Evaporarea de pe suprafața apei

Evaporarea apei de pe o suprafață de apă – cum ar fi un rezervor deschis, o piscină sau altele asemenea – depinde de temperatura apei, temperatura aerului, umiditatea aerului și viteza aerului deasupra suprafeței apei.

Cantitatea de apă evaporată poate fi exprimată sub forma:

Cantitatea de apă evaporată:

gs = Θ A (xs – x) / 3600 (1)

sau

gh = Θ A (xs – x) / 3600 (1)

sau

gh = Θ A (xs – x)

unde

gs = cantitatea de apă evaporată pe secundă (kg/s)

gh = cantitatea de apă evaporată pe oră (kg/h)

Θ = (25 + 19 v) = coeficientul de evaporare (kg/m2h)

v = viteza aerului deasupra suprafeței apei (m/s)

A = aria suprafeței apei (m2)

xs = raportul maxim de umiditate a aerului saturat la aceeași temperatură cu suprafața apei (kg/kg) (kg H2O în kg aer uscat)

x = raportul de umiditate a aerului (kg/kg) (kg H2O în kg aer uscat)

Note! Unitățile pentru Θ nu se potrivesc, deoarece aceasta este o ecuație empirică – un rezultat al experienței și experimentelor.

Alimentația de căldură necesară

Cea mai mare parte a căldurii sau energiei necesare pentru evaporare este luată din apa însăși. Pentru a menține temperatura apei – căldura trebuie să fie furnizată apei.

Căldura necesară pentru a acoperi evaporarea poate fi calculată ca

q = hwe gs (2)

unde

q = căldură furnizată (kJ/s (kW))

hwe = căldura de evaporare a apei (kJ/kg)

• 1 kW = 3412 Btu/h

Exemplu – Apa evaporată dintr-o piscină

Există o piscină de 50 m x 20 m cu temperatura apei de 20oC. Raportul maxim de umiditate de saturație în aerul de deasupra suprafeței apei este de 0,014659 kg/kg. Cu o temperatură a aerului de 25 oC și o umiditate relativă de 50%, raportul de umiditate în aer este de 0,0098 kg/kg – verificați diagrama Mollier.

Cu o viteză a aerului deasupra suprafeței apei de 0,5 m/s, coeficientul de evaporare poate fi calculat ca

Θ = (25 + 19 (0,5 m/s))

= 34,5 kg/m2h

Suprafața bazinului de înot poate fi calculată ca

A = (50 m) (20 m)

= 1000 m2

Evaporarea de la suprafață poate fi calculată ca

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

= 0,047 kg/s

Căldura de evaporare (entalpie) a apei la temperatura de 20oC este de 2454 kJ/kg. Aportul de căldură necesar pentru a menține temperatura apei din piscină poate fi calculat ca

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

= 115.3 kW

Pierderea de energie și aportul de căldură necesar pot fi reduse prin

• reducerea vitezei aerului deasupra suprafeței apei – efect limitat
• reducerea dimensiunii piscinei – nu este cu adevărat practică
• reducerea temperaturii apei – nu este o soluție de confort
• reducerea temperaturii aerului – nu este o soluție de confort
• creșterea conținutului de umiditate din aer – poate crește condensarea și deteriorarea construcțiilor pentru piscinele interioare
• eliminarea suprafeței umede – posibil cu pături de plastic pe suprafața apei în afara timpului de funcționare. Foarte eficient și utilizat în mod obișnuit

Nota! – în timpul timpului de funcționare, activitatea dintr-o piscină poate crește dramatic evaporarea apei și necesarul de furnizare a căldurii.

Pentru a reduce consumul de energie și pentru a evita deteriorarea umidității în construcțiile clădirilor se obișnuiește să se utilizeze dispozitive de reciclare a căldurii cu pompe de căldură care deplasează căldura latentă din aer în apa din piscină.

Calculator de evaporare a suprafeței apei

A – suprafața apei (m2)

xs – raportul maxim de umiditate de saturație în aer (kg/kg) (kg H2O în kg aer uscat)

x – – raportul de umiditate în aer (kg/kg) (kg H2O în kg aer uscat) – Mollier – psihrometric

hwe – căldura de evaporare (entalpie) a apei (kJ/kg)

v – viteza aerului deasupra suprafeței apei (m/s)

Calculator de încărcare!