Расчет влагосодержания воздуха: Абсолютная влажность воздуха и относительная влажность воздуха

Относительная влажность воздуха, %

content_copy Ссылка save Сохранить extension Виджет

Начнем с нескольких определений
Относительная влажность воздуха — отношение парциального давления водяного пара к его предельному значению (давлению насыщенного водяного пара) над плоской поверхностью чистой воды, при постоянном давлении и температуре, выраженное в процентах.

Абсолютная влажность воздуха — масса водяного пара в единице объема влажного воздуха. Абсолютная влажность показывает количественное содержание воды в воздухе.

Благодаря Всемирной метеорологической организации, мы можем найти значение давления насыщенного водяного пара при заданной температуре и давлении (подробнее смотри Давление насыщенного водяного пара).
Зная давление насыщения и относительную влажность, мы можем найти соответствующее давление водяного пара.

Перейти к абсолютной влажности поможет известное уравнение Менделеева-Клапейрона.

В нашем случае это будет

где R — универсальная газовая постоянная, равная 8313.6, а Rv — газовая постоянная для водяного пара, равная 461. 5

Откуда можно выразить соотношение массы к объему:

Вот так — для температуры 25 градусов Цельсия и относительной влажности воздуха 60% мы получаем, что в кубометре воздуха содержится примерно 14 грамм воды, что, в общем-то, соответствует тем таблицам перевода относительной влажности в абсолютную, что я находил.

4.2 Теоретические основы – УКЦ

Расчёт изменения состояния атмосферного воздуха требует выполнения сложных вычислений. Более простым и удобным способом является расчёт с помощью психометрической диаграммы, иначе называемой *_J-d диаграммой._*

В координатах *_J-d_* наносят зависимости основных параметров влажного воздуха: температуры, влагосодержания, относительной влажности, энтальпии при заданном барометрическом давлении.

По оси ординат откладывают энтальпию на 1 кг сухого воздуха, а по оси абсцисс – влагосодержание воздуха в г на 1 кг сухого воздуха.

*_J-d диаграмма_* построена в косоугольной системе координат с углом между осями 150°. Такая система позволяет расширить на диаграмме область ненасыщенного влажного воздуха, что делает её удобной для графических построений.

Линии постоянной энтальпии (*_J = const_*) проходят под углом 150° к ординатам, а линии постоянного влагосодержания (*_d = const_*) располагаются параллельно оси ординат.

На полученной таким образом сетке, состоящей из параллелограммов, строят линии изотерм (*_t=const_*) и линии постоянных относительных влажностей *_φ = const_*.

Изотермы представляют собой прямые линии, причём изотермы не параллельны между собой, т.к. угол их наклона к горизонтальной оси различен. При низких температурах не параллельность изотерм почти незаметна. Приведение на диаграмме линии температур соответствует значениям по сухому термометру.

Кривую с относительной влажностью *_φ = 100%_* строят по данным таблиц насыщенного воздуха. Область диаграммы выше этой кривой относится к области ненасыщенного влажного воздуха, а область диаграммы ниже кривой насыщения *_φ = 100%_* характеризует состояние перенасыщенного влажного воздуха. В этой области насыщенный воздух содержит влагу в жидкой или твёрдой фазе (туман). Так как эта часть диаграммы не представляет интереса при расчётах, связанных с влажным воздухом, её не строят.

Каждая точка на поле диаграммы соответствует определённому состоянию воздуха.

При расчете воздухообменов в помещении *_J-d диаграмма_* является основой для построения процессов параметров влажного воздуха.

*_J-d диаграмма_* имеет косоугольную систему координат для увеличения рабочей площади, приходящейся на влажный воздух и лежащей выше линии *_φ = 100%_*.

*_J-d диаграмма_* основана на нескольких уравнениях:

* теплосодержание влажного воздуха

p=. !/upload/files/f/form4_2_01.jpg (теплосодержание влажного воздуха )!

* Влагосодержание

p=. !/upload/files/f/form4_2_02.jpg (Влагосодержание)!

где: *_Р_В.П._* — давление водяных паров, _Па_

p=. !/upload/files/f/form4_2_03.jpg (давление водяных паров)!

*_φ_* — относительная влажность воздуха, %;
*_Р_{В. П.НАС.}_* — давление водяных паров, насыщающих воздух, _Па_

p=. !/upload/files/f/form4_2_04.jpg (давление водяных паров, насыщающих воздух)!

В формулу влагосодержания *_d_* входит величина барометрического давления *_Р

Следовательно, для точного построения процессов необходима *_J-d диаграмма_* для каждого района.

*_J-d диаграмма связывает 5 параметров влажного воздуха:_*

* теплосодержание _J кДж/кг_;
* влагосодержание _d  г/кг_;
* температуру _t ºС_;
* относительную влажность _φ %_;
* давление водяных паров насыщения _Р_п кПа_.

Зная два (из пяти) параметра влажного воздуха, можно по положению точки определить все остальные.

Расчёт влажности в различных единицах измерения

×

Согласие на обработку персональных данных

Для регистрации и оформления заказа на сайте www.eksis.ru (далее – Сайт), в соответствии с Федеральным законом от 27 июля 2006 года № 152-ФЗ «О персональных данных» Пользователь дает АО «ЭКСИС» (далее – Оператор), зарегистрированному по адресу 124460, город Москва, город Зеленоград, проезд 4922-й, дом 4, строение 2, пом I, ком.

Своим согласием Пользователь подтверждает согласие третьих лиц, информация о которых размещается на Сайте, на передачу и обработку их персональных данных и предоставляет право Оператору на осуществление любых действий в отношении персональных данных третьих лиц, которые необходимы для достижения целей обработки персональных данных, указанных в Политике обработки персональных данных.

Согласие на обработку персональных данных, загруженных на Сайт Пользователем считается полученным Оператором от Пользователя с момента выбора варианта «Зарегистрироваться», расположенного в конце формы регистрации на Сайте.

Настоящее согласие на обработку персональных данных действует до момента его отзыва Пользователем. Согласие на обработку персональных данных может быть отозвано в любое время путем направления Оператору официального запрос в порядке предусмотренным Политикой обработки персональных данных.

Оператор Системы обязуется в течение 30 (тридцати) рабочих дней с момента получения уведомления об отзыве согласия на обработку персональных данных Пользователя прекратить их обработку, уничтожить и уведомить Пользователя об уничтожении персональных данных.

Настоящее согласие распространяется исключительно на персональные данные Пользователя, размещенные на Сайте.

Расчет необходимой производительности увлажнителя | GiantSteam

• Данные приточной установки:

Расход приточного воздуха: G_пр = 700 м³/ч.

• Параметры окружающей среды (стандартные расчетные условия):

Расчетное давление: Р_расч = 0,1 МПа.
Температура наружного воздуха: t_нар = –26 °C.
Энтальпия наружного воздуха: i_нар = –25,1 кДж/кг.
Влагосодержание наружного воздуха (определяется по I d-диаграмме): d_нар = 0,42 г/кг.
Влажность наружного воздуха (определяется по I d- диаграмме): φ_нар = 91 %.

• Параметры внутренней среды:

Поддерживаемая в помещении температура: t_пом = 24 °C.
Влажность, поддерживаемая в помещении: φ_пом = 50 %.
Влагосодержание воздуха в помещении (определяется по I d-диаграмме): d_пом = 9,4 г/кг.

• Термодинамические данные:

Скрытая теплота парообразования: r_вода = 2500 кДж/кг.

• Расчет необходимой паропроизводительности увлажнителя

К увлажнителю воздух поступает после нагревателя, поэтому температура воздуха равна заданной в помещении (t_пом). При этом процесс нагрева происходит при постоянном влагосодержании, следовательно, влагосодержание нагретого воздуха равно влагосодержанию наружного (d_нар).
Температура воздуха после нагревателя: t_нагр = t_пом. T_нагр = 24 °C.
Влагосодержание воздуха: d_нагр = d_нар d_нагр = 0,42 г/кг.
Энтальпия воздуха (определяется по I d-диаграмме): i

Как видно, зимой влажность воздуха после нагревателя составляет всего 2 % — именно это и является причиной необходимости комплектования приточной установки увлажнителем. При его отсутствии в помещении будет подаваться чрезвычайно сухой воздух. К слову, за счет влаговыделений в помещении (использование воды в квартире, влаговыделения людей и животных через пот и дыхание) влажность воздуха, безусловно, растет. Как правило, она составляет порядка 20 % и тем ниже, чем ниже наружная температура. Целью увлажнителя является увеличение относительной влажности воздуха до заданного значения (φ_пом) без изменения его температуры. Таким образом, влагосодержание воздуха должно быть увеличено с d_нагр до d_пом.

Разность влагосодержаний воздуха в помещении и после нагревателя:
d_увл = d_пом — d_нагр.
d_увл = 8,98 г/кг.

Необходимая паропроизводительность увлажнителя:

P_увл = d_увл∙G_пр∙ (ρ_нагр + ρ_пом)/2.

P_увл = 7,4 кг/ч.

Таким образом, в приточной системе вентиляции с расходом G_пр = 700 м³/ч при необходимости увлажнить воздух до 50 % потребуется расход воды (паропроизводительность увлажнителя) не менее P_увл = 7,4 кг/ч. Зная паропроизводительность увлажнителя, можно оценить потребляемую им мощность. Данная оценка основывается на том, что определенный расход воды требуется перевести в газовое агрегатное состояние (пар), то есть затратить энергию фазового перехода (так называемая скрытая теплота парообразования).

N_увл = P_увл∙r_вода.

N_увл = 5,1 кВт.

• Экспресс-метод расчета производительности и мощности пароувлажнителя

Экспресс-метод позволяет оценить паропроизводительность без сложных расчетов и использования I d-диаграммы.

P_увл [кг/ч] = 0,21∙G [м³/ч]∙φ [ %]∙10^–3,

где G и φ — соответственно расход приточного воздуха и требуемая поддерживаемая в помещении влажность. Приведенная формула оценочного расчета паропроизводительности действительна только для зимнего периода времени; дает наилучшие результаты при влажности в помещении 30 …70 % и при любых расходах воздуха. Экспресс-метод расчета потребляемой пароувлажнителем мощности сводится к простой формуле и практически не имеет ограничений по использованию:

N_увл [кВт] = 0,7∙P_увл [кг/ч].

Пример расчета адиабатного увлажнителя

• Данные приточной установки:

Расход приточного воздуха: G_пр = 700 м³/ч.

• Параметры окружающей среды (стандартные расчетные условия):

Расчетное давление: Р_расч = 0,1 МПа.

Температура наружного воздуха: t_нар = –26 °C.

Энтальпия наружного воздуха: i_нар = –25,1 кДж/кг.

Влагосодержание наружного воздуха (определяется по I d-диаграмме): d_нар = 0,42 г/кг.

Влажность наружного воздуха (определяется по I d диаграмме): φ_нар = 91 %.

• Параметры внутренней среды:

Поддерживаемая в помещении температура: t_пом = 24 °C.
Влажность, поддерживаемая в помещении: φ_пом = 50 %.
Влагосодержание воздуха в помещении (определяется по I d диаграмме): d_пом = 9,4 г/кг.
Энтальпия воздуха в помещении (определяется по I d диаграмме): i_пом = 48 кДж/кг.
Плотность воздуха в помещении (определяется по I d диаграмме): ρ_пом = 1,17 кг/м³.

• Термодинамические данные:

Скрытая теплота парообразования: r_вода = 2500 кДж/кг.

Теплоемкость воздуха c_возд = 1,005 кДж/кг∙°C.

• Расчет необходимой производительности увлажнителя.

К увлажнителю воздух поступает после предварительного нагрева. Мощность предварительного нагревателя ограничивается минимальным значением, таким, чтобы воздух после него в процессе адиабатного увлажнения смог принять количество влаги, требуемое для достижения влагосодержания d_пом. По I d-диаграмме видно, что, как правило, первая ступень нагрева должна быть мощнее, чем в системе с изотермическим увлажнителем. Для нашего примера можно принять температуру первого нагрева t_нагр = 40 °C. Процесс нагрева происходит при постоянном влагосодержании, следовательно, влагосодержание нагретого воздуха равно влагосодержанию наружного (d_нар). Таким образом, в увлажнитель попадет воздух с параметрами:

Температура воздуха после нагревателя: t_нагр = 40 °C.

Влагосодержание воздуха: d_нагр = d_нар d_нагр = 0,42 г/кг.

Энтальпия воздуха (определяется по I d-диаграмме): i_нагр = 41,3 кДж/кг.

Влажность воздуха (определяется по I d-диаграмме): φ_нагр = 1 %.

Плотность воздуха (определяется по I d-диаграмме): ρ_нагр = 1,11 кг/м³.

Целью адиабатного увлажнителя является увеличение влагосодержание воздуха до заданного значения (d_пом) с целью последующего нагрева до требуемой температуры t_пом и, таким образом, достижения заданной влажности φ_пом.

Энтальпия воздуха после увлажнения: i_{ад_увл} = i_нагр i_{ад_увл} = 41,3 кДж/кг

Влагосодержание воздуха: d_{ад_увл} = d_пом d_{ад_увл} = 9,4 г/кг.

Температура воздуха (определяется по I d диаграмме): t_{ад_увл} = 17,4 °C.

Влажность воздуха (определяется по I d диаграмме): φ_{ад_увл} = 75 %.

Плотность воздуха (определяется по I d диаграмме): ρ_{ад_увл} = 1,20 кг/м³.

• Разность влагосодержаний воздуха в помещении и после нагревателя:

D_увл = d_{ад_увл} — d_нагр.

D_увл = 8,98 г/кг.

• Необходимая производительность увлажнителя:

P_увл = d_увл∙G_пр∙ (ρ_нагр + ρ_пом)/2.

P_увл = 7,4 кг/ч.

Мощность для адиабатного увлажнителя не рассчитывается, так как процесс увлажнения изоэнтальпийный и, соответственно, затраты энергии равны нулю. Теперь остается определить мощность второго нагревателя, необходимого для догрева увлажненного воздуха до заданной температуры t_пом:

N_нагр2 = c_возд ∙ G_пр ∙ ρ_пом ∙ (t_пом — t_{ад_увл}).

N_нагр2 = 1,5 кВт.

Под созданием комфортных условий подразумевается не только поддержание заданной температуры, но и контроль влажности. Вопросы увлажнения в разных аспектах важны как в холодный, так и в летний период года. Так, зимой влагосодержание уличного воздуха мало (менее 1 г/кг) и после подогрева воздуха в калориферах на выходе получается сухой поток (относительная влажность не выше 5 %). Увлажнение воздуха может осуществляться адиабатным или изотермическим методом в зависимости от вида вентиляционного оборудования и других факторов. В летний период увлажнение приточного воздуха практически неактуально, разве что использование эффекта охлаждения и увлажнения адиабатных увлажнителей в условиях сухого климата. Однако интерес представляет адиабатное охлаждение воздуха, охлаждающего наружные блоки систем кондиционирования (конденсаторы чиллеров, выносные конденсаторы, компрессорно-конденсаторные блоки, драйкулеры). Эта тема будет более подробно освещена в следующих номерах журнала. Кроме того, отдельной темой является использование прецизионных кондиционеров со встроенными увлажнителями, что актуально для промышленных и телекоммуникационных объектов, какими, например, являются центры обработки данных. Об этом также будет рассказано в ближайших выпусках.

wspmsair

WaterSteamPro(R)

Расчет свойств влажного воздуха

Аннотация

В данном файле приведен пример использования функций для расчета свойств газов и их смесей для расчета свойств влажного воздуха.

О WaterSteamPro

Импорт дополнительных определений функци й

Исходные данные

Температура окружающего воздуха:

Давление окружающего воздуха:

Относительная влажность окружающего воздуха:

Расчет состава и свойств сухого воздуха

1. Задаем следующий состав сухого воздуха:

• объемная доля азота:

• объемная доля кислорода:

• объемная доля аргона:

• объемная доля водорода:

• объемная доля диоксида углерода:

2. Создадим смесь вышеперечисленных газов

• получение идентификатора нового газа:

• добавление в смесь газов по их объемной (мольной) доле:

3. Параметры созданного газа

• молярная масса сухого воздуха:

4. Расчет термодинамических свойств полученного газа

Расчет свойств окружающего (влажного) воздуха

1. Предельное давление воды при температуре окружающего воздуха:

Оно определяется при температуре меньше тройной точки – по давлении сублимации, свыше – по давлении насыщения.

2. Массовое влагосодержание окружающего воздуха:

Определяем из условия рассмотрения воздуха и водяных паров как идеальных газов:

3. Создание расчетной смеси влажного воздуха

• получение идентификатора новой смеси:

Смесь создаем из условия содержания d_нв кг водяного пара на 1 кг сухого воздуха. Т.е. используем массовые функции:

4. Параметры созданного газа

• молярная масса влажного воздуха:

5. Расчет термодинамических свойств полученного газа

6. Объемное (мольное) содержание кислорода во влажном воздухе

7. Массовое содержание кислорода во влажном воздухе

8. Удаляем более неиспользуемый газ

Построение графических зависимостей

Вспомогательная функция для расчета объемного содержания кислорода во влажном воздухе. Алгоритм ее работы приведен выше.

Удаление газов, определенных в данном документе

• удаление газов:

Расчет ид диаграммы. I-d диаграмма для начинающих (ID диаграмма состояния влажного воздуха для чайников)

I-d-диаграмма влажного воздуха была разработана русским ученым, профессором Л.К. Рамзиным в 1918 г. На западе аналогом I-d-диаграммы является диаграмма Молье или психрометрическая диаграмма. I-d-диаграмма применяется в расчетах систем кондиционирования воздуха, вентиляции и отопления и позволяет быстро определить все параметры воздухообмена в помещении.

I-d-диаграмма влажного воздуха графически связывает все параметры, определяющие тепловлажностное состояние воздуха: энтальпию, влагосодержание, температуру, относительную влажность, парциальное давление водяных паров. Использование диаграммы позволяет наглядно отобразить вентиляционный процесс, избегая сложных вычислений по формулам.

Основные свойства влажного воздуха

Окружающий нас атмосферный воздух является смесью сухого воздуха с водяным паром. Эту смесь называют влажным воздухом. Влажный воздух оценивают по следующим основным параметрам:

• Температура воздуха по сухому термометру tc, °C – характеризует степень его нагрева;
• Температура воздуха по мокрому термометру tм, °C – температура, до которой нужно охладить воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении начальной энтальпии воздуха;
• Температура точки росы воздуха tp, °C – температура, до которой нужно охладить ненасыщенный воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении постоянного влагосодержания;
• Влагосодержание воздуха d, г/кг – это количество водяного пара в г (или кг), приходящееся на 1 кг сухой части влажного воздуха;
• Относительная влажность воздуха j, % – характеризует степень насыщенности воздуха водяными парами. Это отношение массы водяных паров, содержащихся в воздухе, к максимально возможной их массе в воздухе при тех же условиях, то есть температуре и давлении, и выраженное в процентах;
• Насыщенное состояние влажного воздуха – состояние, при котором воздух насыщен водяными парами до предела, для него j = 100 %;
• Абсолютная влажность воздуха е, кг/м 3 — это количество водяных паров в г, содержащихся в 1 м 3 влажного воздуха. Численно абсолютная влажность воздуха равна плотности влажного воздуха;
• Удельная энтальпия влажного воздуха I, кдж/кг – количество теплоты, необходимое для нагревания от 0 °С до данной температуры такого количества влажного воздуха, сухая часть которого имеет массу 1 кг. Энтальпия влажного воздуха складывается из энтальпии сухой его части и энтальпии водяных паров;
• Удельная теплоемкость влажного воздуха с, кДж/(кг.К) – теплота, которую надо затратить на один килограмм влажного воздуха, чтобы повысить температуру его на один градус Кельвина;
• Парциальное давление водяных паров Рп, Па – давление, под которым находятся водяные пары в влажном воздухе;
• Полное барометрическое давление Рб, Па – равно сумме парциальных давлений водяного пара и сухого воздуха (согласно закону Дальтона).

Описание I-d-диаграммы

По оси ординат диаграммы отложены значения энтальпии I, кДж/кг сухой части воздуха, по оси абсцисс, направленной под углом 135° к оси I, отложены значения влагосодержания d, г/кг сухой части воздуха. Поле диаграммы разбито линиями постоянных значений энтальпии I = const и влагосодержания d = const. На него нанесены также линии постоянных значений температуры t = const, которые не параллельны между собой: чем выше температура влажного воздуха, тем больше отклоняются вверх его изотермы. Кроме линий постоянных значений I, d, t, на поле диаграммы нанесены линии постоянных значений относительной влажности воздуха φ = const. В нижней части I-d-диаграммы расположена кривая, имеющая самостоятельную ось ординат. Она связывает влагосодержание d, г/кг, с упругостью водяного пара Рп, кПа. Ось ординат этого графика является шкалой парциального давления водяного пара Рп. Все поле диаграммы разделено линией j = 100 % на две части. Выше этой линии расположена область ненасыщенного влажного воздуха. Линия j = 100 % соответствует состоянию воздуха, насыщенного водяными парами. Ниже расположена область пересыщенного состояния воздуха (область тумана). Каждая точка на I-d-диаграмме соответствует определенному тепловлажностному состоянию Линия на I-d-диаграмме соответствует процессу тепловлажностной обработки воздуха. Общий вид I-d-диаграммы влажного воздуха представлен ниже во вложенном файле PDF пригоден для печати в форматах А3 и А4.

Построение процессов обработки воздуха в системах кондиционирования и вентиляции на I-d-диаграмме.

Процессы нагрева, охлаждения и смешивания воздуха

На I-d-диаграмме влажного воздуха процессы нагрева и охлаждения воздуха изображаются лучами по линии d-const (рис. 2).

Рис. 2. Процессы сухого нагрева и охлаждения воздуха на I-d-диаграмме:

• В_1, В_2,– сухой нагрев;
• В_1, В_3 – сухое охлаждение;
• В_1, В_4, В_5 – охлаждение с осушением воздуха.

Процессы сухого нагрева и сухого охлаждения воздуха на практике осуществляют, применяя теплообменники (воздухонагреватели, калориферы, воздухоохладители).

Если влажный воздух в теплообменнике охлаждается ниже точки росы, то процесс охлаждения сопровождается выпадением конденсата из воздуха на поверхности теплообменника, и охлаждение воздуха сопровождается его осушкой.

Для многих грибников знакомы выражения «точка росы» и «поймать конденсат на примордиях».

Давайте разберем природу этого явления и как его избежать.

Из школьного курса физики и собственного опыта все знают, что когда на улице довольно резко холодает, то возможно образование тумана и выпадение росы. И когда речь заходит о конденсате, большинство представляет себе это явление так: раз достигнута точка росы, то с примордий струйками будет стекать вода от конденсата или на растущих грибах будут видны капли (именно с каплями ассоциируется слово «роса»). Однако, в большинстве случаев, конденсат образуется в виде тонкой, практически не видимой водяной пленки, которая очень быстро испаряется и не ощущается даже на ощупь. Поэтому многие недоумевают: в чем же опасность этого явления, если его даже не видно?

Таких опасностей две:

1. так как оно происходит практически незаметно для глаза, невозможно оценить, сколько раз за день растущие примордии покрывались такой пленкой, и какой ущерб она им нанесла.

Именно из-за этой «незаметности» многие грибники не придают значения самому явлению выпадения конденсата, не понимают важности его последствий для формирования качества грибов и их урожайности.

1. Водяная пленка, которая полностью покрывает поверхность примордий и молодых грибов, не дает испаряться влаге, которая скапливается в клетках поверхностного слоя грибной шляпки. Конденсат возникает из-за скачков температуры в камере выращивания (подробности – ниже). Когда температура выравнивается, тонкий слой конденсата с поверхности шляпки испаряется и только затем начинает испаряться влага из тела самой вешенки. Если вода в клетках грибной шляпки застаивается достаточно долго, то клетки начинают отмирать. Длительное (или кратковременное, но периодическое) воздействие водяной пленки настолько тормозит испарение собственной влаги грибных тел, что примордии и молодые грибы размером до 1 см в диаметре погибают.

Когда примордии становятся желтыми, мягкими как вата, с них течет при надавливании, то грибники обычно списывают всё на «бактериоз» или «плохой мицелий». Но, как правило, такая гибель связана с развитием вторичных инфекций (бактериальных или грибковых), которые развиваются на примордиях и грибах, погибших от последствий воздействия конденсата.

Откуда же возникает конденсат, и какими должны быть колебания температуры, чтобы наступила точка росы?

Для ответа обратимся к диаграмме Молье. Она была придумана для решения задач графическим способом, вместо громоздких формул.

Мы рассмотрим самую простую ситуацию.

Представим, что влажность в камере остается неизменной, но по каким-то причинам начинает падать температура (например, в теплообменник поступает вода с температурой ниже обычной).

Допустим, температура воздуха в камере 15 град и влажность – 89%. На диаграмме Молье это синяя точка А, к которой от цифры 15 привела оранжевая прямая. Если эту прямую продолжить вверх, то мы увидим, что влагосодержание в этом случае составит 9,5 грамм водяных паров в 1 м³ воздуха.

Т.к. мы допустили, что влажность не меняется, т.е. количество воды в воздухе не изменилось, то когда температура опустится всего на 1 градус, влажность составит уже 95%, при 13,5 – 98%.

Если опустить вниз от точки А прямую (красного цвета), то при пересечении с кривой влажности 100% (это и есть точка росы) мы получим точку Б. Проведя горизонтальную прямую к оси температур увидим, что конденсат начнет выпадать при температуре 13,2.

Что нам дает этот пример?

Мы видим, что понижение температуры в зоне формирования молодых друз всего на 1,8 градуса может вызвать явление конденсации влаги. Выпадать роса будет именно на примордии, так они всегда имеют температуру на 1 градус ниже, чем в камере – из-за постоянного испарения собственной влаги с поверхности шляпки.

Конечно, в реальной ситуации, если из воздуховода выходит воздух ниже на два градуса, то он смешивается с более теплым воздухом в камере и влажность повышается не до 100%, а в диапазоне от 95 до 98%.

Но, необходимо отметить, что кроме колебаний температуры в реальной камере выращивания мы имеем еще форсунки увлажнения, которые поставляют влагу с избытком, в связи с чем влагосодержание тоже меняется.

В результате холодный воздух может быть пересыщен водяными парами, и при смешивании на выходе из воздуховода окажется в области туманообразования. Так как идеального распределения воздушных потоков не бывает, любое смещение потока может привести к тому, что именно возле растущего примордия образуется та самая зона росы, которая его погубит. При этом примордий, растущий рядом, может не попасть под воздействие этой зоны, и конденсат на нем не выпадет.

Самое печальное в этой ситуации то, что, как правило, датчики висят только в самой камере, а не в воздуховодах. Поэтому большинство грибоводов даже не подозревают о том, что в их камере существуют такие колебания микроклиматических параметров. Холодный воздух, выходя из воздуховода, смешивается с большим объемом воздуха в помещении, и к датчику приходит воздух с «усредненными значениями» по камере, а для грибов важен комфортный микроклимат именно в зоне их роста!

Еще более непредсказуемой ситуация по выпадению конденсата становится когда форсунки увлажнения находятся не в самих воздуховодах, а развешаны по камере. Тогда заходящий воздух может подсушивать грибы, а внезапно включившиеся форсунки — образовать на шляпке сплошную водяную пленку.

Из всего этого следуют важные выводы:

1. Даже незначительные колебания температуры в 1,5-2 градуса могут вызвать образование конденсата и гибель грибов.

2. Если у вас нет возможности избежать колебаний микроклимата, то придется опускать влажность до самых низких из возможных значений (при температуре +15 градусов влажность должна быть не меньше 80-83%), тогда меньше вероятности, что произойдет полное насыщение воздуха влагой при понижении температуры.

3. Если в камере большинство примордий уже прошли стадию флокса*, и имеют размеры более 1-1,5 см, то опасность гибели грибов от конденсата уменьшается, в связи с ростом шляпки и, соответственно, площади поверхности испарения.
Тогда влажность можно поднять до оптимальной (87-89%), чтобы гриб был более плотный и тяжелый.

Но делать это постепенно, не более 2% в сутки — так как в результате резкого повышения влажности опять можно получить явление конденсирования влаги на грибах.

* Стадией флокса (см. фото) называется стадия развития приморий, когда идет разделение на отдельные грибочки, но сам примордий еще напоминает шар. Внешне это похоже на цветок с аналогичным названием.

4. Обязательно наличие датчиков влажности и температуры не только в помещении камеры выращивания вешенки, но и в зоне роста примордиев и в самих воздуховодах, для фиксации температурных и влажностных колебаний.

5. Любое увлажнение воздуха (так же как и его догрев, и охлаждение) в самой камере недопустимо!

6. Наличие автоматики помогает избежать как колебаний температуры и влажности, так и гибели грибов по этой причине. Программа, которая контролирует и согласовывает влияние параметров микроклимата, должна быть написана специально для камер роста вешенки.

I-d диаграмма для начинающих (ID диаграмма состояния влажного воздуха для чайников) March 15th, 2013

Оригинал взят у mrcynognathus в I-d диаграмма для начинающих (ID диаграмма состояния влажного воздуха для чайников)

Доброго времени суток уважаемые начинающие коллеги!

В самом начале своего профессионального пути я наткнулся на данную диаграмму. При первом взгляде она может показаться страшноватой, но если разобраться в главных принципах, по которым она работает, то можно её и полюбить:D. В быту она называется и-д диаграмма.

В данной статье я попытаюсь просто(на пальцах) объяснить основные моменты, чтобы вы потом отталкиваясь от полученного фундамента самостоятельно углубились в данную паутину характеристик воздуха.

Примерно так она выглядит в учебниках. Как-то жутковато становится.

Я уберу все то лишнее, что не будет мне нужным для моего объяснения и представлю и-д диаграмму в таком виде:

(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)

Все равно еще не совсем понятно, что это такое. Разберем её на 4 элемента:

Первый элемент – влагосодержание (D или d). Но прежде чем я начну разговор об влажности воздуха в целом, я бы хотел кое о чем с вами договориться.

Давайте договоримся “на берегу” сразу об одном понятии. Избавимся от одного прочно засевшего в нас (по крайней мере, в меня) стереотипа о том, что такое пар. С самого детства мне показывали на кипящую кастрюлю или чайник и говорили, тыкая пальцем на валящий из сосуда “дым”: “ Смотри! Вот это пар”. Но как многие, дружащие с физикой люди, мы должны понимать, что “Водяной пар — газообразное состояние воды . Не имеет цвета , вкуса и запаха”. Это всего лишь, молекулы h3O в газообразном состоянии, которых не видно. А то что мы видим, валящее из чайника – это смесь воды в газообразном состоянии(пар) и “капелек воды в пограничном состоянии между жидкостью и газом”, вернее видим мы последнее. В итоге мы получаем, что в данный момент, вокруг каждого из нас находится сухой воздух (смесь кислорода, азота…) и пар (h3O).

Так вот, влагосодержание говорит нам о том, сколько этого пара присутствует в воздухе. На большинстве и-д диаграмм данная величина измеряется в [г/кг], т.е. сколько грамм пара(h3O в газообразном состоянии) находится в одном килограмме воздуха (1 кубический метр воздуха в вашей квартире весит около 1,2 килограмма). В вашей квартире для комфортных условий в 1 килограмме воздуха должно быть 7-8 грамм пара.

На и-д диаграмме влагосодержание изображается вертикальными линиями, а информация о градации расположена в нижней части диаграммы:

(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)

Второй важный для понимания элемент – температура воздуха (T или t). Думаю здесь ничего объяснять не нужно. На большинстве и-д диаграмм данная величина измеряется в градусах Цельсия [°C]. На и-д диаграмме температура изображается наклонными линиями, а информация о градации расположена в левой части диаграммы:

(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)

Третий элемент ИД-диаграммы – относительная влажность (φ ). Относительная влажность, это как раз та влажность, о которой мы слышим из телевизоров и радио, когда слушаем прогноз погоды. Измеряется она в процентах [%].

Возникает резонный вопрос: “Чем отличается относительная влажность от влагосодержания?” На данный вопрос я отвечу поэтапно:

Первый этап:

Воздух способен вмещать в себя определенное количество пара. У воздуха есть определенная “паровая грузоподъемность”. Например, в вашей комнате килограмм воздуха может “взять на свой борт” не больше 15 грамм пара.

Предположим, что в вашей комнате комфортно, и в каждом килограмме воздуха, находящегося в вашей комнате, имеется по 8 грамм пара, а вместить каждый килограмм воздуха в себя может по 15 грамм пара. В итоге мы получаем, что в воздухе находится 53,3% пара от максимально возможного, т.е. относительная влажность воздуха – 53,3%.

Второй этап:

Вместимость воздуха различна при разных температурах. Чем выше температура воздуха, тем больше пара он может в себя вместить, чем ниже температура, тем меньше вместимость.

Предположим, что мы нагрели воздух в вашей комнате обычным нагревателем с +20 градусов до +30 градусов, но при этом количество пара в каждом килограмме воздуха осталось прежним – по 8 грамм. При +30 градусах воздух может “взять себе на борт” до 27 грамм пара, в итоге в нашем нагретом воздухе – 29,6% пара от максимально возможного, т.е. относительная влажность воздуха – 29,6%.

Тоже самое и с охлаждением. Если мы охладим воздух до +11 градусов, то мы получим “грузоподъемность” равную 8,2 грамм пара на килограмм воздуха и относительную влажность равную 97,6%.

Заметим, что влаги в воздухе было одинаковое количество – 8 грамм, а относительная влажность прыгала от 29,6% до 97,6%. Происходило это из-за скачков температуры.

Когда вы зимой слышите о погоде по радио, где говорят, что на улице минус 20 градусов и влажность 80%, то это значит, что в воздухе около 0,3 граммов пара. Попадая к вам в квартиру этот воздух нагревается до +20 и относительная влажность такого воздуха становится равна 2%, а это очень сухой воздух (на самом деле в квартире зимой влажность держится на уровне 20-30% благодаря выделениям влаги из сан-узлов и от людей, но что тоже ниже параметров комфорта).

Третий этап:

Что произойдет, если мы опустим температуру до такого уровня, когда “грузоподъемность” воздуха будет ниже, чем количество пара в воздухе? Например, до +5 градусов, где вместимость воздуха равна 5,5 грамм/килограмм. Та часть газообразного h3O, которая не умещается в “кузов” (у нас это 2,5 грамм), начнет превращаться в жидкость, т.е. в воду. В быту особенно хорошо виден этот процесс, когда запотевают окна в связи с тем, что температура стекол ниже, чем средняя температура в комнате, на столько что влаге становится мало места в воздухе и пар, превращаясь в жидкость, оседает на стеклах.

(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)

Дальше все просто! Пользоваться диаграммой легко! Возьмем, например, вашу комфортную комнату, в которой температура +20°С, и относительная влажность 50%. Находим пересечение этих двух линий (температуры и влажности) и смотрим сколько грамм пара в нашем воздухе.

Нагреваем воздух до +30°С – линия идет вверх, т.к. влаги в воздухе остается столько же, а увеличивается только температура, ставим точку, смотрим какая получается относительная влажность – получилось 27,5%.

Другие процессы, которые можно выполнять с воздухом с помощью различных приборов (осушение, охлаждение, увлажнение, нагрев…) можно найти в учебниках.

Помимо точки росы – еще одной важной точкой является “температура мокрого термометра”. Данная температура активно используется в расчете градирен. Грубо говоря, это та точка, до которой может упасть температура предмета, если мы этот предмет обернем в мокрую тряпку и интенсивно начнем на него “дуть”, например, с помощью вентилятора. По этому принципу работает система терморегуляции человека.

(для увеличения рисунка необходимо щелкнуть и потом еще раз щелкнуть по нему)

Луч процесса(угловой коэффициент, тепловлажностное отношение, ε ) строится для того чтобы определить изменение воздуха от одновременного выделения неким источником(-ами) тепла и влаги. Обычно этим источником является человек. Очевидная вещь, но понимание процессов и-д диаграммы поможет обнаружить возможную арифметическую ошибку, если таковая случилась. Например, если вы наносите луч на диаграмму и при обычных условиях и наличии людей у вас уменьшается влагосодержание или температура, то здесь стоит задуматься и проверить расчеты.

В данной статье многое упрощено для лучшего понимания диаграммы на начальной стадии её изучения. Более точную, более подробную и более научную информацию необходимо искать в учебной литературе.

Учитывая, что является основным объектом вентиляционного процесса, в области вентиляции приходится часто определять те или другие параметры воздуха. Чтобы избежать многочисленных вычислений, их определяют обычно по специальной диаграмме, которая носит название Id диаграммы. Она позволяет быстро определить все параметры воздуха по двум известным. Использование диаграммы позволяет избежать вычислений по формулам и наглядно отобразить вентиляционный процесс. Пример Id диаграммы приведен на следующей странице. Аналогом Id диаграммы на западе является диаграмма Молье или психрометрическая диаграмма.

Оформление диаграммы в принципе может быть несколько различным. Типовая общая схема Id диаграммы показана ниже на рисунке 3.1. Диаграмма представляет из себя рабочее поле в косоугольной системе координат Id, на котором нанесено несколько координатных сеток и по периметру диаграммы – вспомогательные шкалы. Шкала влагосодержаний обычно располагается по нижней кромке диаграммы, при этом линии постоянных влагосодержаний представляют вертикальные прямые. Линии постоянных представляют параллельные прямые, обычно идущие под углом 135° к вертикальным линиям влагосодержаний (в принципе, углы между линиями энтальпии и влагосодержания может быть и другим). Косоугольная система координат выбрана для того, чтобы увеличить рабочее поле диаграммы. В такой системе координат линии постоянных температур представляют из себя прямые линии, идущие под небольшим наклоном к горизонтали и слегка расходящиеся веером.

Рабочее поле диаграммы ограничено кривыми линиями равных относительных влажностей 0% и 100%, между которыми нанесены линии других значений равных относительных влажностей с шагом 10%.

Шкала температур обычно располагается по левой кромке рабочего поля диаграммы. Значения энтальпий воздуха нанесены обычно под кривой Ф= 100. Значения парциальных давлений иногда наносят по верхней кромке рабочего поля, иногда по нижней кромке под шкалой влагосодержаний, иногда по правой кромке. В последнем случае на диаграмме добавочно строят вспомогательную кривую парциальных давлений.

Определение параметров влажного воздуха на Id диаграмме.

Определять параметры влажного воздуха, а также решать ряд практических вопросов, связанных с сушкой различных материалов, весьма удобно графическим путем с помощью i-d диаграммы, впервые предложенным советским ученым Л. К. Рамзиным в 1918 году.

Строится для барометрического давления 98 кПа. Практически диаграммой можно пользоваться во всех случаях расчета сушилок, так как при обычных колебаниях атмосферного давления значения i и d изменяются мало.

Диаграмма в координатах i-d представляет собой графическую интерпретацию уравнения энтальпии влажного воздуха. Она отражает связь основных параметров влажного воздуха. Каждая точка на диаграмме выделяет некоторое состояние с вполне определёнными параметрами. Для нахождения любой из характеристик влажного воздуха достаточно знать только два параметра его состояния.

I-d диаграмма влажного воздуха построена в косоугольной системе координат. На оси ординат вверх и вниз от нулевой точки (i = 0, d = 0) откладывают значения энтальпии и проводят линии i = const параллельно оси абсцисс, то есть под углом 135 0 к вертикали. При этом изотерма 0 о С в ненасыщенной области располагается почти горизонтально. Что же касается масштаба для отсчета влагосодержания d, то для удобства его сносят на горизонтальную прямую, проходящую через начало координат.

На i-d диаграмму наносят также кривую парциального давления водяного пара. С этой целью используют уравнение:

Р п = В*d/(0,622 + d),

Hешая которое для переменных значений d получаем, что, например при d=0 Р п =0, при d=d 1 Р п =Р п1 , при d=d 2 Р п =Р п2 и т.д. Задаваясь определенным масштабом для парциальных давлений, в нижней части диаграммы в прямоугольной системе осей координат по указанным точкам строят кривую Р п =f(d). После этого на i-d диаграмму наносят кривые линии постоянной относительной влажности (φ = const). Нижняя кривая φ = 100% характеризует состояние воздуха, насыщенного водяным паром (кривая насыщения ).

Также на i-d диаграмме влажного воздуха строятся прямые линии изотерм (t = const), характеризующие процессы испарения влаги с учетом дополнительного количества теплоты, вносимой водой, имеющей температуру 0 о С.

В процессе испарения влаги энтальпия воздуха остается постоянной, так как теплота, отбираемая от воздуха для подсушивания материалов, возвращается обратно к нему вместе с испаренной влагой, то есть в уравнении:

i = i в + d*i п

Уменьшение первого слагаемого будет компенсироваться увеличением второго слагаемого. На i-d диаграмме этот процесс проходит по линии (i = const) и носит условное название процесса адиабатного испарения . Пределом охлаждения воздуха является адиабатная температура мокрого термометра, которую находят на диаграмме как температуру точки на пересечении линий (i = const) с кривой насыщения (φ = 100%).

Или другими словами, если из точки А (с координатами i = 72 кДж/кг, d = 12,5 г/ кг сух. возд., t = 40 °C, V = 0,905 м 3 /кг сух. воз. φ = 27%), выделяющей некоторое состояние влажного воздуха, провести вниз вертикальный луч d = const, то он будет представлять собой процесс охлаждения воздуха без изменения его влагосодержания; значение же относительной влажности φ при этом постепенно нарастает. При продолжении этого луча до пересечения с кривой φ = 100% (точка “В” с координатами i = 49 кДж/кг, d = 12,5 г/ кг сух. возд., t = 17,5 °C, V = 0,84 м 3 /кг сух. воз. j = 100%), мы получаем наименьшую температуру t p (она называется температурой точки росы ), при которой воздух с данным влагосодержанием d ещё способен сохранять пары в неконденсированном виде; дальнейшее понижение температуры приводит к выпадению влаги либо во взвешенное состояние (туман), либо в виде росы на поверхностях ограждений (стенах вагона, продуктах), или инея и снега (трубах испарителя холодильной машины).

Если воздух в состоянии А увлажнять без подвода или отвода тепла (например, с открытой водной поверхности), то процесс характеризующийся линией АС, будет происходить без изменения энтальпии (i = const). Температура t м на пересечении этой линии с кривой насыщения (точка “С” с координатами i = 72 кДж/кг, d = 19 г/ кг сух. возд., t = 24 °C, V = 0,87 м 3 /кг сух. воз. φ = 100%) и есть температура мокрого термометра .

С помощью i-d удобно анализировать процессы, происходящие при смешивании потоков влажного воздуха.

Также i-d диаграмма влажного воздуха широко применятся для расчетов параметров кондиционирования воздуха, под которым понимают совокупность средств и способов воздействия на температуру и влажность воздуха.

Точка росы и ее расчет – онлайн калькулятор

Точка росы – значение температуры, при которой водяные пары, находящиеся в воздухе, конденсируют в росу.

Конденсат – это продукт образованный в результате перехода жидкости из газообразного состояния в жидкое.

Конденсат на стекле

Точка росы зависит от:

• Температуры;
• Относительной влажности воздуха.

Чем выше относительная влажность воздуха, тем выше значение точки росы, соответственно, чем меньше влажность, тем она ниже.

Точка росы не может превышать температуру воздуха.

При 100 %-ой влажности воздуха, точка росы будет равна температуре воздуха.

Расчет точки росы

Рассчитать температуру выпадения конденсата можно по следующей формуле:

Т_р = (b*f(T, Rh))/(a-ƒ(T, Rh))

ƒ(T, Rh) = (a*T)/(b+T)+ln⁡(Rh/100)

где:

• Т_р – температура точки росы, °С;
• а (постоянная) = 17,27;
• в (постоянная) = 237,7;
• Т – температура воздуха, °С;
• Rh – относительная влажность воздуха, %;
• ln – натуральный логарифм.

Данная формула обладает погрешностью в ±0,4 °С в диапазоне:

• 0 °С < Т < 60 °С;
• 0,01 < Rh < 1,00
• 0 °С < Т_р < 50 °С;

Приборы для расчета точки росы

Для определения температуры выпадения конденсата используются различные приборы:

1. Психрометр – прибор, с помощью которого измеряется относительная влажность и температура воздуха. Он состоит из двух термометров: один – сухой, второй – с постоянным увлажнением. В ходе испарения влаги увлажненный термометр постепенно охлаждается. Чем ниже относительная влажность воздуха, тем ниже его температура. Психрометр используется в лабораторных условиях.
2. Портативный термогигрометр – цифровой прибор, показывающий влажность и температуру воздуха, а некоторые модели отображают и значение точки росы. Используется в строительстве для обследования зданий.
3. Тепловизоры. Некоторые приборы включают в себя функцию расчета точки росы. При этом на экране тепловизора показываются зоны с температурой ниже ее значения.

Таблица вычисления точки росы

Для быстрого расчета точки росы используют таблицу ее вычисления. Зная фактическую температуру и относительную влажность воздуха, можно легко определить температуру выпадения конденсата.

Точка росы – таблица вычисления

Так, например, при температуре воздуха, равной 20°С и относительной влажности 40%, выпадение конденсата будет происходить на поверхностях с температурой 6°С и ниже.

Полная таблица

Калькулятор точки росы

Результат вычислений

Комфортные значения точки росы для человека

Точка росы в строительстве

Расчет точки росы имеет большое значение в строительстве. Благодаря ей, определяется:

• Толщина и материал стен;
• Толщина, материал и место утепления;
• Система вентиляции и отопления в помещении.

Игнорирование или неправильный расчет точки росы ведет к образованию плесени и грибков. Это оказывает негативное влияние на долговечность здания, значительно сокращая срок его эксплуатации.

В оконной сфере – точка росы прямо касается проблемы выпадения конденсата на окнах. Зная ее определение, можно легко это устранить – достаточно понизить влажность воздуха либо повысить температуру поверхности стекла.

Уравнения, описывающие физические свойства влажного воздуха

Это формальное представление формулы, описывающей те свойства водяного пара в воздухе, которые беспокоят консерваторов. В вывод этих уравнений кратко объясняется, а полезные уравнения выделены жирным шрифтом . Это техническое описание предназначено для справки, не как дружеское введение в тему! См. Указатель для более дискурсивных экскурсий на тему атмосферной влажности.

Используйте ярлыки ниже, чтобы перейти к соответствующему разделу, учитывая что в некоторых разделах используются концепции, объясненные ранее! Если ты просто хочешь чтобы использовать уравнения, попробуйте калькулятор для свойства влажного воздуха (который требует браузер, который может интерпретировать JavaScript)

Давление насыщенного пара
Определение Паскаля
Концентрация водяного пара в пространстве
Относительная влажность
Точка росы
Концентрация водяного пара в воздухе
Энтальпия
Психрометр

Давление водяного пара

В закрытой емкости, частично наполненной водой, будет немного воды. пар в пространстве над водой.Концентрация водяного пара зависит только от температуры. Не зависит от количества воды. и лишь незначительно зависит от наличия воздуха в контейнере.

Водяной пар оказывает давление на стенки емкости. В приведенные ниже эмпирические уравнения дают хорошее приближение к насыщению давление водяного пара при температурах в пределах земных климат.

Давление насыщенного пара, p _с , в паскалях:
p _s = 610.78 * эксп (т / (т + 238,3) * 17,2694)
, где t – температура в градусах Цельсия.

SVP ниже замораживания можно исправить после использования уравнения выше, таким образом:
p _{с лед} = -4,86 + 0,855 * p _с + 0,000244 * p _s ²

Следующая формула дает прямой результат для насыщенного пара давление над льдом:
p _{s лед} = exp (-6140.4 / (273 + т) + 28.916)

паскаль – единица измерения давления в системе СИ = ньютон / м ² . Атмосферное давление составляет около 100000 Па (стандартное атмосферное давление определяется как 101 300 Па).

Кривая давления пара для воды, и линии давления пара для 10% интервала относительной влажности, в pdf для печати.

Концентрация водяного пара

Определена взаимосвязь между давлением пара и концентрацией. для любого газа по уравнению:
p = nRT / V
p – давление в Па, В – объем в кубических метрах, T – температура в градусов Кельвина (+ 273 градуса Цельсия)15), n – количество газа, выраженное в молярной массе (0,018 кг в случае воды ), R – газовая постоянная: 8,31 Дж / моль / м ³

Для преобразования давления водяного пара в концентрацию в кг / м ³ : (кг / 0,018) / V = ​​p / RT

кг / м ³ = 0,002166 * p / (t + 273,16) где p – фактическое давление пара

Относительная влажность

Относительная влажность (RH) – это отношение фактического давления водяного пара. к давлению насыщенного водяного пара при преобладающей температуре.

RH = p / p _с

RH обычно выражается в процентах, а не в виде дробей.

Относительная влажность – это соотношение. Он не определяет содержание воды в воздухе. если не указана температура. Причина, по которой RH так широко используется в консервации состоит в том, что большинство органических материалов имеют равновесное содержание воды, в основном определяется относительной влажностью и лишь незначительно зависит от температуры.

Обратите внимание, что воздух не участвует в определении относительной влажности.Безвоздушное пространство может иметь RH. Воздух – переносчик водяного пара в атмосфере. и в системах кондиционирования воздуха, поэтому фраза “RH воздуха” широко используется и лишь изредка вводит в заблуждение. Независимость Относительная влажность от атмосферного давления на земле не важна, но имеет значение. имеют отношение к расчетам по воздушному транспорту работ искусство и консервация путем сублимационной сушки.

Точка росы

Содержание водяного пара в воздухе часто называют точкой росы.Это температура, до которой необходимо охладить воздух, прежде чем конденсируется роса Это. При этой температуре фактическое содержание водяного пара в воздухе равно до давления насыщения водяного пара. Точка росы обычно рассчитывается от прав. Первый вычисляет p _s , насыщенность давление пара при температуре окружающей среды. Фактическое давление водяного пара, p _a , есть:

p _a = p _s * RH% / 100

Следующим шагом является расчет температуры, при которой p _a будет давление насыщенного пара.Это означает бег назад приведенное выше уравнение для получения давления насыщенного пара из температуры:

Пусть w = ln (p _a / 610.78)
Точка росы = w * 238,3 / (17,2694 – w)

Этот расчет часто используется для оценки вероятности образования конденсата. на окнах, стенах и крышах увлажненных зданий.

Точку росы можно также измерить напрямую, охладив зеркало до туман.Тогда относительная влажность определяется соотношением

RH = 100 * p _{с точка росы} / p _{с окружающая среда}

Концентрация водяного пара в воздухе

Иногда удобно указывать концентрацию водяного пара кг / кг сухого воздуха. Это используется в расчетах кондиционирования воздуха и указан на психрометрических диаграммах. Следующие расчеты для воды концентрация паров в воздухе применяется на уровне земли.

Сухой воздух имеет молярную массу 0,029 кг. Он плотнее водяного пара, который имеет молярную массу 0,018 кг. Следовательно, влажный воздух легче чем сухой воздух . Если общее атмосферное давление P и вода давление пара p, парциальное давление компонента сухого воздуха П – п. . Весовое соотношение двух компонентов, водяного пара и сухой воздух:

кг водяного пара / кг сухого воздуха = 0,018 * p / (0.029 * (П – п))
= 0,62 * п / (П – п)

При комнатной температуре P – p почти равно P, которое на земле уровень близок к 100000 Па, поэтому примерно:

кг водяного пара / кг сухого воздуха = 0,62 * 10 ^-5 * p

Тепловые свойства влажного воздуха

Теплосодержание воздуха повышается, обычно называемое энтальпией . с увеличением содержания воды.Это скрытое тепло, называемое скрытым теплом. инженеры по кондиционированию воздуха, должны быть доставлены или удалены, чтобы изменить относительная влажность воздуха даже при постоянной температуре. Это актуален для консерваторов. Передача тепла от воздушного потока к влажная поверхность, которая одновременно выпускает водяной пар в воздушный поток. время, пока оно его охлаждает, является основой психрометрии и многих других микроклиматических явления. Контроль теплопередачи можно использовать для контроля сушки и смачивание материалов при консервации.

Энтальпия сухого воздуха неизвестна. Воздух при нулевом градусе Цельсия определил, что имеет нулевую энтальпию. Энтальпия в кДж / кг при любой температуре, t от 0 до 60 ° C составляет приблизительно:

h = 1,007t – 0,026 ниже нуля: h = 1,005t

Энтальпия жидкой воды также определяется равной нулю при нулевом градусе. по Цельсию. Чтобы превратить жидкую воду в пар при той же температуре, требуется очень значительное количество тепловой энергии: 2501 кДж / кг при 0C

При температуре t теплосодержание водяного пара составляет:

ч _ш = 2501 + 1.84т

Обратите внимание на то, что водяной пар, однажды образовавшийся, также требует больше тепла. чем сухой воздух, чтобы еще больше повысить его температуру: 1,84 кДж / кг.C против примерно 1 кДж / кг.C для сухого воздуха.

Таким образом, энтальпия влажного воздуха в кДж / кг составляет:

h = (1,007 * t – 0,026) + g * (2501 + 1,84 * t)
г – содержание воды в кг / кг сухого воздуха.

Психрометр

Последняя формула в этом сборнике – это психрометрическое уравнение .Психрометр – это ближайший к абсолютному методу измерения относительной влажности, который консерватору когда-либо нужно. Надежнее электронных устройств, потому что это зависит от калибровки термометров или датчиков температуры, которые намного надежнее электрических датчиков относительной влажности. Единственное ограничение к психрометру заключается в том, что его трудно использовать в ограниченном пространстве (не потому что его нужно вращать, а потому что он выделяет водяной пар).

Психрометр или термометр с влажным и сухим термометром реагирует на Относительная влажность воздуха таким образом:

Ненасыщенный воздух испаряет воду из влажного фитиля.Требуемое тепло для испарения воды в воздушный поток отбирается воздушный поток, который охлаждается при контакте с влажной поверхностью, охлаждая, таким образом, термометр. под этим. Достигается равновесная температура влажной поверхности, которая составляет примерно на полпути между температурой окружающей среды и температурой точки росы.

Потенциал воздуха по поглощению воды пропорционален разности между мольной долей водяного пара в окружающей среде, m _a воздуха и мольную долю водяного пара в насыщенном воздух на влажной поверхности.Именно эта способность уносить водяной пар который снижает температуру до t _w , влажный термометр температура, от температуры окружающей среды t _a :
(m _w – m _a ) = B (t _a – t _w )
B – константа, числовое значение которой может быть получено теоретически. какой-то довольно сложной физикой (см. ссылку ниже).

Концентрация водяного пара выражается здесь как мольная доля в воздух, а не как давление пара.Воздух участвует в психрометрии уравнение, потому что он приносит тепло, необходимое для испарения воды из влажная поверхность. Следовательно, постоянная B зависит от общего давления воздуха, P. Однако мольная доля m – это просто отношение давления пара p к общему давлению P: p / P. Давление воздуха одинаково для обоих окружающий воздух и воздух, контактирующий с влажной поверхностью, поэтому постоянная B можно изменить на новое значение, A, которое включает давление, что позволяет мольные доли, которые необходимо заменить соответствующими давлениями пара:

p _w – p _a = A * (t _a – t _w )

Относительная влажность (как уже определено) – это отношение p _к , фактическое давление водяного пара воздуха, p _s , насыщение давление водяного пара при температуре окружающей среды.

RH% = 100 * p _a / p _s = 100 * (p _w – (t _a – t _w ) * 63) / p _s
Когда влажный термометр замерзает, постоянная изменяется на 56

Психрометрическая константа взята из: R.G.Wylie & T.Lalas, «Точные коэффициенты психрометра для баллонов с мокрым и обледенелым покрытием. в ламинарных поперечных воздушных потоках », в Влажность и влажность 1985 , опубликовано Приборным обществом Америки, стр. 37 – 56.Эти ценности немного ниже, чем у обычных. Есть таблицы и слайд правила расчета относительной влажности с помощью психрометра, но программируемый калькулятор очень удобен для этой работы. Или скачайте калькулятор который сопровождает эту статью, и использовать его как файл, который можно прочитать в ваш браузер. Психрометрические диаграммы имеют графические версии всех этих формул и не нуждаются в электричестве.

Чтобы проверить свою программу, подайте воздух при 20 ° C и 15 ° C.Температура по влажному термометру 7C. Относительная влажность 65%. Давление водяного пара составляет 1500 Па. Концентрация водяного пара в кг / м3 – 0,011, в кг / кг – 0,009. Точка росы – 13С.

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0 License.

– REA HVAC

Примечание: Во всех формулах здесь / означает деление, * означает умножение, ** означает, что следующий член является показателем (т.е. 10 ** (4) означает 10 в 4-й степени), – означает вычитание , + означает прибавление.Число, за которым следует «x10» рядом с некоторым показателем степени, указано в научной записи для экономии места. Стандартные правила алгебры применяются ко всем формулам.

Тепловой индекс, кажущаяся температура

Индекс жары и индекс летнего тушения используются для измерения степени дискомфорта в летние месяцы, когда жара и влажность часто сочетаются, заставляя чувствовать себя жарче, чем на самом деле. Индекс жары обычно используется для дневных высоких температур, а индекс летнего кипения – для низких ночных температур.Ниже приведены подробные уравнения, которые используются для расчета видимых температур в индексе жары и индексе летнего кипения.

Индекс жары: Если вам известны относительная влажность и температура сухого воздуха, то для расчета индекса жары можно использовать следующее уравнение.

(1) Тепловой индекс (HI) или кажущаяся температура (AI) = -42,379 + 2,043 (Tf) + 10,14333127 (RH) – 0,22475541 (Tf) (RH) – 6,83783 × 10 ** (- 3) * (Tf ** (2)) – 5,481717 × 10 ** (- 2) * (RH ** (2)) + 1,22874 × 10 ** (- 3) * (Tf ** (2)) * (RH) + 8 .5282 × 10 ** (- 4) * (Tf) * (RH ** (2)) – 1,99 × 10 ** (- 6) * (Tf ** (2)) * (RH ** (2))

Примечание: Чтобы формула индекса жары работала правильно, необходимо использовать относительную влажность в процентах. Другими словами, если относительная влажность составляет 65%, используйте в формуле для относительной влажности 65, а не 0,65.

Индекс летнего кипячения: Если вам известны относительная влажность и температура сухого воздуха, вы можете использовать следующее уравнение для расчета индекса летнего кипячения.

(2) Индекс летнего таяния (SSI) = 1.98 (Tf – (0,55 – 0,0055 (RH)) (Tf-58)) – 56,83

Tf = температура воздуха в градусах Фаренгейта, RH = относительная влажность, выраженная целым числом

Как высота влияет на расчет влажности

По мере набора высоты давление воздуха падает. Обсуждение здесь охватывает влияние этого снижения давления на формулы влажности на этой странице. Давление уменьшается с высотой в первые 100 километров над поверхностью земли в соответствии с формулой P (z) = P (уровень моря) * exp (-z / H).

P (z) = давление на высоте z, P (уровень моря) = давление на уровне моря (~ 1013 миллибар), z = высота в метрах, H = высота шкалы (~ 7 километров)

Наша оценка формул влажности на этой странице для разных высот показывает, что относительная влажность остается постоянной при изменении давления. Фактическое давление пара и давление насыщенного пара изменяются, но они меняются в одинаковой степени. Это поддерживает постоянную относительную влажность. Коэффициент давления в формулах ниже для стандартной атмосферы равен 6.11. Применение приведенной выше формулы давления для высоты 7000 футов дает коэффициент давления 4,5. Этот более низкий коэффициент снижает как фактическое давление пара, так и давление насыщенного пара, но не изменяет относительную влажность.

На температуру точки росы влияет большая высота над уровнем моря, так как на нее влияет давление. Используя значения давления насыщенного пара из приведенной ниже формулы, вы можете разделить значение формулы на отношение коэффициента давления на уровне моря к модифицированному коэффициенту.Например, на высоте 7000 футов соотношение будет 6,11 / 4,5 или 1,38. Перед использованием значения формулы для давления насыщенного пара в процедуре определения точки росы необходимо разделить значение формулы на 1,38.

Относительная влажность в зависимости от температуры и точки росы

Если вы знаете температуру и точку росы и хотите получить относительную влажность, формулы будут следующими:

Во-первых, чтобы перевести температуру и точку росы из Фаренгейта в Цельсия, используйте следующие формулы.

(3) Tc = 5,0 / 9,0 * (Tf-32,0)

(4) Tdc = 5,0 / 9,0 * (Tdf-32,0)

Tc = температура воздуха в градусах Цельсия, Tf = температура воздуха в градусах Фаренгейта

Tdc = температура точки росы в градусах Цельсия

Tdf = температура точки росы в градусах Фаренгейта

Примечание: Если ваша температура и точка росы уже указаны в градусах Цельсия, вы можете пропустить первый шаг и перейти ко второму.

Следующий набор формул предполагает стандартное атмосферное давление.Эти формулы позволяют рассчитать давление насыщенного пара (Es) и фактическое давление пара (E) в миллибарах.

(5) Es = 6,11 * 10,0 ** (7,5 * Tc / (237,7 + Tc))

(6) E = 6,11 * 10,0 ** (7,5 * Tdc / (237,7 + Tdc))

Получив давление насыщенного пара и фактическое давление пара, можно вычислить относительную влажность, разделив фактическое давление пара на давление насыщенного пара и затем умножив на 100, чтобы преобразовать количество в процент.

(7) Относительная влажность (RH) в процентах = (E / Es) * 100

Например, если у вас есть отчет станции, который включает температуру воздуха 85 градусов по Фаренгейту и точку росы 65 градусов по Фаренгейту, и вы хотите вычислить относительную влажность, вы должны поступить следующим образом.

Сначала преобразуйте значения Фаренгейта в Цельсия, используя формулы (3) и (4). Полученные значения должны быть Tc = 29,4 и Tdc = 18,3