Návod k obsluze software VZDUCH verze 1.2

Interaktivní grafický software ro termodynamické výočty vlhkého vzduchu Návod k obsluze software VZDUCH verze 1.2 Určeno ro očítače IBM PC a komatibilní racující od oeračním systémem DOS či Windows s grafickým adatérem VGA M.Pavelek, E.Janotková - Brno 2002 Odbor termomechaniky a techniky rostředí Energetického ústavu Fakulta strojního inženýrství Vysokého učení technického v Brně 616 69 Brno, Technická 2 tel. 54114 272, 5 41143268

OBSAH 1. Úvod 3 2. Instalace 3 2.1 Instalace software omocí rogramu Instal 3 2.2 Instalace software z komrimovaného souboru 4 3. Aktivace 5 4. Ovládání 7 4.1 Určování stavů (t, f, x, i,m, r, V) 7 4.2 Změna tlaku () 10 4.3 Vykreslování stavů (1, 2) 10 4.4 Volba rozsahů diagramu (O) 11 4.5 Grafický režim (G) 12 4.6 Kalkulátor (K) 14 4.7 Návod k obsluze (N, F1) 15 4.8 Tisk (S) 17 4.9 Volba alety barev (B) 17 4.10 Zvukový signál (Z) 18 4.11 Ukončení ráce (Esc) 18 5. Seznam souborů software VZDUCH 19 6. Práce ve Windows 20 7. Rovnice oužité v software VZDUCH 21 8. Autorská ráva 25 9. Literatura 25 2

1. ÚVOD V různých oblastech teelné techniky, zejména v klimatizaci, chlazení a sušení, ale i v mnoha dalších oborech jako v chemickém inženýrství, meteorologii aj. se často setkáváme s termodynamickými výočty vlhkého vzduchu. Základní úlohou ři těchto výočtech je určení stavu vlhkého vzduchu, které se obecně rovádí zadáním tří stavových veličin. Stav vlhkého vzduchu lze většinou exaktně vyočítat, ale existují raktická zadání, kdy exaktní výočet vede na řešení transcendentních rovnic, ři kterém je nutné oužít nař. iterační ostu. K usnadnění výočtů s vlhkým vzduchem byly sestaveny tabulky vlhkého vzduchu a ro znázornění změn stavu vzduchu ři izobarických dějích se v technické raxi oužívají diagramy vlhkého vzduchu. Tento ostu sice odstraní nutnost řešení transcendentních rovnic, ale je obvykle méně řesný a navíc tabulky i diagramy bývají sestrojeny ouze ro určité celkové tlaky vlhkého vzduchu. Z těchto důvodů byl vyvinut software VZDUCH [1], [2], [3], který slouží k určování stavů vlhkého vzduchu v širokém rozsahu celkových tlaků. Software umožňuje určovat stavy vlhkého vzduchu ro různé celkové tlaky z různých dvojic stavových veličin oužívaných v raxi a zároveň očítá i mnohé další stavové veličiny otřebné ři výočtech termodynamických dějů s vlhkým vzduchem. Program obsahuje konstanty ro vlhký vzduch v rozsahu tlaků od 40 do 200 kpa a v rozsahu telot od -35 C do teloty varu vody ro daný celkový tlak. Software oužívá ři své ráci kombinaci exaktního výočtu s interolačním řístuem. Tento rinci nahradí řešení transcendentních rovnic ři určování stavů vlhkého vzduchu z libovolné dvojice stavových veličin, je dostatečně řesný a zároveň umožňuje okamžitě sledovat v grafické formě jak zadávané hodnoty, tak i výsledky řešení, a to ve stavovém rostoru, jehož obrazem je Mollierův i x diagram vlhkého vzduchu, kde i je měrná entalie a x je měrná vlhkost. Software je určen ro očítače IBM PC a komatibilní vybavené 640 kb amětí RAM a adatérem VGA s minimálně 256 kb aměti. Počítače musí racovat od oeračním systémem DOS či WINDOWS. Současná verze software VZDUCH 1.2 vychází z verzí VZDUCH 1.0 a 1.1 a také ze zkušeností se software PÁRA [4], ale vyznačuje se řadou zlešení. Nová verze má dokonalejší obsluhu, vylešené grafické funkce, je vybavena tiskovou rutinou ro DOS a instalačním rogramem. Všechny rogramy jsou sány v jazyce Quick Basic [5] s využitím funkcí DOSu a BIOSu. Software je komfortní se snadnou obsluhou, odolný vůči omylům a veškeré texty včetně chybových hlášení jsou sány česky. Pozn.: Složce se software VZDUCH lze ři ráci ve Windows řiřadit ikonu 2. INSTALACE 2.1 INSTALACE SOFTWARE POMOCÍ PROGRAMU INSTAL Instalace software VZDUCH s rogramem VZDUCH.EXE a otřebnými datovými soubory se rovádí z instalační diskety omocí rogramu INSTAL.EXE. 3

Obr.1 Pracovní formulář instalačního rogramu Před instalací je vhodné rovést nejdříve inicializaci očítače. Pak se řeneme na disk a:\, či b\: (nebo do zdrojového adresáře a:\vzduch12 či b:\vzduch12) říkazem a: <Enter>, či b: <Enter>. Nakonec sustíme instalační rogram říkazem Instal <Enter>. Po suštění instalačního rogramu,viz obr. 1, očítač nabídne cestu k adresáři c:\vzduch, do kterého lze nainstalovat rogram. Cestu můžeme otvrdit římo stisknutím tlačítka <Enter> c:\vzduch <Enter>. Při volbě jiného adresáře, lze cestu uravit a ak otvrdit omocí <Enter>. Vymazání nabídky se rovede tlačítkem "šika zět". Pokud zadaný adresář neexistuje, instalační rogram jej vytvoří. Je-li chybně zadaná cesta k adresáři, očítač nás vyzve k novému zadání. Zadáme-li jako cílový adresář kořenový, musí být ukončen zětným lomítkem, obsahuje-li cesta k cílovému adresáři i odadresáře, zětné lomítko se na konci neíše. Po ukončení instalace je očítač řenut do cílového adresáře, kde jsou všechny soubory software VZDUCH nutné ro jeho suštění. Pozn.: Instalačnímu rogramu lze ři ráci ve Windows řiřadit ikonu 2.2 INSTALACE SOFTWARE Z KOMPRIMOVANÉHO SOUBORU Volná verze software VZDUCH nevyžaduje instalaci omocí rogramu INSTAL. Software je ak možné instalovat ouhým nakoírováním otřebných souborů software do racovního adresáře. 4

Všechny soubory volné verze software VZDUCH bývají obvykle k disozici v komrimované odobě. Tento soubor je vhodné nejdříve umístit na lokální disk očítače, rozbalit do zvoleného adresáře a ak je terve software VZDUCH včetně souborů dat řiraven ke suštění. 3. AKTIVACE Hlavní rogram software VZDUCH lze aktivovat z adresáře s nainstalovanými soubory, a to říkazem VZDUCH <Enter>. Jestliže byl software získán nelegálně, nebo došlo ke změně konfigurace očítače, nebo v říadě, že software byl uravován či naaden virem, vyíše se zráva "Software je nutno znovu nainstalovat s originálními soubory omocí rogramu INSTAL". Změnu konfigurace očítače mohou však zůsobit i některé aktivované rogramy. V takových říadech je nutné rovést inicializaci očítače. Pozn.: Uvedená zráva se nevyisuje u volné verze software VZDUCH. Pozn.: Disk s nainstalovaným rogramem nesmí být chráněn roti záisu. Pozn.: Hlavnímu rogramu VZDUCH lze ři ráci ve Windows řiřadit ikonu Po načtení hlavního rogramu do oerační aměti očítač zobrazí úvodní obraz s informacemi o autorech, viz obr. 2. Po zmáčknutí libovolného tlačítka je zobrazen racovní formulář software VZDUCH, viz obr. 3. V tomto formuláři je v kosoúhlé rojekci vykreslen základní tvar Mollierova i-x diagramu vlhkého vzduchu, a to ro konkrétní celkový tlak vzduchu. V základním tvaru Obr. 2 Úvodní obraz software VZDUCH 5

diagramu je vertikální osa označena ísmenem i a horizontální měřítko ísmenem x. Dále je zde zobrazena křivka ϕ = 100 % (dělící diagram na oblast nenasyceného a řesyceného vzduchu) a izoterma t = 0 C, která v oblasti řesyceného vzduchu tvoří klínovou lochu. V oblasti řesyceného vzduchu rozděluje izoterma t = 0 C diagram na vzduch řesycený kaalinou (mlhou) a vzduch řesycený tuhou fází (ledovou mlhou, sněhovými vločkami). Pozn.: Nevykreslovaná osa x rochází očátkem souřadného systému diagramu (růsečík izotermy t = 0 C s osou i), a to šikmo dolů ve směru nulové izotermy z oblasti vzduchu řesyceného kaalinou. Obr. 3 Pracovní formulář software VZDUCH s hlavním dialogovým menu Nad diagramem je název software a informace o vývojovém racovišti. Pod diagramem je hlavní dialogové menu. Vlevo od diagramu je tabulka ro numerické výsledky řešení buď stavu 1, nebo stavu 2. V horní části tabulky je vyčíslen aktuální tlak, ro který je vykreslen i-x diagram. Dále je zde volný řádek ro text "Stav 1", nebo "Stav 2" a ak následují řádky řiravené ro zadané a vyočtené hodnoty stavových veličin aktuálního stavu. Nejdříve jsou uvedeny stavové veličiny umožňující zadávání stavu, ke kterým atří telota t [ o C], relativní vlhkost ϕ [%], měrná vlhkost x [g/kg sv ], měrná entalie i [kj/kg sv ], telota mokrého teloměru t m [ o C] (totožná s telotou mezního adiabatického ochlazení t ad ) a telota rosného bodu t r [ o C]. Dále jsou v tabulce vlevo od diagramu uvedeny stavové veličiny otřebné ři mnohých termodynamických výočtech. Jedná se o arciální tlak sytých ar " [Pa], hustotu sytých ar ρ " [kg/m 3 ], měrnou vlhkost nasyceného vzduchu x" [g/kg sv ], entalii nasyceného vzduchu i" [kj/kg sv ], arciální tlak ar [Pa], hustotu ar ρ [kg/m 3 ], hustotu suchého vzduchu ρ v [kg/m 3 ], hustota vlhkého vzduchu ρ [kg/m 3 ], měrnou vlhkost kaalné fáze x k [g/kg sv ] ro mlhový vzduch o telotě t > 0 C a měrnou vlhkost tuhé fáze x t [g/kg sv ] ro řesycený vzduch o telotě t < 0 C. V dolní části tabulky je rostor ro slovní informace o stavu vzduchu. 6

4. OVLÁDÁNÍ V racovním formuláři od diagramem, viz obr. 3, je hlavní dialogové menu ovládané z klávesnice stisknutím říslušného zvýrazněného znaku. Program je ošetřen vůči všem omylům. Při chybné volbě oužijte tlačítko <Esc>. 4.1 URČOVÁNÍ STAVŮ Stav vlhkého vzduchu je zadáván celkovým tlakem vzduchu a libovolnou dvojicí stavových veličin telotou t, relativní vlhkostí ϕ, měrnou vlhkostí x, entalií i, telotou mokrého teloměru t m (určenou sychrometrickým měřením a ztotožněnou s telotou mezního adiabatického ochlazení t ad ) a telotou rosného bodu t r. Stavovou veličinu ředstavující říslušnou izokřivku v diagramu volíme omocí tlačítek t, f, x, i, m, r řičemž t volíme ro zadání izotermy, f ro zadání křivky konstantní relativní vlhkosti, x ro zadání křivky konstantní měrné vlhkosti, i ro zadání izoentaly, m ro zadání teloty mokrého teloměru a r ro zadání teloty rosného bodu. Obr. 4 Zadávání číselné hodnoty 1. izokřivky Zadání číselné hodnoty izokřivky rovedeme v nabídnutých jednotkách, a to omocí tlačítek číslic, minus, tečky nebo čárky. Příklad zadávání hodnoty 1. izokřivky tyu izotermy je na obr. 4. Tlačítko "šika zět" umožní mazání hodnoty a ostatní tlačítka ukončí zadávání. Zadáme-li hodnotu mimo racovní rozsah, generuje se hlášení "Zadaná hodnota mimo 7

rozsah". Po zadání číselné hodnoty, očítač izokřivku vykreslí a od diagramem se zobrazí hlavní menu. Chybné zadání můžeme oakovat, což lze využít ke kreslení osnov izokřivek. Při zadávání druhé izokřivky, viz zadávání teloty rosného bodu na obr. 5, je ostu obdobný, jako u rvní izokřivky. Stav racovního formuláře o zadání druhé izokřivky je uveden na obr. 6. Přičemž i v tomto režimu můžeme zadat a vykreslit celou osnovu izokřivek. Obr. 5 Zadávání číselné hodnoty 2. izokřivky Obr. 6 Pracovní formulář o zadání 2. izokřivky 8

Pozn.: Druhá zadávaná stavová veličina na obr. 6 byla telota rosného bodu. Geometrické místo všech stavů majících stejnou telotu rosného bodu je v diagramu vykresleno čárkovanou čarou. Pozn.: Geometrické místo všech stavů majících stejnou telotu mokrého teloměru je v software rovněž vykreslováno čárkovanou čarou. Jsou-li zadány izokřivky dvou různých stavových veličin, lze rovést výočet stavu daného růsečíkem dvojice osledně zadaných izokřivek, a to z hlavního menu omocí tlačítka V. Výočet stavu z uvedených dvojic stavových veličin vede na atnáct odlišných výočtových schémat, ři kterých se oužívají stavové rovnice ro vlhký vzduch z lit. [6], [7] a interolační řístuy, viz ka. 7. Zadaný a vyočtený stav je označen v tabulce zadaných a vyočtených hodnot jako stav 1, viz obr. 7. Pokud již existoval stav 1, je tento řesunut do stavu 2 a okud existoval také stav 2, je tento vymazán z aměti očítače. Ve vylněné tabulce stavu 1 vlevo od diagramu jsou uvedené jednak hodnoty, kterými byl stav zadán, a odlišnou barvou hodnoty vyočtené. V dolní části tabulky se vyisuje slovní informace: Nenasycený vzduch, Nasycený vzduch, Přesycený vzduch, nebo hlášení: Stav nejednoznačný, Stav nenalezen. Pozn.: Je-li Stav nejednoznačný, očítač označí některý z nakreslených stavů a ten zaíše do tabulky zadaných a vyočtených veličit. Pokud toto řešení nevyhovuje, lze je uřesnit v grafickém režimu ráce software. Pozn.: Hlášení Stav nenalezen se vyisuje v oblasti hlavního dialogového menu. Zmáčknutí libovolné klávesy zůsobí návrat do hlavního menu a nenalezený stav je vymazán z aměti. Obr. 7 Pracovní formulář o výočtu stavu 9

4.2 ZMĚNA TLAKU Chceme-li rovádět řešení stavu vlhkého vzduchu ři jiném celkovém tlaku, zmáčkneme v hlavním dialogovém menu tlačítko. Dojde ři tom k řekreslení diagramu a k řeočtu osledně zadaného stavu 1. Předchozí zadaný stav 2 je ři změně tlaku vymazán z aměti očítače. Příklad změny tlaku a řeočtu stavu z obr. 7 je uveden na obr. 8. Nově zadaný tlak je latný až do okamžiku jeho další říadné změny. Obr. 8 Pracovní formulář se změněným tlakem a řeočteným stavem z obr. 7 4.3 VYKRESLOVÁNÍ STAVŮ Z hlavního dialogového menu lze kdykoliv vykreslit znovu stav 1 nebo 2 stisknutím tlačítka 1 nebo 2. Vykreslí se ři tom izokřivky, kterými byl stav 1 či 2 zadán a růsečík těchto izokřivek, viz vykreslení stavu 2 na obr. 9. Pod diagramem je ak hlavní dialogové menu. Izokřivky, kterými byl stav zadán jsou v tabulce stavových veličin označeny odlišnou barvou. Pozn.: Při znovuvykreslení stavu dojde zároveň k vymazání izokřivek, které nemají sojitost s vykresleným stavem. Jedná se ředevším o chybně zadané izokřivky, ale také o úmyslně vykreslené osnovy izokřivek. 10

Obr. 9 Příklad vykreslení stavu 2 4.4 VOLBA ROZSAHŮ DIAGRAMU Volba rozsahů diagramu, to znamená zvětšování či zmenšování viditelné racovní lochy diagramu, se rovádí z hlavního dialogového menu zmáčknutím tlačítka O. Obr. 10 Volba rozsahů diagramu 11

Zobrazí se ři tom menu ro volbu rozsahů, kde jsou uvedeny nastavené minimální a maximální hodnoty stavových veličin na ose Y a na ose X a síť s nastavenou lochou diagramu, viz obr. 10. Pomocí tlačítek "šika nahoru", "šika dolů" můžeme měnit rozsahy ve směru Y a omocí tlačítek "šika vlevo", "šika vravo" měníme rozsahy ve směru X. Tlačítko <Home> umožní obnovit ůvodní rozsahy diagramu a tlačítko M umožní řenutí režimu ovládání maxim či minim rozsahů. Při ovládání maxim je vysáno MAX velkými ísmeny, ři ovládání minim je vysáno MIN velkými ísmeny. Změny rozsahů lze rovádět v diagramu okamžitě, s křivkami stavu 1 či stavu 2. Příadná osnova izokřivek či chybně zadané izokřivky se v tomto režimu nezobrazují. Zmáčknutí tlačítka <Esc> umožní návrat do hlavního menu a zůstává vykreslen diagram s novými rozsahy včetně stavu 1 či 2. Zvolené rozsahy jsou aktivní, okud se nerovede nová volba rozsahů diagramu. Pozn.: Funkce Tisk a Barva budou osány ka. 4.8 a ka. 4.9. 4.5 GRAFICKÝ REŽIM Volba grafického režimu ráce ro možnost oužití grafického ukazovátka se rovádí z hlavního menu zmáčknutím tlačítka G. Zobrazí se ři tom menu grafického režimu ráce software s různými funkcemi. Jeden z říkladů oužití grafického ukazovátka je uveden na obr. 11. Jedná se o možnost odečítání zvolených stavů vlhkého vzduchu v ředem vytvořené osnově izokřivek, jejichž vykreslování je osáno v ka. 4.1. Grafickým ukazovátkem lze o diagramu ohybovat omocí tlačítek šiek "vlevo", "nahoru", "dolů", "vravo". Při delším držení tlačítek šiek se ohyb grafického ukazovátka urychluje. Poloha ukazovátka je růběžně indikována vlevo od diagramu. Velikost kroku ři ohybu ukazovátka je možné řeínat omocí tlačítka K. Po řenutí do grafického režimu je nastaven vždy největší krok (indikovaný textem KROK s velkými ísmeny). Zmáčknutím tlačítka K zvolíme menší krok (indikovaný textem Krok) a 12

dalším zmáčknutím K zvolíme nejmenší krok (indikovaný textem krok s malými ísmeny). Přeínání kroků se další aktivací tlačítka K oakuje. Stav nastavený grafickým ukazovátkem je možné vyočíst stisknutím tlačítka V. Nastavený stav je ouze dočasně zobrazen v tabulce zadaných a vyočtených hodnot, neukládá se do aměti očítače a ři ohybu ukazovátkem zmizí. Obr. 11 Grafický režim ráce v osnově izokřivek Obr. 12 Grafický režim ráce ro uřesnění nejednoznačného stavu 13

Určení stavu omocí grafického ukazovátka využijeme nař. tehdy, je-li ři určování stavů dle ka. 4.1 generováno hlášení Stav nejednoznačný. Takovým říkladem může být zadání stavu řesyceného vzduchu omocí měrné vlhkosti x a teloty t = 0 C, kdy v oblasti řesycení je nulová izoterma dána klínovou lochou, viz obr. 12. Pak lze grafickým ukazovátkem nastavit ožadovanou olohu stavu v diagramu a omocí tlačítka V zjistit otřebné stvové veličiny tohoto stavu. Pomocí tlačítka <Esc> se můžeme kdykoliv vrátit do hlavního menu software, řičemž se zobrazí ouze základní tvar diagramu a stav 1. Pozn.: Funkce Tisk a Barva budou osány ka. 4.8 a ka. 4.9. 4.6 KALKULÁTOR Software VZDUCH má vestavěný kalkulátor, který je možné oužívat z hlavního menu o stisknutí tlačítka K. Pod aktuálním diagramem se místo hlavního dialogového menu objeví dislej kalkulátoru a řada funkcí, které je možné aktivovat stisknutím říslušného zvýrazněného znaku uvedených funkcí, viz obr. 13. Obr. 13 Zobrazení kalkulátoru v dolní části racovního formuláře Kalkulátor má jednu aměť M. Je-li v této aměti nenulové číslo, je v levé části disleje vytištěn znak M. Kalkulátor indikuje chybové hlášení, řekročí-li absolutní hodnota výsledku hodnotu 10 30. 14

Úlný řehled funkcí a možností ovládání vestavěného kalkulátoru je uveden v následujícím textu: číslice, tečka - zadání čísel, <Delete> - maže dislej, + - sčítání, - - odečítání, * - násobení, / - dělení, šika nahoru - umocnění, 1/x - reciroká hodnota čísla, šika vlevo - uložení čísla do aměti, šika vravo - vyvolání čísla z aměti, M+ - řičítání čísla do aměti, PI - generuje Ludolfovo číslo, LN - řirozený logaritmus, EXP - exonenciální funkce e x, LOG - dekadický logaritmus, 10^x - exonenciální funkce 10 x, SIN - funkce sinus, ASI - funkce arcussinus, COS - funkce cosinus, ACO - funkce arcuscosinus, TAN - funkce tangens, ATA - funkce arcustangens, *10^Z - zadání exonentu čísla, Deg - určuje režim vyisování údajů úhlů ve stuních (je-li režim aktivní, je DEG vysáno velkými ísmeny), Rad - určuje režim vyisování údajů úhlů v radiánech (je-li režim aktivní, je RAD vysáno velkými ísmeny), NEG - neguje číslo. Návrat z režimu kalkulátoru do hlavního menu software VZDUCH je možné rovést omocí tlačítka <Esc>. Pozn.: Funkce Barva je osána v ka. 4.9 4.7 NÁVOD K OBSLUZE Software VZDUCH má vestavěný návod k obsluze, který lze aktivovat tlačítkem N, F1. Vestavěný návod k obsluze rogramu je třístránkový a o suštění software je vždy nastaven na 1. stránku. V návodu lze listovat stisknutím tlačítek 1, 2, 3, <PgDo>, <PgU>. Návrat do hlavního menu software umožní tlačítko <Esc>. 15

Při nové aktivaci návodu se automaticky objeví naosledy nalistovaná stránka. Jednotlivé stránky návodu k obsluze jsou uvedeny na obr. 14 až obr. 16. Na rvé a druhé stránce jsou informace o ovládání software VZDUCH, a to ovládání funkcí hlavního menu včetně ovládání říslušných funkcí ve vedlejších menu. Třetí stránka návodu k obsluze obsahuje ak ředevším fyzikální konstanty oužité ro výočty stavů vlhkého vzduchu. Obr. 14 První stránka vestavěného návodu k obsluze Obr. 15 Druhá stránka vestavěného návodu k obsluze 16

Obr.16 Třetí stránka vestavěného návodu k obsluze 4.8 TISK Software VZDUCH je vybaven tiskovou rutinou umožňující černobílý tisk celého aktuálního obrazu v DOSu na tiskárnách EPSON a komatibilních řiojených na aralelní rozhraní LPT1. Tisk se inicializuje stisknutím tlačítka S, a to ze všech menu kromě kalkulátoru. Není-li tiskárna řiravena k tisku, rogram stisknutí tlačítka ignoruje. Chceme-li tisk ukončit ředčasně, zmáčkneme jakékoliv tlačítko. Software VZDUCH neoužívá tlačítko <PrtScr>, které lze využít ro vlastní tiskové rutiny umožňující nař. tisk na jiných tiskárnách, tisk seudobarevný či barevný, tisk jen některých částí obrazu, říadně tisk v různém zvětšení. Tyto tiskové rutiny nejsou součástí software VZDUCH. Vlastní tiskovou rutinu je třeba řed suštěním rogramu VZDUCH inicializovat a umístit rezidentně do aměti očítače. V oeračním systému Windows lze omocí tlačítka <PrtScr>, uložit obraz jakéhokoliv aktuálního formuláře software VZDUCH do šablony a řenést do jiného software. Tam je ak možné rovést nař. úravy obrazů, dolnění obrazů o říadný ois a ak i tisk obrazů včetně rovedených úrav. 4.9 VOLBA PALETY BAREV Základní aletu barev, která je vždy aktivní o suštění rogramu VZDUCH.EXE lze snadno měnit ze všech menu, omocí tlačítka B. 17

Obr. 17 Příklad racovního formuláře se změněnou aletou barev Příklad změněné alety barev s určením stavu vlhkého vzduchu omocí teloty vzduchu a teloty mokrého teloměru je uveden na obr. 17. Program obsahuje 6 možných variací barev, které se oakovaným mačkáním tlačítka B cyklicky oakují. Nastavená aleta barev je aktivní ve všech režimech ráce rogramu až do nové volby alety barev či do volby jiné racovní látky, kdy se automaticky nastavuje základní aleta. Pozn.: Základní aletu barev lze nastavit v souboru Vzduch.ini, viz ka. 5. 4.10 ZVUKOVÝ SIGNÁL V rogramu VZDUCH lze měnit otvrzení stisku tlačítka zvukovým signálem. Toto nastavení je možné řeínat z hlavního menu omocí tlačítka Z. Je-li v hlavním menu text ZVUK nasán velkými ísmeny, je zvukový signál aktivní, v oačném říadě je zvukový signál otlačen. Výjimkou jsou varovné zvukové signály, které jsou aktivní i tehdy, že jsme zvolili režim otlačování zvukových signálů. Pozn.: Základní nastavení zvuku lze nastavit v souboru Vzduch.ini, viz ka. 5. 4.11 UKONČENÍ PRÁCE Ukončení ráce se software VZDUCH lze rovést z hlavního menu tlačítkem <Esc>. Dojde ři tom ke smazání izokřivek v diagramu a vymazání tabulky a od diagramem se zobrazí aktuální čas, viz obr. 18. 18

Obr. 18 Zobrazení řed ukončením ráce se software VZDUCH Počítač nás zároveň vyzve ke stisknutí tlačítka K, které otvrdí ukončení rogramu (návrat do DOSu či Windows), nebo tlačítka <Esc>, které zůsobí návrat do hlavního menu software VZDUCH se stavem 1. 5. SEZNAM SOUBORŮ SOFTWARE VZDUCH Seznam souborů software VZDUCH je obsažen v souboru Seznam.txt. Výis tohoto souboru najdeme v níže uvedeném textu a lze jej využít ro kontrolu úlnosti software. SEZNAM SOUBORU SOFTWARE VZDUCH verze 1.2 -------------------------------------------------------------- Autori software: Doc.Ing.Milan Pavelek,CSc. Doc.Ing.Eva Janotkova,CSc. Odbor termomechaniky a techniky rostredi Fakulta strojniho inzenyrstvi, Vysoke uceni technicke v Brne 616 69 Brno, Technicka 2 Ceska reublika Tel.: +42/05/4114 3272 +42/05/4114 3268 E-mail: avelek@eu.fme.vutbr.cz janotkova@eu.fme.vutbr.cz Internet: htt://dt.fme.vutbr.cz/~avelek/ htt://dt.fme.vutbr.cz/~janotkova/ 19

-------------------------------------------------------------- INSTAL EXE Instalacni rogram (instaluje software VZDUCH) Neni jej treba ouzivat u volne siritelne verze VZDUCH EXE Hlavni rogram VZDUCH verze 1.2 VZDUCH INI Inicializacni konstanty software VZDUCH VZDUCH OBR Uvodni obraz software VZDUCH NAVOD DOC Navod k obsluze rog. VZDUCH (ro WORD) SEZNAM TXT Seznam souboru software PARA INSTAL ICO Ikona rogramu INSTAL ro Windows VZDUCH ICO Ikona rogramu VZDUCH ro Windows VZDUCH-0 ICO Ikona SOFTWARE VZDUCH ro Windows -------------------------------------------------------------- V uvedeném seznamu souborů lze nalézt inicializační soubor Vzduch.ini, který si uživatel může uravit i sám, a to vhodným editorem. V tomto souboru lze nastavit ředevším základní nastavení zvuku a základní aletu barev. Výis tohoto souboru je následující: ZADEJTE BARVY 0-5 BARVY=0 ZADEJTE ZVUKY 0-1 ZVUKY=0 6. Práce ve WINDOWS Software VZDUCH může racovat také od oeračním systémem Windows. V takovém říadě je vhodné, aby rogram racoval ředevším na celé obrazovce. V oeračním systému Windows si ak můžeme vytvořit vlastní složku software VZDUCH s charakteristickou ikonou, do které můžeme zařadit ikony instalačního rogramu a hlavního rogramu, viz obr. 19. Obr. 19 Ikony ro ráci ve Windows 20

V oeračním systému Windows lze omocí tlačítka <PrtScr> uložit obraz jakéhokoliv aktuálního formuláře software VZDUCH do šablony a řenést jej do jiného software, v němž můžeme rovést tisk. 7. Rovnice oužité v software VZDUCH Stav vlhkého vzduchu lze v software zadávat celkovým tlakem a libovolnou dvojicí stavových veličin - telotou t [ C], relativní vlhkostí ϕ [-], měrnou vlhkostí x [kg/kg sv ], entalií i [J/kg sv ], telotou mokrého teloměru t m [ C] a telotou rosného bodu t r [ C]. Abychom si mohli udělat ředstavu o výočtech stavů vlhkého vzduchu (směsi lynů a ar), je nutné nejdříve definovat některé oužité ojmy a souhrnně uvést rovnice určující vztahy mezi stavovými veličinami, ublikované nař. v [6], [7]. Indexem v bude označován suchý vzduch, indexem bude označována vodní ára, indexem k kaalná fáze H 2 O a indexem t tuhá fáze H 2 O. Dvěma čárkami jsou označené veličiny ro nasycený stav. Stavové veličiny bez indexu se budou vztahovat ke směsi, tj. vlhkému vzduchu. Hmotnost vlhkého vzduchu m [kg] je dána součtem hmotností jednotlivých složek m = m + m + m + m. (1) v k t Každý lyn ve směsi zaujímá týž objem V [m 3 ] jako směs (objem vodních kaiček a ledových krystalků, okud se ve směsi vyskytují, je zanedbatelný), a roto latí V = V v = V. (2) Podle Daltonova zákona je celkový tlak [Pa] směsi (vlhkého vzduchu) roven součtu arciálních tlaků jednotlivých složek směsi, tedy = v +. (3) Stavové rovnice suchého vzduchu a vodní áry můžeme sát ve tvaru v V = m r T, (4) v v V = m r T, (5) kde r v, r jsou lynové konstanty v [J/(kg.K)] a T je termodynamická telota v [K]. Pro tlak sytých ar nad kaalinou nebo tuhou fází lze oužít vztah A + B t ln =, (6) C + t kde A, B, C jsou konstanty závislé na druhu látky, druhu fázového rozhraní (kaalina - lyn či tuhá fáze - lyn) a telotním intervalu. Množství H 2 O ve vzduchu lze vyjádřit omocí absolutní vlhkosti, relativní vlhkosti či měrné vlhkosti. Absolutní vlhkost φ [kg/m 3 ] je dána vztahem m + mk + mt Φ =, (7) V řičemž ro nenasycený vzduch je absolutní vlhkost rovna hustotě ar ρ = m / V [kg/m 3 ]. Relativní vlhkost ϕ [-] (v intervalu 0 až 1) je definována vztahem 21

ρ ϕ = =. (8) ρ Pro měrnou vlhkost x [kg/kg sv ] latí v m + mk + mt x =. (9) m V různých konkrétních oblastech stavů vlhkého vzduchu dostáváme různé vztahy ro výočet měrné vlhkosti x. Současně s nimi si uvedeme i vztahy ro výočet entalie vlhkého vzduchu i [J/kg sv ]. Tyto vztahy jsou důležité ro mnohé termodynamické výočty a nezbytné ro grafické vyjádření stavů vlhkého vzduchu v Mollierově i-x diagramu a jsou obdobně jako vztahy ro měrné vlhkosti závislé na formě H 2 O ve vzduchu: a) Pro nenasycený vzduch m x = m v = x r = r v ϕ, (10) ϕ ( l + c t) i = c t + x, (11) v 23 kde c [J/(kg.K)] je měrná teelná kaacita za konstantního tlaku a l 23 [J/(kg.K)] je měrné výarné telo vody ři telotě 0 C. b) Pro nasycený vzduch x m r v = = x =, (12) mv r ( l + c t) i = i = c t + x. (13) v c) Pro řesycený vzduch o telotě větší než 0 C v 23 m + mk x = = x + xk, (14) m ( l + c t) + x c t i = c t + x, (15) v 23 kde c k [J/(kg.K)] je měrná teelná kaacita vody. d) Pro řesycený vzduch o telotě menší než 0 C v k k m + mt x = = x + xt, (16) m ( l + c t) + x ( l + c t) i = c t + x, (17) v 23 t 12 t kde l 12 [J/(kg.K)] je měrné telo tuhnutí ři telotě 0 C a c t [J/(kg.K)] je měrná teelná kaacita ledu. e) Pro řesycený vzduch o telotě 0 C m + mk + mt x = = x + xk + xt, (18) m v 22

( l + c t) + x c t + x ( l + c t) i = c t + x. (19) v 23 Pro t = 0 C lze rovnici (19) dále uravit a dostaneme 23 + xt l12 k k t 12 i = x l. (20) Pro vlhký vzduch můžeme do výše uvedených vztahů v rozsahu celkových tlaků od 40 do 200 kpa a v rozsahu telot od 35 C do teloty varu vody ro daný celkový tlak oužít konstanty uvedené v tab.1. t Tab. 1 Vlastnosti vlhkého vzduchu Vlastnosti suchého vzduchu: Plynová konstanta Střední měrná teelná kaacita ři konstantním tlaku Vlastnosti H 2 O: r v = 287,11 J/(kg.K) c v = 1,01 kj/(kg.k) Telota trojného bodu t tr = 0,01 C Telota tání ledu t 12 = 0 C Měrné výarné telo vody ři t = 0 C Měrná teelná kaacita vody Měrné telo tuhnutí vody ři t = 0 C Měrná teelná kaacita ledu Plynová konstanta vodní áry Střední měrná teelná kaacita vodní áry ři konstantním tlaku Konstanty ro rovnici (6) l 23 = 2500 kj/(kg.k) c k = 4,187 kj/(kg.k) l 12 = -332 kj/(kg.k) c t = 2,09 kj/(kg.k) r = 461,5 J/(kg.K) c = 1,84 kj/(kg.k) Pro tlak sytých ar nad vodou ( [Pa], t [ C]) A = 1515,10 B = 23,5785 C = 236 Pro tlak sytých ar nad ledem ( [Pa], t [ C]) A = 1749,96 B = 28,9159 C = 273 K dalším důležitým veličinám, kterými lze vyjádřit stav vlhkého vzduchu atří telota rosného bodu t r a telota mokrého teloměru t m. Telota rosného bodu je telota, ři které jsou áry ve vzduchu ři izobarickém ochlazování rávě syté. Platí x( t ) = x ( t ), (21) r nebo v oblasti nenasyceného vzduchu také ( t ) = ( t ). (22) r Telota mokrého teloměru je telota, kterou má v rovnovážném stavu teloměr obalený navlhčenou tkaninou ři nuceném roudění vzduchu a dostatečně chráněný roti řenosu tela 23

sáláním. Tato telota se blíží telotě mezního adiabatického ochlazení t ad, tj. telotě vodní hladiny, ři níž všechno telo otřebné k adiabatickému odaření vody z hladiny je dodáno konvekcí ze vzduchu. Telotu mokrého teloměru t m lze naměřit vlhčeným teloměrem asiračního sychrometru, nebo ji lze vyočíst ze Srungova vztahu = ( tm ) 66( t tm ). (23) 10670 Výočet se rovádí většinou iteračním ostuem, jelikož nelze telotu t m vyjádřit exlicitně. Konstanty v rovnici (23) jsou závislé na rychlosti roudění a geometrickém usořádání a nelze je oužít u jiných směsí. Z těchto důvodů je v software VZDUCH určována telota t m omocí interolace osané v následujícím textu. Rovněž ři zadání stavů telotou t m nebylo možné vždy využít vztah (23), a roto jsme jednotně oužívali ostu bez využití Srungova vztahu osaný dále v textu. Výše uvedené vztahy umožní výočet základních stavových veličin určujících stavy vlhkého vzduchu. Jelikož mnohé termodynamické výočty s vlhkým vzduchem vyžadují znalost i jiných stavových veličin, jsou v rogramu zavedené některé další rovnice ro výočet těchto veličin. Program vyčísluje: - arciální tlak sytých ar " z rovnice (6), - hustotu sytých ar ρ"= " / (r.t), - měrnou vlhkost nasyceného vzduchu x" z rovnice (12), - entalii nasyceného vzduchu i" z rovnice (13), - arciální tlak ar a hustotu ar ρ z rovnice (8), - hustotu suchého vzduchu ρ v = ( ) / (r v.t), - hustotu vlhkého vzduchu ρ = ρ + ρ v, - měrnou vlhkost kaalné fáze x k = x - x" ro řesycený vzduch o telotě t > 0 C, - měrnou vlhkost tuhé fáze x t = x - x" ro řesycený vzduch o telotě t < 0 C. - měrnou vlhkost kaalné fáze x k i tuhé fáze x t ro řesycený vzduch o telotě t = 0 C, a to dle stádia fázové změny, hodnoceného orovnáním entalie řešeného stavu s entaliemi na očátku a konci fázové změny na izočáře x = konst. Ryze exaktní řešení s exlicitně vyjádřenými všemi stavovými veličinami lze rovést jen výjimečně. Při neznámé telotě mokrého teloměru t m je totiž vždy nutné určit tuto telotu iteračně, nebo interolačně. V rogramu je oužito částečně interolační řešení, a to ředevším roto, že ři interaktivní ráci s rogramem se současným grafickým výstuem je nutné vyočítat body vykreslovaných izokřivek a tyto body lze snadno uchovávat v aměti ro využití ři interolačním řešení. Navržený rogram ukládá do numerických olí hodnoty telot, entalií a měrných vlhkostí ři vykreslování izokřivky ϕ = 1 (ϕ = 100 %) do základního tvaru diagramu (kdykoli o změně celkového tlaku) a hodnoty telot, entalií a měrných vlhkostí ři vykreslování křivek ϕ < 1 (ϕ < 100 %), okud stav byl zadán relativní vlhkostí. Vykreslování izokřivek ϕ = konst. v kosoúhlém souřadném systému i-x robíhá v cyklu od teloty minimální až rakticky do teloty varu ro daný celkový tlak, a to ro 1500 až 3000 hodnot telot. Pro každou telotu t se vyočte ", x, i a hodnoty t, x, i se uloží do ole. Ukázkou interolačního řešení stavu může být naříklad zadání stavu vzduchu 24

relativní vlhkostí a entalií. V daném říadě rogram vyhledá v oli získaném ři vykreslování izokřivky ϕ = konst. interval, ve kterém by měla izoentala rotínat křivku dané relativní vlhkosti a interolací vyočte hodnotu měrné vlhkosti v růsečíku obou izokřivek. Je-li stav vzduchu zadáván telotou mokrého teloměru, vyjádří se rovnice římky, která je geometrickým místem stavů o dané telotě t m a řeší se růsečík této římky s izokřivkou druhé zadané stavové veličiny, tj. x, i, t, nebo s izokřivkou x"(t r ) ři zadání t r. Když druhou zadanou stavovou veličinou je relativní vlhkost, rogram vyhledá na izokřivce ϕ = konst. interval, kde se nachází hodnota i"(t m ), izokřivku ϕ nahradí v blízkém okolí římkou a hledá růsečík této římky s římkou geometrického místa bodů o dané telotě t m. Pokud růsečík s izokřivkou ϕ = konst. je mimo vyhledaný interval, rogram změní interval a ostu oakuje. Interolační řešení je také oužito ři výočtu teloty mokrého teloměru t m. Na izokřivce ϕ = 1 (ϕ = 100 %) je vyhledán interval, ve kterém se nachází entalie daného stavu a ro nejbližší hodnoty telot mokrého teloměru t m1, t m2 se stanoví růsečíky 1, 2 nař. s izokřivkou x = konst. Skutečná telota t m se určí interolačně z výše uvedených telot t m1, t m2, dle vzdálenosti bodů 1 a 2 od skutečného stavu. Pokud telota t m neadne do intervalu telot t m1, t m2, rogram změní interval na křivce ϕ = 1 (ϕ = 100 %) a ostu se oakuje. 8. AUTORSKÁ PRÁVA Volnou verzi software VZDUCH lze šířit koírováním aod., ale uživateli není dovoleno software rodávat a uravovat. Uživatel je ovinen resektovat autorská ráva. 9. LITERATURA [1] PAVELEK, M. - JANOTKOVÁ, E.: Interaktivní grafický software ro termodynamické výočty směsi lynů a ar. Inženýrská mechanika 2, č. 5, 1995, s. 319-326. [2] PAVELEK, M. - JANOTKOVÁ, E.: Mollierův diagram vlhkého vzduchu na očítačích PC. Technika a trh 3, 1995, č. 6, s. 22-23. [3] JANOTKOVÁ, E. - PAVELEK, M.: Výočty stavů vlhkého vzduchu očítačem s grafickým výstuem v h - x diagramu. Vytáění, větrání, instalace 9, 2000, 3, s. 122-124. [4] PAVELEK, M. - JANOTKOVÁ, E.: Výočet stavů a dějů ar v diagramech. Energetika, 1992, 42, 9, s. 267-270. [5] Quick Basic V.4.50. Coyright (c) 1985-1988 Microsoft Cororation. [6] CHYSKÝ, J.: Vlhký vzduch. SNTL Praha 1977. [7] HLOUŠEK, J. a kol.: Termomechanika. Nakladatelství VUT Brno, 1992. 25