phdiagram เเละ ไซโครเเมตตริก

  1.ph diagram 

   
                                                    


                                                     
                                                    
                                                  
                    



ตัวอย่างที่ 2.1 เครื่องทำความเย็นที่ใช้วัฏจักรอัดไอมาตรฐาน ใช้น้ำยา R22 อุณหภูมิคอยล์ร้อน 35 ^ํC และคอยล์เย็น – 10 ^ํC เครื่องมีขนาด 50 Kw จงคำนวณหา
(ก) ปริมาณความเย็น (kJ/kg)
(ข) อัตราการไหลของสารทำความเย็นในระบบ (kg/s)
(ค) กำลังขับคอมเพรสเซอร์ (kW)
(ง) COP
(จ) อัตราการไหลเชิงปริมาตรวัดที่ทางดูดของคอมเพรสเซอร์
(ฉ) กำลังขับคอมเพรสเซอร์ต่อกิโลวัตต์ของความเย็น (ช) อุณหภูมิทางด้านส่งของ คอมเพรสเซอร์

รูปที่ 2.4 แสดงความสัมพันธ์แรงดันกับเอนทัลปีของ R22

วิธีทำ จากไดอะแกรมของแรงดันและเอนทัลปีของ R22 อ่านค่า h ที่ของเหลวอิ่มตัว 35 ^ํC ซึ่ง h₃ เท่ากับ h₄ จะได้ค่า h ที่จุดต่าง ๆ ดังนี้
h₁ = 401.6 kJ/kg h₂ = 435.2 kJ/kg h₃=h₄= 243.1 kJ/kg

(ก) ปริมาณความเย็น (kJ/kg)
h₁-h₄ = 401.6-243.1 = 158.5 kJ/kg

(ข) อัตราการไหลของสารทำความเย็นในระบบ (kg/s)
m^× = 50/158.5 = 0.315 kg/s

(ค) กำลังขับคอมเพรสเซอร์ (kW)
กำลังขับคอมเพรสเซอร์ = m^×(h₂-h₁) = 0.315(435.2-401.6) = 10.6 kW

(ง) COP
COP = ปริมาณความเย็น/กำลังขับคอมเพรสเซอร์ = 50/10.6 = 4.72

(จ) อัตราการไหลเชิงปริมาตรวัดที่ทางดูดของคอมเพรสเซอร์
จากตาราง R22 หรือ P-h ไดอะแกรม เราจะรู้ปริมาตรจำเพาะที่จุด 1 คือ 0.0654 m³/kg
อัตราการไหลเชิงปริมาตร = m^×v^× = (0.315)(0.0654) = 20.6 L/s

(ฉ) กำลังขับคอมเพรสเซอร์ต่อกิโลวัตต์ความเย็น กำลังขับคอมเพรสเซอร์ต่อกิโลวัตต์ของความเย็นจะเป็นส่วนกลับของสัมประสิทธิ์สมรรถนะ คือ
กำลังขับคอมเพรสเซอร์ต่อกิโลวัตต์ความเย็น = กำลังขับคอมเพรสเซอร์/ปริมาณความเย็น
= 10.6/50 = 0.212 kW/kW_ref.
(ช) อุณหภูมิทางด้านส่งของ คอมเพรสเซอร์
อุณหภูมิทางด้านส่งของ คอมเพรสเซอร์ คือ อุณหภูมิจุด 2 เป็นสถานะของไอร้อนยวดยิ่งจาก P-h ไดอะแกรม อุณหภูมิที่จุด 2 มีค่า 57 ^ํC

2.ไซโครเมตตริก ชาร์ท

 แผนภูมิไซโครเมตริก (Psychometric Chart) เป็นแผนภูมิที่บอกถึงรายละเอียดของอากาศที่สภาวะต่าง ๆ เชื่อว่าหลายท่านที่ทำงานในสายงานเครื่องกล เช่น งานปรับอากาศและความเย็นคงจะรู้จักแผนภูมินี้ และการที่เราเข้าใจแผนภูมินี้จะทำให้เราเข้าใจถึงธรรมชาติและกระบวนการการเปลี่ยนแปลงของสภาวะของอากาศตลอดจนสามารถนำมาใช้งานและวิเคราะห์แก้ใขปัญหาในงานที่เกี่ยวข้องได้มากยิ่งขึ้น

ความชื้น (Humidity) เราอาจได้ยินคำเหล่านี้มาบ้างแล้ว เช่น อากาศชื้น (Moist Air) หรืออากาศแห้ง (Dry Air) แต่บางทีเราอาจไม่เข้าใจว่าความหมายที่แท้จริงของคำเหล่านี้ว่ามันคืออะไร เรารู้ว่าก่อนฝนตกอากาศจะร้อนอบอ้าวจนเรารู้สึกอึดอัด หรือในหน้าหนาวผิวหนังของเราจะแห้งจนแตกหรือผ้าที่เราตากไว้จะแห้งเร็วกว่าปกติทั้ง ๆ ที่อุณหภูมิของอากาศต่ำ ทั้งหมดที่หยิบยกมาเป็นตัวอย่างเบื้องต้นนั้นเกี่ยวกับความชื้นทั้งสิ้น

ถ้าจะพูดให้เข้าใจกันแบบง่าย ๆ ความชื้น (Moisture) คือ อัตราส่วนของไอน้ำที่ปะปนอยู่ในอากาศต่อจำนวนอากาศที่อ้างอิง อากาศที่มีไอน้ำปะปนอยู่มากเราเรียกว่าอากาศชื้นหรืออากาศเปียก เช่นลมระบายความร้อนที่ออกมาจากคูลลิ่งทาวเวอร์ (Cooling Townwer) หรืออากาศก่อนที่ฝนจะตกจะมีอัตราส่วนของไอน้ำที่ผสมอยู่ในอากาศมากจึงทำให้เรารู้สึกร้อนอบอ้าวและอึดอัดเพราะเมื่อปริมาณไอน้ำในอากาศมีมากจะส่งผลให้เหงื่อหรือน้ำที่ผิวหนังของเรานั้นระเหยตัวยากจึงทำให้เรารู้สึกร้อนอบอ้าว

ดังที่กล่าวมาแล้วตั้งแต่ข้างต้นว่าความชื้นคือจำนวนไอน้ำที่ปนอยู่ในอากาศ จากรูปที่ 3 ถ้าเราเอาอากาศจำนวนหนึ่งมากำจัดความชื้นออกให้หมดเราจะเรียกอากาศที่ไม่มีไอน้ำเจือปนอยู่ว่า “อากาศแห้ง (Dry Air)” ดังรูปที่ 3ก จากนั้นถ้าเราค่อย ๆ ปล่อยไอน้ำข้าไปในอากาศดังกล่าวเรื่อย ๆ ดังรูปที่ 3ข เมื่ออากาศมีไอน้ำผสมอยู่เราเรียกอากาศนั้นว่า “อากาศชื้น” ซึ่งหมายถึงอากาศที่มีไอน้ำปะปนอยู่ ซึ่งก็เหมือนกับอากาศในบรรยากาศบนโลกของเรานั่นเอง ในตอนแรกที่เราเริ่มปล่อยไอน้ำเข้าไปผสมปะปนกับอากาศนั้นปริมาณไอน้ำในอากาศจะมีน้อย อากาศจะสามารถรองรับไอน้ำจำนวนดังกล่าวไว้ได้ แต่เมื่อปริมาณไอน้ำเพิ่มไปถึงจุดหนึ่งที่อากาศไม่สามารถรองรับปริมาณไอน้ำดังกล่าวไว้ได้ ไอน้ำส่วนที่เกินก็จะเริ่มกลั่นตัวกลายเป็นหยดน้ำ ซึ่งเราจะเรียกว่า “จุดอิ่มตัวของไอน้ำในอากาศ” หรือเรียกอากาศที่จุดนี้ว่า “อากาศอิ่มตัว (Saturated Air)” ซึ่งก็คือสภาวะที่อากาศไม่สามารถที่จะดูดซับไอน้ำไว้ในตัวมันได้อีกแล้ว ในแผนภูมิไซโครเมตริกเส้นอากาศอิ่มตัว (Saturated Air Line) คือเส้นโค้งที่อยู่ทางด้านซ้ายของแผนภูมิไซโครเมตริก ดังรูปที่ 4

1.1 อัตราส่วนความชื้น (Humidity Ratio, ) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าค่าความชื้นจำเพาะ (Specific Humidity) คืออัตราส่วนระหว่างมวลของไอน้ำในอากาศ (mv) กับมวลของอากาศแห้ง(ma) ที่ปริมาตรอากาศที่พิจารณา ดังสมการที่ 1

 

เช่น สภาวะหนึ่งมีไอน้ำอยู่ในอากาศ 8 กรัมต่อปริมาตรอากาศ 1 m3 โดยที่น้ำหนักของอากาศแห้ง (ไม่รวมน้ำหนักไอน้ำ) ตรงจุดนั้นเท่ากับ 0.88 kg/m3 ดังนั้นอัตราส่วนความชื้นที่สภาวะดังกล่าวจะเท่ากับ 1/0.88= 9.1 gvapour/ kgDry Air

ในแผนภูมิไซโครเมตริกเส้นอัตราส่วนความชื้น (Humidity Ratio Line) เป็นเส้นที่ลากจากเส้นไอน้ำอิ่มตัว (Saturated Vapor) จากด้านซ้ายมือไปยังด้านขวามือดังรูปที่ 4 โดยที่ค่าอัตราส่วนความชื้นด้านล่างจะน้อยเพราะอุณหภูมิต่ำส่วนที่อุณหภูมิสูงอัตราส่วนความชื้นก็จะเพิ่มสูงขึ้นตามไปด้วย ซึ่งอัตราส่วนความชื้นที่ปรากฏในแผนภูมิไซโครเมตริกจะเป็นอัตราส่วนมวลของไอน้ำในอากาศเป็นกรัมต่อมวลอากาศแห้งเป็นกิโลกรัม (gvapor/kgDry Air)