Parowanie z powierzchni wody

Parowanie wody z powierzchni wody – jak otwarty zbiornik, basen lub podobne – zależy od temperatury wody, temperatury powietrza, wilgotności powietrza i prędkości powietrza nad powierzchnią wody.

Ilość odparowanej wody może być wyrażona jako:

gs = Θ A (xs – x) / 3600 (1)

lub

gh = Θ A (xs -. x)

gdzie

gs = ilość wyparowanej wody na sekundę (kg/s)

gh = ilość wyparowanej wody na godzinę (kg/h)

Θ = (25 + 19 v) = współczynnik parowania (kg/m2h)

v = prędkość powietrza nad powierzchnią wody (m/s)

A = powierzchnia wody (m2)

xs = maksymalny wskaźnik wilgotności powietrza nasyconego w tej samej temperaturze co powierzchnia wody (kg/kg) (kg H2O w kg suchego powietrza)

x = wskaźnik wilgotności powietrza (kg/kg) (kg H2O w kg suchego powietrza)

Uwaga! Jednostki dla Θ nie zgadzają się, ponieważ jest to równanie empiryczne – wynik doświadczeń i eksperymentów.

Wymagane dostawy ciepła

Większość ciepła lub energii wymaganej do odparowania jest pobierana z samej wody. Aby utrzymać temperaturę wody – ciepło musi być dostarczone do wody.

Potrzebne ciepło do pokrycia parowania można obliczyć jako

q = hwe gs (2)

gdzie

q = ciepło dostarczone (kJ/s (kW))

hwe = ciepło parowania wody (kJ/kg)

• 1 kW = 3412 Btu/h

Przykład – odparowana woda z basenu. Woda odparowana z basenu

Jest basen o wymiarach 50 m x 20 m i temperaturze wody 20oC. Maksymalny wskaźnik wilgotności nasycenia w powietrzu nad powierzchnią wody wynosi 0,014659 kg/kg. Przy temperaturze powietrza 25 oC i wilgotności względnej 50% współczynnik wilgotności w powietrzu wynosi 0,0098 kg/kg – sprawdź wykres Molliera.

Przy prędkości powietrza nad powierzchnią wody 0,5 m/s współczynnik parowania można obliczyć jako

Θ = (25 + 19 (0,5 m/s))

= 34,5 kg/m2h

Powierzchnię basenu można obliczyć jako

A = (50 m) (20 m)

= 1000 m2

Parowanie z powierzchni można obliczyć jako

gs = (34,5 kg/m2h) (1000 m2) ((0,014659 kg/kg) – (0,0098kg/kg)) / 3600

= 0,047 kg/s

Ciepło parowania (entalpia) wody o temperaturze 20oC wynosi 2454 kJ/kg. Dostawę ciepła potrzebną do utrzymania temperatury wody w basenie można obliczyć jako

q = (2454 kJ/kg) (0,047 kg/s)

= 115.3 kW

Straty energii i wymagany dopływ ciepła można zmniejszyć poprzez

• zmniejszenie prędkości powietrza nad powierzchnią wody – efekt ograniczony
• zmniejszenie wielkości basenu – nie do końca praktyczne
• zmniejszenie temperatury wody – nie jest to rozwiązanie komfortowe
• zmniejszenie temperatury powietrza – nie jest to rozwiązanie komfortowe
• . nie jest rozwiązaniem komfortowym
• zwiększenie zawartości wilgoci w powietrzu – może zwiększyć kondensację i uszkodzić konstrukcje budowlane basenów krytych
• usunięcie mokrej powierzchni – możliwe za pomocą plastikowych koców na powierzchni wody poza czasem eksploatacji. Bardzo skuteczne i powszechnie stosowane

Uwaga! – W czasie eksploatacji aktywność w basenie może gwałtownie zwiększyć parowanie wody i wymagany dopływ ciepła.

W celu zmniejszenia zużycia energii i uniknięcia szkód spowodowanych wilgocią w konstrukcjach budowlanych powszechnie stosuje się urządzenia do recyklingu ciepła z pompami ciepła, które przenoszą ciepło utajone z powietrza do wody w basenie.

Kalkulator parowania powierzchni wody

A – powierzchnia wody (m2)

xs – maksymalny stosunek wilgotności nasycenia w powietrzu (kg/kg) (kg H2O w kg suchego powietrza)

x – wskaźnik wilgotności powietrza (kg/kg) (kg H2O w kg suchego powietrza) – Mollier – Psychrometric

hwe – ciepło parowania (entalpia) wody (kJ/kg)

v – prędkość powietrza nad powierzchnią wody (m/s)

Kalkulator obciążeń!