موقع المهندس موقع المهندس بيت كل مهندس 
التبريد و التكييف و تعريف التبريد :
التبريد و التكييف هو عبارة عن سحب الحرارة من المكام المراد تبريده لخفض درجة حرارة الهواء داخله والعمل على ثبات قيمتها مهما تغيرت درجة حرارة الهواء خارج المكان. وقد يستخدم هذا الأثر لجعل خواص الهواء باعثة للنشاط والراحة أو تخزين المواد الغذائية.
التبريد و التكييف و تعريف تكييف الهواء :
هو التحكم فى درجة حرارة الهواء ورطوبته، ونقاوته وسريانه داخل مكان معين بهدف توفير ظروف الراحة والنشاط للشاغلين.
2 – الأبعاد والوحدات :
من الممكن التعبير عن أى خاصية طبيعية عن طريق مجموعة أبعاد أساسية، وكل بعد من هذه الأبعاد الأساسية يمكن أن يعرف بعدد من الوحدات المختلفة تبعا لنظام الوحدات المستخدم.
نظام الوحدات :
قبل عام 1960 كان هناك ثلاثة نظم للوحدات هى :
– النظام الفيزيائى (G.G.S Units).
– النظام الإنجليزى (F.P.S Units) .
– النظام الفرنسى (M.K.S Units).
التبريد و التكييف ولتجنب الصعوبات التى قد تواجه الدارس نتيجة وجود نظم مختلفة للوحدات والكميات التى تستخدم فى العلوم الفيزيائية والهندسية فقد تم الاتفاق على استخدام نظام موحد للوحدات والكميات المستخدمة فى العلوم والصناعة. وفى عام 1960 أقر المؤتمر العام الحادى عشر للمعايير والأوزان النظام الدولى للوحدات International System of Units (SI Units) وبعدئذ نالت تباعا اعتراف جميع الهيئات الدولية ودول العالم بما فيهم إنجلترا للنظام الدولى للوحدات. يتكون النظام الدولى للوحدات SI Unit من الوحدات الأساسية والإضافية والوحدات الأخرى المشتقة منها. حيث يبين جدول (1) الكميات الأساسية ووحداتها ورموزها فى هذا النظام. وفيما يلى عرض للوحدات الأساسية فى النظام الدولى للوحدات (SI) .
* الوحدة الأساسية للطول هى المتر (m)، ولكن لسنوات عديدة كان المقياس المقبول هو المتر ذو الطراز المبدئى الدولى، وهو المسافة بين علامتين على قضيب مصنوع من البلاتين والايريديوم عند ظروف محددة. وهذا القضيب محفوظ فى المكتب الدولى للموازين والمقاييس فى مدينة سيفر بفرنسا.
* أما وحدات الكتلة فى النظام الدولى للوحدات فهى الكيلو جرام (kg) . وكما ذكر فى المؤتمر العام الأول للموازين والمقاييس فى سنة 1889، وأعيد ذكره فى سنة 1901، فالكيلوجرام هو كتلة أسطوانة معينة من البلاتين والايريدوم، محفوظة قيد ظروف محددة فى المكتب الدولى للموازين والمقاييس.
* الاصطلاح (وزن) غالبًا ما يستعمل بالنسبة للأجسام، وفى بعض الأحيان يحدث لبس بينها وبين الكتلة. ففى الحقيقة يكون استعمال الوزن صحيحًا فقط إذا استعمل كقوة وحين نقول أن جسما ما يزن كذا فإننا نعنى أن هذه القوة التى ينجذب بها للأرض (أو لجسم آخر) أى أنه حاصل ضرب كتلة الجسم فى عجلة الجاذبية الأرضية فى المكان الموجود فيه الجسم وكتلة جسم ما تظل ثابتة بتغير الارتفاع، أما وزنه فيتغير بتغير الارتفاع.
* الوحدة الأساسية للزمن هى الثانية (s)، والتى عرفت فى الماضى بدلالة اليوم الشمسى، الذى هو الفترة الزمنية التى تشغلها لفة واحدة للأرض بالنسبة للشمس. وحيث أن هذه الفترة تتغير تبعا لفصول السنة فتستعمل قيمة متوسطة على مدار السنة تسمى اليوم الشمسى المتوسط، وتكون الثانية الشمسية المتوسطة مساوية لـ 1/86400 من اليوم الشمس المتوسط.
* كما تقاس درجة الحرارة فى النظام الدولى للوحدات بمقياس درجة كلفن.
3 – تعريفـــات :
المادة : توجد المادة فى الحالة الصلبة أو الغازية أو السائلة.
أ – مقارنة بين صلب ومائع :
تكون جزيئات الجسم الصلب متلاصقة أكثر لبعضها عنها فى المائع (غاز أو سائل)، وقوى الجذب بين جزيئات الصلب تكون من الكبر بحيث أنه يظل محتفظا بشكله. وهذه ليست الحالة بالنسبة إلى المائع، حيث أن قوى التجاذب أصغر بين جزئياته. فعندما يتغير شكل جامد ما بتأثير القوى الخارجية، فإن الاجهادات المماسية بين الجزيئات المتقاربة تحاول أن تعيد الجسم إلى شكله الأصلى. وبالنسبة للمائع فإن هذه الاجهادات المماسية تعتمد على سرعة حدوث التغيير وتتلاشى عندما تصل هذه السرعة إلى الصفر. وعندما تتوقف الحركة، تختفى الاجهادات المماسية ولا يحاول المائع استعادة شكله الأصلى.
ب – المقارنة بين غاز وسائل :
تكون جزيئات الغاز متباعدة عن بعضهما البعض عنها فى السوائل. وبالتالى فإن الغاز يكون قابلا جدا للانضغاط، بحيث أنه عندما يزول الضغط الخارجى فإن الغاز يحاول التمدد بلا حدود. ويكون السائل لا منضغطا نسبيا ، وإذا أزيلت كل الضغوط فيما عدا ضغط بخاره، فإن التماسك بين الجزئيات يحافظ على ترابطها معا، وبالتالى فإن السائل لا يتمدد بلا حدود.
هذا ويتأثر كثيرا حجم الغاز أو البخار بتغيرات الضغط أو درجة الحرارة أو كليهما، ولذلك، فإنه من الضرورى عادة الأخذ فى الاعتبار التغيرات فى الحجم ودرجة الحرارة عند التعامل مع الغازات أو الأبخرة.
ج – المنظومة الثرموديناميكية :
المنظومة عبارة عن حيز معين يحدده إطار وبداخله مائع يتبادل الطاقة والمادة مع الوسط المحيط به. هذا تصنف المنظومات الثرموديناميكية إلى : منظومة مقفلة (التى يعبر حدودها الطاقة فقط) ومنظومة مفتوحة (وهى التى يعبر حدودها الكتلة والطاقة)،
د – الخواص الثرموديناميكية :
الخاصية عبارة عن دالة حالة للمنظومة، يمكن ملاحظتها وقياسها، ومن أهم الخواص الثروموديناميكية الضغط، درجة الحرارة، الحجم النوعى، الطاقة الداخلية، والانثالبى.
هـ – درجة الحرارة :
تعرف درجة الحرارة بأنها حالة المادة من سخونة أو برودة مقارنة بنقطة ثابتة على مقياس درجة الحرارة. تعرف درجة جسم ما بأنها مقياس لدرجة نشاط جزئيات الجسم أو يبين أدق مقياس لمتوسط طاقة حركة جزئياته أى سخونته أو برودته.
مقاييس درجة الحرارة :
يوجد نوعين أساسيين من مقاييس درجة الحرارة هما :
· مقاييس درجة الحرارة العادية : وهى التى لا يبدأ تدريج مقياس درجة الحرارة بها من الصفر المطلق.
· مقاييس درجة الحرارة المطلقة : وهى التى يبدأ تدريج مقياس درجة الحرارة بها من الصفر المطلق.
مقاييس درجة الحرارة العادية :
يمكن قياس التغيرات التى قد تنشأ فى درجة الحرارة إما بالمقياس المئوى أو المقياس الفهرنهيتى واللذان يعتمدان على نقطتين ثابتتين هما نقطة ذوبان الثلج ونقطة غليان الماء النقى عند الضغط الجوى القياسى.
العلاقة بين درجتى الحرارة المئوية والفهرنهيتية :
°C = (°F – 32) (1)
°F = (°C + 32) (2)
مقاييس درجة الحرارة المطلقة :
التدريجان المستخدمان لدرجات الحرارة المطلقة هما :
· مقياس كلفن وهو الذى يبدأ من -273.15° م
· مقياس رانكن وهو الذى يبدأ من -460° ف
يجب مراعاة العلاقات التالية :
K = °C + 273.15
R = °F + 460.0
و – الكثافــة :
الكثافة (r) لمائع ما هى الكتلة لوحدة الحجم، وتعطى الكثافة r بوحدات kg/m3 فى وحدات SI والتى يمكن أيضا التعبير عنها بوحدات N.s2/m4 فى وحدات SI .
ز – الوزن النوعى :
الوزن النوعى (g) هو الوزن لوحدة الحجم أى يمثل القوة الناشئة عن تأثير الجاذبية الأرضية على وحدة الحجم من المائع، وبالتالى يكون له وحدات قوة لوحدة الحجم، أى N/m3 فى وحدات SI . الكثافة والوزن النوعى المائع يرتبطان كما يلى :
r = g / g or g = r g (3)
ويجب ملاحظة أن الكثافة (r) مطلقة حيث أنها تعتمد على الكتلة التى لا تعتمد على الموقع، والوزن النوعى (g) على النقيض من ذلك لا تكون قيمته مطلقة لأنه يعتمد على عجلة الجاذبية الأرضية (g) التى تتغير مع تغير الموقع، والذى يعتمد أساسا على خط العرض والمنسوب فوق سطح البحر.
ح – الحجم النوعى :
الحجم النوعى (v) هو الحجم الذى تشغله وحدة الكتلة للمائع. ودائما يطبق على الغازات، وغالبا ما يعطى بوحدات m3/kg بوحدات SI . والحجم النوعى يعتبر معكوس الكثافة أى أن :
V = 1 / r (4)
ط – الكثافة النوعية :
الكثافة النوعية S للمائع هى النسبة بين كثافته وكثافة الماء النقى عند درجة الحرارة القياسية. وفى النظام المترى تكون كثافة الماء عند 4°C هى 1000 kg/m3 .
ى – الضغط
يعرف الضغط بأنه المركبة العمودية للقوة على وحدة المساحات أى أن :
P = F / A (5)
حيث P = الضغط ، F = المركبة العمودية للقوة ، A = وحدة المساحات
الضغوط المطلقة والمقاسة :
إذا تم قياس الضغط بالنسبة إلى الصفر المطلق، فإنه يعرف بالضغط المطلق (Pabs)، وعندما يقاس نسبة إلى الضغط الجوى (Patm) كأساس، فإنه يعرف الضغط المقاس (Pgage). وذلك لأنه عمليا جميع أجهزة قياس الضغط تسجل صفرًا إذا كانت تحت تأثير الضغط الجوى وبالتالى تقيس الفرق بين ضغط المائع المتصلة به وبين الهواء المحيط بها.
وإذا كان الضغط أقل من الضغط الجوى، يعبر عنه بالتفريغ وقيمته المقاسة هى المقدار الذى تكون أقل به من الضغط الجوى. وما يقال عنه “تفريغ مرتفع” هو فى الحقيقة ضغط مطلق منخفض. والتفريغ الكامل يناظر ضغط الصفر المطلق.
التبريد و التكييف جميع قيم الضغط المطلق موجبة، حيث أن القيمة السالبة تعنى شدًا، والذى يعتبر عادة من المستحيل فى أى مائع. تكون الضغوط المقاسة موجبة إذا كانت أعلى من الضغط الجوى وتكون سالبة إذا كانت ضغوط تفريغ (شكل 4) . هذا وتراعى العلاقة الآتية :
Pabs = Patm + Pgage (6)
التبريد و التكييف حيث أن Pgage يمكن أن تكون موجبة موجه أو سالبة (تفريغ). ويسمى الضغط الجوى أيضًا البارومترى والذى يتغير مع الارتفاع عن سطح البحر. كذلك فإن الضغط الجوى يتغير قليلاً من وقت لآخر بسبب التغير فى الأحوال الجوية عند نفس الموقع.
التبريد و التكييف فى تطبيقات الديناميكا الحرارية يكون من الضرورى استخدام الضغط المطلق. لأن معظم الخواص الحرارية تعتبر دالة فى الضغط الحقيقى للمائع، بغض النظر عن الضغط الجوى. على سبيل المثال، فإن معادلة الحالة للغاز هى معادلة يجب أن يستعمل فيها الضغط المطلق. وفى الحقيقة فإنه يجب أن يستخدم الضغط المطلق فى معظم المسائل الخاصة بالغازات والأبخرة.
التبريد و التكييف و لا تتأثر كثيرًا خواص السوائل غالبًا بالضغط، ولذلك تستخدم الضغوط المقاسة فى المسائل التى تتعامل مع السوائل. ويلاحظ أن الضغط الجوى يظهر على جانبى المعادلة وبالتالى يتلاشى. ولذلك فإن قيمة الضغط الجوى ليست غالبًا ذات تأثير يذكر عند التعامل مع السوائل، ولهذا السبب تستخدم الضغوط المقاسة مع السوائل.
