14. Влажный воздух

В воздухе содержится то или иное количество влаги в виде водяного пара. Такую смесь сухого воздуха с водяным паром называют влажным воздухом.

С достаточной точностью можно применять к влажному пару все формулы, полученные для идеальных газов. Поэтому в дальнейшем принимаем, что влажный воздух подчиняется уравнению состояния идеальных газов:

pV=MRT,

А также закону Дальтона:

р=р_в+р_п, (14.1)

где р - давление влажного воздуха;

р_в - парциальное давление сухого воздуха;

р_п - парциальное давление пара.

Абсолютной влажностью воздуха называют массу водяного пара, содержащегося в 1 м³ влажного воздуха, или (что то же) плотность пара ρ_п при его парциальном давлении и температуре воздуха.

Величину

φ=ρ_п/ρ_max, (14.2)

представляющую отношение абсолютной влажности воздуха приданной температуре ρ_п к его максимально возможной абсолютной влажности ρ_max при той же температуре, называют относительной влажностью.

Относительная влажность может быть также приближенно найдена из уравнения:

φ=р_п/р_н, (14.3)

где р_н - давление насыщения водяного пара при температуре смеси (по таблицам насыщенного пара).

Для характеристики влажного воздуха пользуются также понятием влагосодержание, под которым понимают отношение массы влаги (пара) во влажном воздухе к массе сухого воздуха в нем:

d=М_п/М_в=ρ_п/ρ_в, (14.4)

Величину d обычно измеряют в г/кг.

Выражение можно привести к следующему виду:

d=622(р_п/(р-р_п)) г/кг. (14.5)

Из этого уравнения следует, что

р_п=р(d/(622+d)). (14.6)

Парциальное давление водяного пара при данном давлении влажного воздуха является функцией только влагосодержания, и наоборот. Поэтому аналогично уравнениям (14.5) и (14.6) можно написать:

d=622(р_п/(р-р_н)); (14.7)

р_н=р(d_max/(622+d_max). (14.8)

где d_max - максимально возможное влагосодержание влажного воздуха (если температура его ниже температуры насыщения водяного пара при давлении смеси).

Отношение влагосодержания к максимально возможному влагосодержанию влажного воздуха (при той же температуре и давлении смеси) называют степенью насыщения и обозначают через:

Ψ=d/d_max. (14.9)

Из уравнений получаем зависимость между φ и Ψ:

φ=Ψ(622+d_max)/(622+d). (14.10)

Та температура, до которой надо охладить при постоянном давлении влажный воздух, чтобы он стал насыщенным (φ=100%), называют точкой росы t_р.

Плотность влажного воздуха определяется из уравнения6

ρ=(р/287Т)-0,0129(φр_н/Т), кг/м³ (14.11)

где р_н и р выражены в Па, а Т - в К.

Энтальпию I влажного воздуха определяем как сумму энтальпий сухого воздуха и водяного пара. Энтальпию влажного воздуха относят к 1 кг сухого воздуха, т. е. к (1+d) кг влажного воздуха. Поэтому:

I=i_в+i_пd, (14.12)

или

I=i_в+(i_пd)/1000, (14.13)

если d берем в г/кг.

Энтальпия влажного воздуха:

I=t+0,001(2500+1,93t) кДж/кг. (14.14)

Истинная температура мокрого термометра определяется из формулы:

t_м=t^,_м , (14.15)

где t^,_м - показания мокрого термометра,

t_с - t^,_м - психрометрическая разность;

х - поправка к показанию мокрого термометра в прцентах.