aria secca aria umida L’aria atmosferica è una miscela di gas: azoto ossigeno aria secca argon aria umida anidride carbonica altri gas acqua

aria secca Tc= -141 °C pc= 37,7 bar R=0,287 kJ/kgK cp =1,01 kJ/kgK L’aria secca è considerata come un unico gas: aria secca Tc= -141 °C pc= 37,7 bar R=0,287 kJ/kgK cp =1,01 kJ/kgK

acqua Tc= 374 °C pc= 221 bar R=0,462 kJ/kgK cp =1,82 kJ/kgK

L’aria umida è studiata per il condizionamento ambientale p = pambiente= 101 kPa T = Tambiente = –10  50 °C L’aria umida è una miscela di aria secca e vapor d’acqua L’acqua si comporta da gas ideale p << pc L’aria secca si comporta da gas ideale T > Tc

= + ptot= pa+ pv Legge di Dalton ptot pressione totale dell’aria umida pa pressione parziale dell’aria secca pv pressione parziale del vapor d’acqua aria umida ptot T V m vapor acqueo pv T V mv aria secca pa T V ma = +

L’ aria umida è studiata come una miscela di due componenti. Per individuare lo stato termodinamico occorrono 3 proprietà indipendenti. Una proprietà termodinamica che si può ritenere sempre nota è la pressione totale della miscela pari alla pressione ambiente. Per individuare lo stato termodinamico sono sufficienti 2 proprietà indipendenti.

umidità specifica Le proprietà specifiche dell’aria umida vengono calcolate riferendosi alla sola massa di aria secca ma in quanto solo quest’ultima resta certamente costante essendo incondensabile nel campo di temperature considerato

w è una grandezza adimensionale umidità specifica w è una grandezza adimensionale w assume valori dell’ordine di 10-2 per questo spesso accade che mv è espressa in grammi e ma in kg

Se aumenta la quantità di vapor d’acqua contenuta nella miscela aumenta la sua pressione parziale e il punto si avvicina alla curva di saturazione s T psat pv T

f è una grandezza adimensionale il cui valore è compreso tra 0 e 1 umidità relativa f è una grandezza adimensionale il cui valore è compreso tra 0 e 1 f = 0 aria secca f = 1 aria satura

entalpia specifica aria secca gas ideale TR=0°C hR=0 cp=1,0 kJ/kg K

entalpia specifica

a queste basse pressioni il vapor d’acqua si comporta da gas ideale h1-hR = differenza tra l’entalpia del vapore saturo secco e quella del liquido saturo valutata alla temperatura di riferimento entalpia specifica acqua a queste basse pressioni il vapor d’acqua si comporta da gas ideale h2-h1 = cp(T2-T1) hV-h2 = 0 s T pv V 2 T pR R 1 TR

entalpia specifica acqua acqua TR=0°C pR=0,6 kPa hR=0 h1- hR = 2500 kJ/kg cp=1,8 kJ/kg K

entropia specifica aria secca gas ideale TR=0°C pR=101 kPa sR=0 cp=1,0 kJ/kg K R=0,287 kJ/kg K

entropia specifica

s1-sR = differenza tra l’entropia del vapore saturo secco e quella del liquido saturo valutata alla temperatura di riferimento entropia specifica acqua a queste basse pressioni il vapor d’acqua si comporta da gas ideale s2-s1 = cpln(T/TR) sV-s2 = -R ln(pv/pR) s T pv V 2 T pR R 1 TR

entalpia specifica acqua acqua TR=0°C pR=0,6 kPa sR=0 s1- sR = (h1- hR )/TR=2500/273 kJ/kg K cp=1,8 kJ/kg K R=0,461 kJ/kg K

volume specifico

la temperatura di rugiada è la temperatura di saturazione alla pressione parziale del vapor d’acqua Tr  T Tr = T se l’aria è satura s T pv T Tr

temperatura di saturazione adiabatica La temperatura di saturazione adiabatica è la temperatura alla quale si porta l’aria quando è sottoposta ad un processo di umidificazione adiabatica fino allo stato di saturazione. La temperatura di saturazione adiabatica è una proprietà termodinamica, valutabile in funzione dell’umidità specifica e della temperatura dell’aria umida. Se si misurano la temperatura di saturazione adiabatica e la temperatura dell’aria umida si può valutare l’umidità specifica.

temperatura di saturazione adiabatica aria satura w2 T2 f2=100% aria umida T1 w1 f1 acqua liquida T2 bilancio di massa La portata di aria umida lambisce acqua liquida contenuta in un canale adiabatico. L’evaporazione dell’acqua fa aumentare lungo il percorso l’umidità specifica dell’aria umida così da avere in uscita aria satura. La portata mw rappresenta l’acqua che bisogna reintegrare per mantenere il sistema a regime stazionario. Si ipotizza che l’acqua si trovi alla stessa temperatura di uscita dell’aria, T2 bilancio di energia

temperatura di bulbo bagnato L’umidità specifica è valutata da uno strumento, detto psicrometro, il quale rileva i valori di temperatura segnati da due termometri a mercurio dopo aver precedentemente avvolto il bulbo di uno di essi in una garza bagnata, approssimando in tal modo la temperatura di saturazione adiabatica. Questo metodo, fu inventato nel 1802 da C. W. Boeckmann, e il modo di procedere è ben illustrato sullo strumento.

temperatura di bulbo bagnato

Diagramma psicrometrico h=100 kJ/kg 80 60 40 20 F=100% t [°C] w [gv/kga]