15. Влажный воздух
Атмосферный воздух, не содержащий водяного пара, называется сухим.
Смесь сухого воздуха с насыщенным паром – насыщенный влажный воздух.
Смесь сухого воздуха с перегретым водяным паром – ненасыщенный влажный воздух. Вообще, воздух может быть пересыщенным, т.е. содержать капли (например, облака). Это смесь сухого воздуха с влажным водяным паром, но этот случай не рассматриваем.
К водяному пару в воздухе можно применить закон Дальтона
,
где
и
– парциальные давления воздуха и пара.
Абсолютная
влажность воздуха
– это масса пара в
влажного воздуха.
.
Массовое влагосодержание
.
Формула
для влагосодержания
через парциальное давление пара
,
где
Р – давление влажного воздуха.
Относительная влажность воздуха – это отношение действительного содержания пара к максимально возможному при данной температуре
,
– плотность на
верхней пограничной кривой
.
При
=
т.е. воздух насыщенный.
Дальнейшее
охлаждение будет вызывать пересыщение
и начнется конденсация пара. Температура,
при которой у влажного воздуха
называется температурой
точки росы
и обозначается
.
Эта температура тем выше, чем больше
парциальное давление пара во влажном
воздухе.
Относительная
влажность и влагосодержание определяются
с помощью психрометра. Он имеет 2
термометра: сухой и мокрый. Шарик ртути
мокрого термометра покрыт тканью и
смочен водой. Мокрый термометр показывает
температуру воды
ниже температуры сухого термометра
.
Зная разность
температур
,
можно определить характеристики влажного
воздуха
,
точку росы и т.д.
Количественные
характеристики влажного воздуха можно
определить по
или
диаграмма, рис. 13.
На этой диаграмме
вертикальные линии – линии влагосодержания
;
линии, наклоненные к вертикальным линиям
под углом
,
являются линиями постоянных энтальпий.
Кроме того, на диаграмме имеются линии
постоянных температур влажного воздуха,
кривые относительной влажности
воздуха, кривая парциальных давлений
.
Диаграмма обычно строится для среднего
барометрического давления.
По
диаграмме, зная температуру
и относительную влажность
,
можно определить энтальпию
,
влагосодержание
и парциальное давление
.
По температурам сухого и мокрого
термометров можно определить температуру
точки росы, т.е. температуру, при которой
воздух насыщен водяным паром
.
Процесс нагрева
влажного воздуха на
диаграмме изображается вертикальной
прямой линией при
.
Процесс охлаждения также протекает при
и изображается вертикальной прямой.
Процесс конденсации
условно можно считать проходящим по
линии
.
Задача 15.1.
«Сухой»
термометр показывает
,
а «мокрый»
.
Найти параметры влажного воздуха,
используя диаграмму
.
Решение. Искомая
т.А
находится на пересечении изотермы
сухого термометра и изотермы мокрого
термометра. Через т.А
проходит кривая относительной влажности
.
Опуская перпендикуляр на ось
,
имеем
.
При пересечении этого перпендикуляра
с кривой
находим точку росы
.
Рис. 14.
Задача 15.2.
Состояние
влажного воздуха задано
.
Найти парциальное давление водяных
паров в воздухе.
Решение. На
диаграмме находим точку пересечения
изотермы
и линии
.
Эта точка соответствует парциальному
давлению паров
ртутного столба.
Давление
.
Задача 15.3.
Влажный
воздух имеет температуру
.
При этом точка росы составляет
.
Найти параметры влажного воздуха.
Решение. На
диаграмме находим пересечение изотермы
с линией
.
Точка росы находится при пересечении
и соответствует
.
Для полученного значения
поднимаемся
до пересечения с изотермой
.
Точка пересечения соответствует
относительной влажности
,
энтальпии
.
Рис. 13