Prenos mase i toplote

Fenomen Evaporativnog hlađenja (EH) je uobičajen u prirodi i koristi se od davnih vremena. Osnova koja upravlja procesom EH je prenos mase i toplote usled isparavanja vode. Ovaj proces se zasniva na pretvaranju osetne u latentnu tolotuu. Iako promena osetne toplote utiču na temperaturu, ona ne menja fizičko stanje vode. Obrnuto, prenos latentne toplote menja samo fizičko stanje supstance isparavanjem ili kondenzacijom. Ova promena faze zahteva absorbovanje latentne toplote iz okolnog vazduha i ostatka tečne faze vode. Zbog toga temperatura vazduha opada, a RH vazduha raste. Maksimum hlađenja koji se može postići je do temperature vlažne sonde (WBT), gde je vazduh potpuno zasićen.

Teorija EH

Evaporativno hlađenje je fizički fenomen u kome isparavanje tečnosti, obično u okolni vazduh, hladi objekat ili tečnost sa kojim je u dodiru. Kada se razmatra isparavanje vode u vazduh prava mera potencijala EH je razlika WBT – DBT. Što je veća razlika ove dve temperature, veći je efekat EH. Isparavanje vode proizvodi veliki rashladni efekat i što je brže isparavanje veće je hlađenje. Kada su ove dve temperature iste nema isparavanja vode u vazduh i nema ni hlađenja.  Princip rada ovih sistema je da ‘kada se neki prostor kondicionira na temperaturi nižoj od okolne koja prostopr okružuje, mora postojati odavanje vlage iz spoljašnjeg tela-okruženja’. Ovo održava nisku temperaturu i povišenu vlažnost u tom prostoru u poređenju sa okolinom [3]. EH daje hladan vazduh tako što nagoni vruć vazduh da se kreće preko vlažne površine. Voda sa te površine isparava, uklanjajući toplotu iz vazduha ali dodavajući mu vlagu. Kada voda isparava ona izvlači energiju iz okoline što proizvodi značajan efekat hlađenja. EH se dešava kada vazduh, koji nije previše vlažan, prelazi preko vlažne površine; što je brže isparavanje veće je hlađenje. Efikasnost EH zavisi od vlažnosti okolnog vazduha. Jako suv vazduh može primiti mnogo vlage pa se dešava veće hlađenje. U ekstremnom slučaju potpuno zasićenog vazduha nema isparavanja pa nema ni hlađenja. Komore sa EH rade na principu adiabatskog hlađenja uzrokovang isparavanjem vode koja ide preko cigle ili nekog poroznog medijuma. Generalno, na porozni materijal dovodi se voda. Preko medijuma se prevlači vruć i suv vazduh. Voda isparava u vazduh pa mu se povećava vlažnost, ali i snižava temperatura u isto vreme. Hlađenje obezbeđuje evaporativna razmena toplote koja koristi princip latentne toplote isparavanja gde se dešava velika razmena toplote kada voda isparava. Koristi se besplatna latentna toplota iz atmosfere. [4].

Sistem DEH je najstariji i najjednostavniji tip EH u kome se spoljni vazduh dovodi u direktan dodir sa vodom, tj dešava se hlađenje vazduha pretvaranjem latentne u osetnu toplotu. Hiljadama godina koriste se genijalne tehnike u raznim varijantama; neke koriste zemljane ćupove sa vodom, vlažne podloge koje se smeštaju na mesta prolaska vazduha. [6]. U DEH, procesni vazduh je u direktnom kontaktu sa vodom koja prska pa se hlađenje i vlaženje zbog isparavanja vode dešavaju u isto vreme.

Pretpostavke merenja

Pretpostavke koje su korišćene u analizi DEH:

 Svi uslovi su vezani za ustaljeno stanje.

 Uređaj je u hladu pa su efekti zračenja zanemarljivi.

 Sistem radi pod atmosferskim pritiskom (101.325kPa).

 Rashladni medijum (pad) je stalno zasićen vodom.

 Frontalna površina otvora uređaja i gustina spoljašnjeg vazduha se ne menjaju tokom analize.

Rezultati analize ukazali su da se performanse sistema miogu popraviti optimizacijom masenog protoka vode i procesnog vazduha, kao i brojem vlažnih podloga. Analiza je pokazala da su protok vazduha i broj podloga dva ključna faktora koja utiču na efikasnost DEH.