Экспериментальное определение относительной влажности

Для практического определения относительной влажности воздуха пользуются прибором, называемым психрометром.

Психрометр имеет два поставленных рядом термометра: один называют «сухим», другой - «мокрым». Шарик мокрого термометра обернут влажной тканью, которая постоянно смачивается водой. Термометры с достаточно большой скоростью обдуваются воздухом, относительную влажность которого требуется определить. С поверхности влажной ткани вода испаряется, а температура, показываемая «мокрым» термометром, понижается. В процессе теплообмена воздуха с влажной тканью через некоторое время устанавливается состояние равновесия, которому соответствует постоянная температура. Эта температура будет меньше температуры «сухого» термометра , который фиксирует действительную температуру влажного воздуха, так как на испарение влаги затрачивается тепло. По показаниям термометров психрометра можно на i - d - диаграмме найти точку, соответствующую состоянию влажного воздуха, и по ней определить ряд приведенных выше величин.

Диаграмма влажного воздуха

Для решения практических задач, связанных с изменением состояния влажного воздуха при расчетах систем вентиляции, кондиционирования воздуха и сушильных установок, используется i – d - диаграмма, предложенная в 1918 г. профессором Л.К.Рамзиным.

В этой диаграмме графически связаны все параметры воздуха, определяющие его состояние: (рис.1). В основу построения i - d - диаграммы положено уравнение (8). На этой диаграмме по оси абсцисс откладывается влагосодержание (в г/кг сухого воздуха), а по оси ординат - энтальпия влажного воздуха (в кДж/кг сухого воздуха). При построении диаграммы принято барометрическое давление р = 745 мм рт.ст. (99310 Па), что соответствует среднегодовому давлению для центральной полосы России. Для более удобного пользования диаграммой координатные оси в ней проведены под углом 135 ^оС. Величины влагосодержания воздуха спроектированы на вспомогательную горизонтальную ось d. На i – d - диаграмме линии постоянных значений d представляют собой вертикали к оси абсцисс, линии i-const проведены под углом 135^о к оси ординат. Изотермы в ненасыщенной области имеют вид прямых. На диаграмме представлены кривые -const. Кривая =100 % является линией насыщения, а точки на ней соответствуют состоянию насыщенного воздуха. Область i - d - диаграммы, расположенная, выше линии =100%, является областью насыщенного влажного воздуха, в котором водяной пар находится в перегретом состоянии. Ниже линии  =100% расположена область тумана, в которой водяной пар находится во влажном состоянии. Выше линии 100% нанесены пунктиром линии постоянных температур «мокрого» термометра. Эти линии идут более полого, чем линии i=соnst , образуя с ними небольшой угол. При =100% показания «сухого» и «мокрого» термометров совпадают. В нижней части i – d - диаграммы с помощью уравнения (7) строится линия =(d) парциальных давлений водяного пара.

Правила пользования I - d - диаграммой

1. Определение относительной влажности воздуха

Для нахождения  необходимо предварительно по психрометру определить температуру «сухого» и мокрого» термометров. Зная эти температуры, можно найти точку пересечения изотермы и , определяющую состояние влажного воздуха, и по ней прочитать искомую величину  (точка 1).

2. Определение температуры точки росы

Из точки 1, характеризующей состояние влажного воздуха, необходимо провести вниз вертикальную прямую d = const до пересечения с кривой насыщения  = 100 % (точка 8). Изотерма, проходящая через указанную точку пересечения, дает искомую температуру точки росы.

3. Определение парциального давления пара_. и давления насыщения

Для определения парциального давления водяного пара, находящегося во влажном воздухе, необходимо из точки 1 провести вертикальную прямую (d - const) до пересечения с линией парциального давления (точка 5) и далее из точки 5 провести горизонталь до крайней правой ординаты, где можно прочитать значение искомого _. в мм рт.ст. (1 мм рт.ст. = 133,32 Па).

Для определения давления насыщения получают точку 6 от пересечения изотермы и линии =100% и из нее опускают перпендикуляр (d=const ) до пересечения с линией парциального давления (точка 7). Ее положение даст значение .

Рисунок 1 - i-d - диаграмма для влажного воздуха

при p_бар=745 мм рт.ст.

4. Изображение процессов нагревания и охлаждения влажного воздуха.

В процессе нагревания влажного воздуха его влагосодержание не изменяется, т.е. d=const. Поэтому, если состояние влажного воздуха до нагревания на i – d - диаграмме соответствует точке 1, то для определения состояния воздуха после нагревания необходимо из точки 1 провести вверх вертикальную прямую d=const до пересечения в точке 2 с изотермой , соответствующей температуре воздуха после нагревания. Прямая 1-2 отражает процесс нагревания воздуха. В процессе нагрева энтальпия увеличивается, а относительная влажность уменьшается.

Процесс охлаждения влажного воздуха также будет изображаться прямой d - const , которая проводится от начальной точки по вертикали вниз. При охлаждении воздуха ниже точки росы (точка 8) процесс пойдет по линии , произойдет его осушение и выделится влага .

5. Изображение процессов сушки

В инженерной практике весьма часто приходится решать задачи, связанные с сушкой влажных материалов насыщенным воздухом. В сушильной камере за счет тепла предварительно нагретого воздуха происходит испарение влаги из высушиваемого материала, вследствие чего увеличивается влагосодержание воздуха.

На диаграмме (рис. 1) линией 2-3 изображен процесс сушки в идеальной камере, в которой отсутствуют тепловые потери в окружающую среду, тепло на нагрев материала не затрачивается, и энтальпия воздуха в процессе сушки не меняется.

Тепло нагретого воздуха, затраченное на процесс сушки материала, возвращается в воздух с испаренной влагой. Отрезок показывает количество испаренной влаги на 1 кг сухого воздуха, проходящего через сушилку.

Процесс сушки материала в реальной сушильной камере всегда происходит с потерями тепла в окружающую среду, поэтому процесс сушки протекает с уменьшением энтальпии (линия 2-4).