“Δροσισμός Θερμοκηπίων ( Β )” Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Διδάσκων - Γεώργιος Δημόκας.

Παρουσίαση με θέμα: "“Δροσισμός Θερμοκηπίων ( Β )” Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Διδάσκων - Γεώργιος Δημόκας."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 “Δροσισμός Θερμοκηπίων ( Β )” Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Διδάσκων - Γεώργιος Δημόκας Μαρία Κόκκορα Νικόλαος Κατσούλας Σημειώσεις

2 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εισαγωγή Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

3 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Αφορά στην εξάτμιση νερού στο χώρο του θερμοκηπίου και τη μετατροπή έτσι ενός μεγάλου μέρους της αισθητής θερμότητας του αέρα σε λανθάνουσα Δροσισμός => μείωση της θερμοκρασίας αύξηση της υγρασίας του χώρου Δροσισμός των θερμοκηπίων Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

4 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Ο βαθμός ψύξης εξαρτάται από τη διαφορά ξηρού και υγρού θερμομέτρου Ορισμοί: Θερμοκρασία ΞΗΡΟΥ θερμομέτρου: η θερμοκρασία του υγρού αέρα – μπορεί να μετρηθεί π.χ. με θερμόμετρο υδραργύρου (Hg) Θερμοκρασία ΥΓΡΟΥ θερμομέτρου: η θερμοκρασία που δείχνει θερμόμετρο Ηg όταν η θήκη Ηg καλυφθεί με ύφασμα το οποίο διαβρέχεται τριχοειδώς με νερό και στη συνέχεια εξατμίζεται Δροσισμός των θερμοκηπίων Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

5

6 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Δροσισμός με τεχνητή ομίχλη Μετατροπή της αισθητής θερμότητας σε λανθάνουσα, με εξάτμιση νερού που ψεκάζεται από την υδρονέφωση στον αέρα του θερμοκηπίου Εφαρμόζεται συνήθως σε θερμοκήπια εξοπλισμένα με παθητικό εξαερισμό Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

7 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Δροσισμός με τεχνητή ομίχλη Το νερό ψεκάζεται στον αέρα επάνω από τα φυτά, με υψηλές πιέσεις και με εκτοξευτήρες μικρής παροχής Ο αριθμός των εκτοξευτήρων και των γραμμών των σωλήνων επάνω στους οποίους τοποθετούνται, προσδιορίζονται από: –την πίεση –την παροχή του εκτοξευτήρα –το μέγεθος του θερμοκηπίου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

8 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Δροσισμός με τεχνητή ομίχλη Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

9 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Δροσισμός με τεχνητή ομίχλη Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

10 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Δροσισμός με τεχνητή ομίχλη Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

11 Τεχνητή ομίχλη Συσκευές χαμηλής πίεσης Πίεση λειτουργίας 5 bar Σταγονίδια νερού μεγέθους >200μm Συσκευές υψηλής πίεσης Πίεση λειτουργίας 50 bar Σταγονίδια νερού μεγέθους < 100 μm Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

12 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Δροσισμός με τεχνητή ομίχλη Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

13 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Δροσισμός με τεχνητή ομίχλη Προβλήματα Όταν χρησιμοποιούνται συσκευές χαμηλής πίεσης, μέρος της εξάτμισης γίνεται στα φύλλα και στο έδαφος  υγροποιήσεις Απαιτεί νερό πολύ καλής ποιότητας και παράλληλη χρήση συστημάτων απιονισμού για την αποφυγή απόφραξης των μικροεκτοξευτήρων Πρέπει να συνδυάζεται με σωστή διαχείριση του συστήματος αερισμού Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

14 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Θεωρία Εργαστηρίου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

15 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Δροσισμός των θερμοκηπίων Αισθητή θερμότητα: η θερμότητα που προκαλεί μεταβολή της θερμοκρασίας Λανθάνουσα θερμότητα: το ποσό θερμότητας που χρησιμοποιείται για την αλλαγή φάσης (αέριο-υγρό-στερεό), εμπεριέχεται στο υλικό χωρίς να προκαλεί μεταβολή της θερμοκρασίας του Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

16 Γενικές πληροφορίες Απόλυτη υγρασία (w u ): η ποσότητα των υδρατμών που περιέχεται σε 1 kg αέρα, σε συγκεκριμένη θερμοκρασία και πίεση (kg υδρατμών kg -1 αέρα) Σχετική υγρασία (RH): ο λόγος της ποσότητας των υδρατμών που περιέχει ο αέρας, σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και πίεση, προς την ποσότητα των υδρατμών που θα περιείχε ο αέρας αν ήταν κορεσμένος, με την ίδια θερμοκρασία και πίεση (%) w u = 0.000046*RH*e (T/17) Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

17 Γενικές πληροφορίες Ενθαλπία (h): Η ενθαλπία ενός συστήματος αντιστοιχεί σε όλη την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στο σύστημα με διάφορες μορφές (π.χ. αισθητή και λανθάνουσα θερμότητα). Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

18 Παράδειγμα Υπολογισμού Ενθαλπίας (h) Περίπτωση θερμοκηπίου με δροσισμό με τεχνητή ομίχλη. Αέρας με Τ= 40 °C και RH = 40%. –Αισθητή ενέργεια ξηρού αέρα (kJ/kg): H ξ = 1.006*Τ –Αισθητή ενέργεια υδρατμών (kJ/kg): Η αισθ,υδ = 4.187*T*w u –Λανθάνουσα ενέργεια υδρατμών (kJ/kg) : Η λανθ,υδ = (2500-2.385*T)*w u θεωρούμε ότι: h = Η ξ + Η αισθ,υδ + Η λανθ,υδ Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

19 Επομένως: Αισθητή ενέργεια ξηρού αέρα H ξ : H ξ = 1.006*Τ => H ξ = 1.006*40 => H ξ = 40.24 kJ/kg Υπολογίζω την απόλυτη υγρασία w u : w u = 0.000046*RH*e (T/17) => w u = 0.000046*40*e (40/17) => w u = 0.01935 kg/kg Αισθητή ενέργεια υδρατμών Η αισθ,υδ : Η αισθ,υδ = 4.187*T*w u => Η αισθ,υδ = 4.187*40* 0.01935 => Η αισθ,υδ = 3.24 kJ/kg Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

20 Επομένως: Λανθάνουσα ενέργεια υδρατμών Η λανθ,υδ : Η λανθ,υδ = (2500-2.385*T)*w u => Η λανθ,υδ = (2500-2.385*40)*0.01935 => Η λανθ,υδ = 46.53 kJ/kg Ενθαλπία h : h = Η ξ + Η αισθ,υδ + Η λανθ,υδ => h = 40.24 + 3.24 + 46.53 => h = 90.01 kJ/kg Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

21 Γενικές πληροφορίες Ειδικός όγκος (V ειδ ): Ονομάζεται ο όγκος που καταλαμβάνει ο υγρός αέρας ανά kg ξηρού αέρα. p = 101.325 kPa στην επιφάνεια της θάλασσας Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

22 Παροχή Αερισμού RSo*t*(1-a) – U (Ti – To) q = ------------------------------- hi – ho όπου: q: ο απαιτούμενος αερισμός (kg s -1 m -2 ) RSο: η ηλιακή ακτινοβολία έξω από το θερμοκήπιο (W m -2 ) t : η διαπερατότητα του θερμοκηπίου (1-α): ο λόγος της ηλιακής ενέργειας που χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του αέρα του θερμοκηπίου U: ο ολικός συντελεστής απωλειών θερμότητας του θερμοκηπίου (W ºC -1 m -2 εδάφους) hi και ho: η ενθαλπία του εσωτερικού και εξωτερικού αέρα του θερμοκηπίου (J kg -1 ) Ti και To: η θερμοκρασία του αέρα μέσα και έξω από το θερμοκήπιο (ºC) Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

23 Παροχή Νερού Η απαιτούμενη ποσότητα νερού (m w ) που πρέπει να διοχετευθεί στην ατμόσφαιρα του θερμοκηπίου: m w = q (w u,i – w u,o ) όπου: wu,i και wu,o η απόλυτη υγρασία του αέρα μέσα και έξω από το θερμοκήπιο [w u = 0.000046* RH* e(T/17)] m w = m tr + m fog (kg s -1 m -2 ) όπου: m tr ο ρυθμός εξατμισοδιαπνοής στο θερμοκήπιο και m fog ο ρυθμός παροχής νερού από το σύστημα τεχνητής ομίχλης m tr = α*t*RS,ο όπου: RSo η ροή της ηλιακής ακτινοβολίας έξω από το θερμοκήπιο (kg m -2 s -1 ) Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

24 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Άσκηση Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

25 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Θέμα Θεωρία Για τροποποιημένο τοξωτό θερμοκήπιο με πλάτος 10 m και μήκος 40 m, να υπολογιστεί η απαιτούμενη παροχή αερισμού του θερμοκηπίου και η παροχή νερού από το σύστημα τεχνητής ομίχλης προκειμένου να επιτευχθεί στο χώρο του θερμοκηπίου θερμοκρασία 27ºC και σχετική υγρασία 70%. Δίνονται: εξωτερική θερμοκρασία αέρα = 35ºC και σχετική υγρασία = 30%. Ο συντελεστής α έχει τιμή 0.7, ο συντελεστής t έχει τιμή 0.4 και ο συντελεστής U έχει τιμή 5 W ºC -1 m -2, ενώ η ηλιακή ακτινοβολία έξω από το θερμοκήπιο έχει ένταση 900 W m -2. Παράδειγμα 10m 40m40m Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

26 Εισαγωγή Άσκηση Επίλυση Θέμα Θεωρία Επίλυση Συζήτηση Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

27 Εισαγωγή Συζήτηση Θέμα Θεωρία Άσκηση Επίλυση Η παροχή αερισμού δίνεται από τη σχέση: q = [RSo*t*(1-a) – U (Ti – To)]/(hi – ho) => q= 148/(hi – ho) (A) Υπολογισμός ενθαλπίας hi: hi = 1.006* Ti + 4.1878* Ti* wu,i + (2500-2.385* Ti)* wu,i (B) Υπολογισμός απόλυτης υγρασίας wu,i : wu,i = 0.000046* RHi*e(Ti/17) => wu,i = 0.0158 kg/kg άρα (Β)=> hi = 67431 kJ/kg Ομοίως για ho και wu,o => ho = 62891 kJ/kg & wu,o = 0.0108 kg/kg Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου

28 Εισαγωγή Συζήτηση Θέμα Θεωρία Άσκηση Επίλυση (Α)=> q = 0.0326 kg s -1 m -2 ή q = 0.0326*(10m*40m) kg s-1 => q = 13.04 kg/s Ο ειδικός όγκος του εισερχόμενου αέρα: 0.878 m 3 /kg => q = 13.04 * 0.878 = 11.45 m 3 /s Η συνολική παροχή αέρα στο θερμοκήπιο θα είναι: q = 11.45 m 3 /s = 41220 m 3 /h Η απαιτούμενη ποσότητα νερού mw δίνεται από τη σχέση: mw = q*( wu,i - wu,o) => mw = 13.04*(0.0158 – 0.0108) => mw = 0.0652 kg/s Ο ρυθμός διαπνοής της καλλιέργειας είναι: mtr = α*t*RS,ο = 0.7* 0.4* 900/ 2500000 => mtr = 0.0001008 kg s -1 m -2 => mtr = 0.04032 kg/s => η απαιτούμενη ποσότητα νερού που πρέπει να προστεθεί από το σύστημα δροσισμού θα είναι: mfog = mw – mtr => m fog = 0.02488 kg/s = 89.57 kg/h Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου