Основные параметры влажного воздуха.

Основными характеристиками влажного воздуха являются абсолютная и относительная влажности, влагосодержание и степень насыщения.

Абсолютной влажностью воздуха D называют количество водяного пара (кг), содержащегося в 1 м³ влажного воздуха. Учитывая, что влажный воздух представляет собой газовую смесь, объем пара в смеси равен объему всей смеси, следовательно, абсолютная влажность может быть выражена в виде плотности пара р_п в смеси при своем парциальном давлении р_п и температуре смеси:

Относительной влажностью воздуха  называется отношение действительной абсолютной влажности воздуха р_п к максимально возможной абсолютной влажности p_s при той же температуре:

или

где _п, _s —плотности сухого и насыщенного паров; Р_п, Р_s - соответственно парциальные давления.

Соотношение справедливо, когда можно считать, что пар жидкости является идеальным газом вплоть до состояния насыщения.

Из выражения видно, что относительная влажность  определяет отношение парциального давления водяного пара, содержащегося во влажном воздухе, к давлению насыщения при данной температуре. Значение  можно выражать в долях единицы или в процентах. Так как Р_п< Р_s, то относительная влажность может изменяться от 0 до 1 (или от 0 до 100 %). Значение =0 соответствует сухому воздуху, а для насыщенного воздуха =1.

Влагосодержание d влажного воздуха — это отношение массы т, водяного пара, содержащегося во влажном воздухе, к массе т_в сухого воздуха:

Влагосодержание d измеряют в килограммах пара на килограмм сухого воздуха (кг/кг) или в граммах на килограмм (г/кг).

Величина d определяет массу пара, содержащегося в 1 кг сухого воздуха или в (1+d) кг влажного воздуха. Величина влагосодержания d определяется следующим образом.

Относительная влажность  и влагосодержание d влажного воздуха определяются с помощью психрометра.

Степень насыщения  влажного воздуха определяется отношением

Путём необходимых преобразований получаем

Для процессов, протекающих в атмосфере, значения величин Р_s и Р_п малы по сравнению с величиной Р, а вблизи насыщения величины Р_s и Р_п мало отличаются друг от друга и поэтому можно считать, что .

I-d диаграмма влажного воздуха

На практике при различных расчетах и исследованиях термодинамиче­ских процессов, связанных с влажным воздухом, вместо уравнения удобно пользоваться I-d-диаграммой, впервые предложенной в 1918 г. русским ученым Л. К. Рамзиным, именем которого она обычно и называется.

Диаграмма влажного воздуха приведена в приложении 9.

Диаграмма строится для среднего атмосферного давления 0.0991 МПа, но с достаточной точностью может применяться и для небольших отклонений от этого давления. В этой диаграмме по оси абсцисс отложено влагосодержание d, а по оси ординат - энтальпия влажного воздуха (на 1 кг сухого воздуха). Диаграмма строится в косоугольных координатах с углом между изоэнтальпами и линиями d=const, равным 135°. За начало координат принята точка 0, в которой t=0°С, d=0 и I=0. Наносимые значения I в зависимости от d рассчитываются по соответствующему уравнению.

На Id-диаграмме кроме линий, отражающих зависимость I=f(d), представлены также изотермы t=const, линии постоянной относительной влажности воздуха =const и линия парциальных давлений водяного пара р_n, содержащегося в воздухе.

Кривая =100% характеризует состояние насыщенного воздуха (пограничная кривая). Выше этой кривой воздух находится в ненасыщенном состоянии, а ниже в пересыщенном, когда дальнейшее увеличение количества влаги в воздухе не приводит к росту влагосодержания, и влага будет кон­денсироваться, образуя туман. Любая точка Id-диаграммы характеризует определенное состояние влажного воздуха, а изменение этого состояния характеризуется линией процесса.

Id -диаграмма позволяет:

1. По известным двум параметрам, например  и t или  и P_п) определить I и d, а по d - величину P_п.

2. Для каждого состояния влажного воздуха определить точку росы. Температура, при которой воздух становится насыщенным (при =100%), называется температурой точки росы t_p.

3. Для любого состояния все нужные параметры влажного воздуха непосредственно берутся по диаграмме.

4. Процессы в сушильных камерах полностью могут быть изображены в Id-диаграмме.