Виртуальная лаборатория «ТЕПЛОТЕХНИКА» Версия 2.14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

Влажный воздух представляет собой смесь сухого воздуха и водяного пара. С некоторыми допущениями влажный воздух можно рассматривать как газовую смесь, к которой применимы законы идеального газа.
Свойства влажного воздуха необходимо знать для расчета процесса сушки влажных материалов и изделий, а также для расчёта систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
Закон Дальтона гласит: давление смеси равно сумме парциальных давлений компонентов. Каждый газ ведет себя так, как если бы он был один в сосуде, занимая весь объем смеси:
B=p_в+p_п, (1)
где В − барометрическое давление; рв и рп − парциальные давления сухого воздуха и водяного пара.
Уравнение состояния идеального газа может быть использовано как для сухого воздуха, так и для водяного пара, находящегося во влажном воздухе, так как во влажном ненасыщенном воздухе влага находится в состоянии перегретого пара. Уравнение состояния можно записать в виде
p∙V=m∙R∙T (2)
или для 1 кг рабочего тела
p∙v=R∙T, (3)
где р − парциальное давление компонента, Па; V − объем газа, м3; m − масса газа, кг; R − характеристическая газовая постоянная, Дж/(кг·град); Т − абсолютная температура, °К; v − удельный объем газа, м3/кг.
Содержание водяного пара в воздухе может быть выражено либо через влажность, абсолютную или относительную, либо через влагосодержание.
Абсолютная влажность воздуха – масса водяного пара, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха. Другими словами, абсолютная влажность численно равна плотности водяного пара ρп в смеси «воздух+пар», кг/м3. Таким образом, абсолютная влажность представляет собой массовую концентрацию пара. Концентрация влаги в воздухе может изменяться.
Воздух, способный поглощать водяной пар, называют ненасыщенным, его способность к насыщению зависит от температуры. Чем выше температура, тем больше движущая сила процесса испарения - разность парциальных давлений пара над испаряющей поверхностью и в окружающем воздухе. Влага испаряется до наступления состояния равновесия. Насыщенный воздух не поглощает влагу, и избыточная влага конденсируется.
Относительная влажность - отношение концентрации водяного пара ненасыщенного воздуха к концентрации водяного пара насыщенного воздуха при одинаковых температурах и давлениях, т. е. это отношение плотности водяного пара при данных условиях к плотности, предельно возможной при той же температуре и том же давлении:
φ=ρп/ρн, (4)
где ρп − плотность пара в ненасыщенном состоянии (перегретого пара); ρн − плотность пара в состоянии насыщения (сухого насыщенного пара), кг/м3.
Относительную влажность воздуха можно приближённо выразить отношением парциального давления пара в воздухе к парциальному давлению насыщенного пара при той же температуре. Ошибка при допущении, что водяной пар ведёт себя как идеальный газ, составляет приблизительно 1,5%, что допустимо при инженерных расчетах.
Тогда относительная влажность воздуха при температуре t <100°С