Влажный воздух

Влажный воздух является рабочим телом и широко применяется в системах кондиционирования воздуха и в технике для сушки.

Сухой воздух – это воздух, который не содержит водяных паров.

Влажный воздух – это смесь сухого воздуха и водяного пара.

Влажный воздух представляет собой газовую смесь, состоящую из молекул О₂, N₂ и H₂O.

Существует предел содержания водяного пара в воздухе при превышении которого водяной пар начинает конденсироваться и переходит в туман или росу.

Насыщенный влажный воздух – это воздух, который содержит максимально возможное количество водяных паров при данных условиях.

Воздух, занимающий промежуточное положение между сухим и насыщенным влажным воздухом называется ненасыщенным воздухом.

Если ненасыщенный влажный воздух охлаждать, например при р = const, то при некоторой температуре такой воздух станет насыщенным. Эта температура называется температурой точки росы t_p. Охлаждение воздуха ниже точки росы приводит к конденсации водяного пара из воздуха (образуется туман либо выпадает роса).

Согласно закону Дальтона, если влажный воздух находится при барометрическом р_б давлении, то

,

где р_вз – парциальное давление сухого воздуха, Па;

р_п – парциальное давление водяного пара, Па.

Соответственно парциальное давление сухого воздуха может быть определено из выражения, Па:

.

Характеристиками влажного воздуха являются абсолютная и относительная влажность.

Абсолютная влажность воздуха – это отношение массы пара М_п к занимаемому объему V. Очевидно, что это плотность пара .

, .

Относительная влажность – отношение абсолютной влажности к максимально возможной абсолютной влажности воздуха при той же температуре. Обозначается , измеряется в процентах.

,

где - абсолютной влажности воздуха (плотность пара), ;

- абсолютная влажность в состоянии насыщения, .

Иногда относительную влажность удобнее определять по формуле

,

где р_п – парциальное давление водяного пара, Па

- парциальное давление насыщенного пара, Па.

Определить абсолютная и относительная влажность можно, зная температуру точки росы. Для определения точки росы используются приборы, которые называются гигрометры. Зная температуру точки росы, по таблицам определяется парциальное давление пара р_п и парциальное давление насыщенного пара .

Приборы, которые используют принцип «сухого» и «мокрого» термометров, позволяют более точно определить относительную влажность воздуха. Такие приборы называются психрометрами.

Зная температуру «сухого» и «мокрого» термометров по таблицам или графикам определяется относительная влажность воздуха.

В технике широко используется такая характеристика влажного воздуха, как влагосодержание.

Влагосодержание – это отношение массы пара к массе сухого воздуха.

, ,

где М_п - массы пара во влажном воздухе, кг;

М_вз - массе сухого воздуха, кг.

Поскольку во влажном воздухе масса пара значительно меньше массы сухого воздуха М_п<М_вз, то для влагосодержания часто используется размерность .

Массу пара и массу сухого воздуха можно найти, используя уравнение состояния идеального газа, применив его для пара и воздуха.

,

Тогда, учитывая, что пар и воздух занимают один и тот же объем, находятся при одинаковой температуре, т.е. V=const и Т=const, получим:

;

.

Учитывая значения удельных газовых постоянных пара и сухого воздуха ; ,

получим следующие выражения для влагосодержания

.

Вспоминая, что , выражения для влагосодержания представим в виде

, ;

Или

,