ilmaan tuoda energiaa eli enthalpia kasva ja jäähdytyksessa energiaa pitää ottaa pois.
Kuvaan on vielä merkitty mustalla noin 3 asteen jäähdytys ulkoyksikön ilmavirralle, jonka lukija voi sijoitella lähteväksi haluamastaan kosteuskäyrästä ja näin päätellä esim. veden muodostumisen.
Käytännössä ilmalämpöpumpun sisäyksikkö kierrättää ilmaa esim. 500 kuutiota eli noin 600 kiloa tunnissa. Tällöin kuvattu jäähdytys 1 – tapaus tuottaisi tunnissa jopa noin 3 litraa vettä ulkoyksiköstä.
Jäähdytyksen tai lämmityksen tuloksena saatu ilma sekoittuu huoneen ilmaan ja syntyy joku tilanne lähtö- ja loppuarvojen välille riippuen laitteen tehosta.
Oheinen Mollier-piirroksen pohja löytyy linkistä
http://www.munters.fi/www/Help.nsf/ByKey/PBRR-6WWHSA/$file/Humimax_FI.pdf
Olisi mukavaa, jos käytettäisiin samaa pohjaa, mikäli kommentteja tulee!
