|
Одной из важнейших характеристик сжатого воздуха, используемого в промышленности, пищевой индустрии, медицине и других отраслях, является влажность. В данной статье даётся определение понятия «влажность воздуха», приводятся таблицы по определению точки росы в зависимости от температуры и относительной влажности, значений давления насыщенного пара над поверхность воды и льда, значений абсолютной влажности. А также, таблица поправочных коэффициентов пересчета относительной влажности воздуха, насыщенного относительно воды, в относительную влажность воздуха, насыщенного относительно льда.
Самое общее определение таково: влажность - это мера, характеризующая содержание водяных паров в воздухе (или другом газе). Данное определение, разумеется, не претендует на "наукоемкость", зато дает физическое понятие влажности.
Для количественной оценки "влажности" газов наиболее часто используют следующие характеристики:
парциальное давление водяного пара (р) - давление, которое имел бы водяной пар, входящий в состав атмосферного или сжатого воздуха, если бы он один занимал объём, равный объёму воздуха при той же температуре. Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений отдельных составляющих этой смеси.
относительная влажность - определяется как отношение действительной влажности воздуха к его максимально возможной влажности, т. е. относительная влажность показывает, сколько еще влаги не хватает, чтобы при данных условиях окружающей среды началась конденсация. Более «научной» является такая формулировка: относительная влажность это величина определяемая как отношение парциального давления водяного пара (р) к давлению насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах.
температура точки росы (инея), определяется как температура, при которой парциальное давление насыщенного относительно воды (льда) пара равно парциальному давлению водяного пара в характеризуемом газе. Т. е. это температура, при которой начинается процесс конденсации влаги. Практическое значение точки росы заключается в том, что оно показывает, какое максимальное количество влаги может содержаться в воздухе при указанной температуре. Действительно, фактическое количество воды, которое может удерживаться в постоянном объеме воздуха, зависит только от температуры. Понятие точки росы является наиболее удобным техническим параметром. Зная значение точки росы, можно смело утверждать, что количество влаги в заданном объеме воздуха не превысит определенного значения.
абсолютная влажность, определяемая как массовое содержание воды в единице объема газа. это величина, показывающая, какое количество паров воды содержится в заданном объеме воздуха, это самое общее понятие, оно выражается в г/м3. При очень низкой влажности газа используется такой параметр как влагосодержание, единица измерения которого ppm (parts per million - частей на миллион). Это абсолютная величина, которая характеризует число молекул воды на миллион молекул всей смеси. Она не зависит ни от температуры, ни от давления. Это и понятно количество молекул воды не может увеличиваться или уменьшаться при изменениях давления и температуры.
Зависимости давления насыщенного пара над плоской поверхностью воды и льда от температуры, полученные теоретически на основании уравнения Клаузиуса - Клапейрона и сверенные с экспериментальными данными многих исследователей, рекомендованы для метеорологической практики Всемирной метеорологической организацией (ВМО):
ln psw =-6094,4692T-1 +21,1249952-0,027245552 T+0,000016853396T2 +2,4575506 lnT
ln psi =-5504,4088T-1 - 3,5704628-0,017337458T+ 0,0000065204209T2 + 6,1295027 lnT,
где psw - давление насыщенного пара над плоской поверхностью воды (Па);
psi - давление насыщенного пара над плоской поверхностью льда (Па);
Т - температура ( К ).
Приведенные формулы справедливы для температур от 0 до 100ºC (для psw) и от -0 до -100ºC (для psi). В то же время ВМО рекомендует первую формулу и для отрицательных температур для переохлажденной воды (до -50ºC).
Очевидно что эти формулы достаточно громоздки и неудобны для практической работы, поэтому в расчётах намного удобнее пользоваться готовыми данными, сведёнными в специальные таблицы. Ниже приведены некоторые из этих таблиц.
Таблица 1. Определения точки росы в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха
| Температура воздуха |
Относительная влажность воздуха |
| |
30% |
35% |
40% |
45% |
50% |
55% |
60%& |
65% |
70% |
75% |
80% |
85% |
90% |
95% |
| -10°С |
;-23,2 |
-21,8 |
-20,4 |
-19,0 |
-17,8 |
-16,7 |
-15,8 |
-14,9 |
-14,1 |
-13,3 |
-12,6 |
-11,9 |
-10,6 |
-10,0 |
| -5°С |
-18,9 |
-17,2 |
-15,8 |
-14,5 |
-13,3 |
-11,9 |
-10,9 |
-10,2 |
-9,3 |
-8,8 |
-8,1 |
-7,7 |
-6,5 |
-5,8 |
| 0°С |
-14,5 |
-12,8 |
-11,3 |
-9,9 |
-8,7 |
-7,5 |
-6,2 |
-5,3 |
-4,4 |
-3,5 |
-2,8 |
-2 |
-1,3 |
-0,7 |
| +2°С |
-12,8 |
-11,0 |
-9,5 |
-8,1 |
-6,8 |
-5,8 |
-4,7 |
-3,6 |
-2,6 |
-1,7 |
-1 |
-0,2 |
-0,6 |
+1,3 |
| +4°С |
-11,3 |
-9,5 |
-7,9 |
-6,5 |
-4,9 |
-4,0 |
-3,0 |
-1,9 |
-1,0 |
+0,0 |
+0,8 |
+1,6 |
+2,4 |
+3,2 |
| +5°С |
-10,5 |
-8,7 |
-7,3 |
-5,7 |
-4,3 |
-3,3 |
-2,2 |
-1,1 |
-0,1 |
+0,7 |
+1,6 |
+2,5 |
+3,3 |
+4,1 |
| +6°С |
-9,5 |
-7,7 |
-6,0 |
-4,5 |
-3,3 |
-2,3 |
-1,1 |
-0,1 |
+0,8 |
+1,8 |
+2,7 |
+3,6 |
+4,5 |
+5,3 |
| +7°С |
-9,0 |
-7,2 |
-5,5 |
-4,0 |
-2,8 |
-1,5 |
-0,5 |
+0,7 |
+1,6 |
+2,5 |
+3,4 |
+4,3 |
+5,2 |
+6,1 |
| +8°С |
-8,2 |
-6,3 |
-4,7 |
-3,3 |
-2,1 |
-0,9 |
+0,3 |
+1,3 |
+2,3 |
+3,4 |
+4,5 |
+5,4 |
+6,2 |
+7,1 |
| +9°С |
-7,5 |
-5,5 |
-3,9 |
-2,5 |
-1,2 |
+0,0 |
+1,2 |
+2,4 |
+3,4 |
+4,5 |
+5,5 |
+6,4 |
+7,3 |
+8,2 |
| +10°С |
-6,7 |
-5,2 |
-3,2 |
-1,7 |
-0,3 |
+0,8 |
+2,2 |
+3,2 |
+4,4 |
+5,5 |
+6,4 |
+7,3 |
+8,2 |
+9,1 |
| +11°С |
-6,0 |
-4,0 |
-2,4 |
-0,9 |
+0,5 |
+1,8 |
+3,0 |
+4,2 |
+5,3 |
+6,3 |
+7,4 |
+8,3 |
+9,2 |
+10,1 |
| +12°С |
-4,9 |
-3,3 |
-1,6 |
-0,1 |
+1,6 |
+2,8 |
+4,1 |
+5,2 |
+6,3 |
+7,5 |
+8,6 |
+9,5 |
+10,4 |
+11,7 |
| +13°С |
-4,3 |
-2,5 |
-0,7 |
+0,7 |
+2,2 |
+3,6 |
+5,2 |
+6,4 |
+7,5 |
+8,4 |
+9,5 |
+10,5 |
+11,5 |
+12,3 |
| +14°С |
-3,7 |
-1,7 |
-0,0 |
+1,5 |
+3,0 |
+4,5 |
+5,8 |
+7,0 |
+8,2 |
+9,3 |
+10,3 |
+11,2 |
+12,1 |
+13,1 |
| +15°С |
-2,9 |
-1,0 |
+0,8 |
+2,4 |
+4,0 |
+5,5 |
+6,7 |
+8,0 |
+9,2 |
+10,2 |
+11,2 |
+12,2 |
+13,1 |
+14,1 |
| +16°С |
-2,1 |
-0,1 |
+1,5 |
+3,2 |
+5,0 |
+6,3 |
+7,6 |
+9,0 |
+10,2 |
+11,3 |
+12,2 |
+13,2 |
+14,2 |
+15,1 |
| +17°С |
-1,3 |
+0,6 |
+2,5 |
+4,3 |
+5,9 |
+7,2 |
+8,8 |
+10,0 |
+11,2 |
+12,2 |
+13,5 |
+14,3 |
+15,2 |
+16,6 |
| +18°С |
-0,5 |
+1,5 |
+3,2 |
+5,3 |
+6,8 |
+8,2 |
+9,6 |
+11,0 |
+12,2 |
+13,2 |
+14,2 |
+15,3 |
+16,2 |
+17,1 |
| +19°С |
+0,3 |
+2,2 |
+4,2 |
+6,0 |
+7,7 |
+9,2 |
+10,5 |
+11,7 |
+13,0 |
+14,2 |
+15,2 |
+16,3 |
+17,2 |
+18,1 |
| +20°С |
+1,0 |
+3,1 |
+5,2 |
+7,0 |
+8,7 |
+10,2 |
+11,5 |
+12,8 |
+14,0 |
+15,2 |
+16,2 |
+17,2 |
+18,1 |
+19,1 |
| +21°С |
+1,8 |
+4,0 |
+6,0 |
+7,9 |
+9,5 |
+11,1 |
+12,4 |
+13,5 |
+15,0 |
+16,2 |
+17,2 |
+18,1 |
+19,1 |
+20,0 |
| +22°С |
+2,5 |
+5,0 |
+6,9 |
+8,8 |
+10,5 |
+11,9 |
+13,5 |
+14,8 |
+16,0 |
+17,0 |
+18,0 |
+19,0 |
+20,0 |
+21,0 |
| +23°С |
+3,5 |
+5,7 |
+7,8 |
+9,8 |
+11,5 |
+12,9 |
+14,3 |
+15,7 |
+16,9 |
+18,1 |
+19,1 |
+20,0 |
+21,0 |
+22,0 |
| +24°С |
+4,3 |
+6,7 |
+8,8 |
+10,8 |
+12,3 |
+13,8 |
+15,3 |
+16,5 |
+17,8 |
+19,0 |
+20,1 |
+21,1 |
+22,0 |
+23,0 |
| +25°С |
+5,2 |
+7,5 |
+9,7 |
+11,5 |
+13,1 |
+14,7 |
+16,2 |
+17,5 |
+18,8 |
+20,0 |
+21,1 |
+22,1 |
+23,0 |
+24,0 |
| +26°С |
+6,0 |
+8,5 |
+10,6 |
+12,4 |
+14,2 |
+15,8 |
+17,2 |
+18,5 |
+19,8 |
+21,0 |
+22,2 |
+23,1 |
+24,1 |
+25,1 |
| +27°С |
+6,9 |
+9,5 |
+11,4 |
+13,3 |
+15,2 |
+16,5 |
+18,1 |
+19,5 |
+20,7 |
+21,9 |
+23,1 |
+24,1 |
+25,0 |
+26,1 |
| +28°С |
+7,7 |
+10,2 |
+12,2 |
+14,2 |
+16,0 |
+17,5 |
+19,0 |
+20,5 |
+21,7 |
+22,8 |
+24,0 |
+25,1 |
+26,1 |
+27,0 |
| +29°С |
+8,7 |
+11,1 |
+13,1 |
+15,1 |
+16,8 |
+18,5 |
+19,9 |
+21,3 |
+22,5 |
+24,1 |
+25,0 |
+26,0 |
+27,0 |
+28,0 |
| +30°С |
+9,5 |
+11,8 |
+13,9 |
+16,0 |
+17,7 |
+19,7 |
+21,3 |
+22,5 |
+23,8 |
+25,0 |
+26,1 |
+27,1 |
+28,1 |
+29,0 |
| +32°С |
+11,2 |
+13,8 |
+16,0 |
+17,9 |
+19,7 |
+21,4 |
+22,8 |
+24,3 |
+25,6 |
+26,7 |
+28,0 |
+29,2 |
+30,2 |
+31,1 |
| +34°С |
+12,5 |
+15,2 |
+17,2 |
+19,2 |
+21,4 |
+22,8 |
+24,2 |
+25,7 |
+27,0 |
+28,3 |
+29,4 |
+31,1 |
+31,9 |
+33,0 |
| +36°С |
+14,6 |
+17,1 |
+19,4 |
+21,5 |
+23,2 |
+25,0 |
+26,3 |
+28,0 |
+29,3 |
+30,7 |
+31,8 |
+32,8 |
+34,0 |
+35,1 |
| +38°С |
+16,3 |
+18,8 |
+21,3 |
+23,4 |
+25,1 |
+26,7 |
+28,3 |
+29,9 |
+31,2 |
+32,3 |
+33,5 |
+34,6 |
+35,7 |
+36,9 |
| +40°С |
+17,9 |
+20,6 |
+ 22,6 |
+25,0 |
+26,9 |
+28,7 |
+30,3 |
+31,7 |
+33,0 |
+34,3 |
+35,6 |
+36,8 |
+38,0 |
+39,0 |
Таблица 2. Значения давления насыщенного пара над плоской поверхностью воды (psw) и льда (psi).
| Т, °C |
psw, Па |
psi, Па |
Т, °C |
psw, Па |
psi, Па |
Т, °C |
psw, Па |
psi, Па |
| -50 |
6,453 |
3,924 |
-33 |
38,38 |
27,65 |
-16 |
176,37 |
150,58 |
| -49 |
7,225 |
4,438 |
-32 |
42,26 |
30,76 |
-15 |
191,59 |
165,22 |
| -48 |
8,082 |
5,013 |
-31 |
46,50 |
34,18 |
-14 |
207,98 |
181,14 |
| -47 |
9,030 |
5,657 |
-30 |
51,11 |
37,94 |
-13 |
225,61 |
198,45 |
| -46 |
10,08 |
6,38 |
-29 |
56,13 |
42,09 |
-12 |
244,56 |
217,27 |
| -45 |
11,24 |
7,18 |
-28 |
61,59 |
46,65 |
-11 |
264,93 |
237,71 |
| -44 |
12,52 |
8,08 |
-27 |
67,53 |
51,66 |
-10 |
286,79 |
259,89 |
| -43 |
13,93 |
9,08 |
-26 |
73,97 |
57,16 |
-9 |
310,25 |
283,94 |
| -42 |
15,48 |
10,19 |
-25 |
80,97 |
63,20 |
-8 |
335,41 |
310,02 |
| -41 |
17,19 |
11,43 |
-24 |
88,56 |
69,81 |
-7 |
362,37 |
338,26 |
| -40 |
19,07 |
12,81 |
-23 |
96,78 |
77,06 |
-6 |
391,25 |
368,84 |
| -39 |
21,13 |
14,34 |
-22 |
105,69 |
85,00 |
-5 |
422,15 |
401,92 |
| -38 |
23,40 |
16,03 |
-21 |
115,32 |
93,67 |
-4 |
455,21 |
437,68 |
| -37 |
25,88 |
17,91 |
-20 |
125,74 |
103,16 |
-3 |
490,55 |
476,32 |
| -36 |
28,60 |
19,99 |
-19 |
136,99 |
113,52 |
-2 |
528,31 |
518,05 |
| -35 |
31,57 |
22,30 |
-18 |
149,14 |
124,82 |
-1 |
568,62 |
563,09 |
| -34 |
34,83 |
24,84 |
-17 |
162,24 |
137,15 |
0 |
611,65 |
611,66 |
Таблица 3. Значения давления насыщенного пара над плоской поверхностью воды (psw).
| Т, °C |
psw, Па |
Т, °C< |
psw, Па |
Т, °C |
psw, Па |
Т, °C |
psw, Па |
| 0 |
611,65 |
26 |
3364,5 |
52 |
13629,5 |
78 |
43684,4 |
| 1 |
657,5 |
27 |
3568,7 |
53 |
14310,3 |
79 |
45507,1 |
| 2 |
706,4 |
28 |
3783,7 |
54 |
15020,0 |
80 |
47393,4 |
| 3 |
758,5 |
29 |
4009,8 |
55 |
15759,6 |
81 |
49344,8 |
| 4 |
814,0 |
30 |
4247,6 |
56 |
16530,0 |
82 |
51363,3 |
| 5 |
873,1 |
31 |
4497,5 |
57 |
17332,4 |
83 |
53450,5 |
| 6 |
935,9 |
32 |
4760,1 |
58 |
18167,8 |
84 |
55608,3 |
| 7 |
1002,6 |
33 |
5036,0 |
59 |
19037,3 |
85 |
57838,6 |
| 8 |
1073,5 |
34 |
5325,6 |
60 |
19942,0 |
86 |
60143,3 |
| 9 |
1148,8 |
35 |
5629,5 |
61 |
20883,1 |
87 |
62524,2 |
| 10 |
1228,7 |
36 |
5948,3 |
62 |
21861,6 |
88 |
64983,4
|
| 11 |
1313,5 |
37 |
6282,6 |
63 |
22878,9 |
89 |
67522,9 |
| 12 |
1403,4 |
38 |
6633,1 |
64 |
23936,1 |
90 |
70144,7 |
| 13 |
1498,7 |
39 |
7000,4 |
65 |
25034,6 |
91 |
72850,8 |
| 14 |
1599,6 |
40 |
7385,1 |
66 |
26175,4 |
92 |
75643,4
|
| 15 |
1706,4 |
41 |
7787,9 |
67 |
27360,1 |
93 |
78524,6 |
| 16 |
1819,4 |
42 |
8209,5 |
68 |
28589,9 |
94 |
81496,5 |
| 17 |
1939,0 |
43 |
8650,7 |
69 |
29866,2 |
95 |
84561,4 |
| 18 |
2065,4 |
44 |
9112,1 |
70 |
31190,3 |
96 |
87721,5 |
| 19 |
2198,9 |
45 |
9594,6 |
71 |
32563,8 |
97 |
90979,0 |
| 20 |
2340,0 |
46 |
10098,9 |
72 |
33988,0 |
98 |
94336,4 |
| 21 |
2488,9 |
47 |
10625,8 |
73 |
35464,5 |
99 |
97795,8 |
| 22 |
2646,0 |
48 |
11176,2 |
74 |
36994,7 |
100 |
101359,8
|
| 23 |
2811,7 |
49 |
11750,9 |
75 |
38580,2 |
|
|
| 24 |
2986,4 |
50 |
12350,7 |
76 |
40222,5 |
|
|
| 25 |
3170,6 |
51 |
12976,6 |
77 |
41923,4 |
|
|
Таблица 4. Значения абсолютной влажности газа с относительной влажностью по воде 100% при различных температурах.
| Т,°С |
А,г/м3 |
Т,°С |
А,г/м3 |
Т,°С |
А,г/м3 |
Т,°С |
А,г/м3 |
| -50 |
0,063 |
-10 |
2,361 |
30 |
30,36 |
70 |
196,94 |
| -49 |
0,070 |
-9 |
2,545 |
31 |
32,04 |
71 |
205,02 |
| -48 |
0,078 |
-8 |
2,741 |
32 |
33,80 |
72 |
213,37 |
| -47 |
0,087 |
-7 |
2,950 |
33 |
35,64 |
73 |
221,99 |
| -46 |
0,096 |
-6 |
3,173 |
34 |
37,57 |
74 |
230,90 |
| -45 |
0,107 |
-5 |
3,411 |
35 |
39,58 |
75 |
240,11 |
| -44 |
0,118 |
-4 |
3,665 |
36 |
41,69 |
76 |
249,61 |
| -43 |
0,131 |
-3 |
3,934 |
37 |
43,89 |
77 |
259,42 |
| -42 |
0,145 |
-2 |
4,222 |
38 |
46,19 |
78 |
269,55 |
| -41 |
0,160 |
-1 |
4,527 |
39 |
48,59 |
79 |
280,00 |
| -40 |
0,177 |
0 |
4,852 |
40 |
51,10 |
80 |
290,78 |
| -39 |
0,196 |
1 |
5,197 |
41 |
53,71 |
81 |
301,90 |
| -38 |
0,216 |
2 |
5,563 |
42 |
56,44 |
82 |
313,36 |
| -37 |
0,237 |
3 |
5,952 |
43 |
59,29 |
83 |
325,18 |
| -36 |
0,261 |
4 |
6,364 |
44 |
62,25 |
84 |
337,36 |
| -35 |
0,287 |
5 |
6,801 |
45 |
65,34 |
85 |
349,91 |
| -34 |
0,316 |
6 |
7,264 |
46 |
68,56 |
86 |
362,84 |
| -33 |
0,346 |
7 |
7,754 |
47 |
71,91 |
87 |
376,16 |
| -32 |
0,380 |
8 |
8,273 |
48 |
75,40 |
88 |
389,87 |
| -31 |
0,416 |
9 |
8,822 |
49 |
79,03 |
89 |
403,99 |
| -30 |
0,455 |
10 |
9,403 |
50 |
82,81 |
90 |
418,52 |
| -29 |
0,498 |
11 |
10,02 |
51 |
86,74 |
91 |
433,47 |
| -28 |
0,544 |
12 |
10,66 |
52 |
90,82 |
92 |
448,86 |
| -27 |
0,594 |
13 |
11,35 |
53 |
95,07 |
93 |
464,68 |
| -26 |
0,649 |
14 |
12,07 |
54 |
99,48 |
94 |
480,95 |
| -25 |
0,707 |
15 |
12,83 |
55 |
104,06 |
95 |
497,68 |
| -24 |
0,770 |
16 |
13,63 |
56 |
108,81 |
96 |
514,88 |
| -23 |
0,838 |
17 |
14,48 |
57 |
113,75 |
97 |
532,56 |
| -22 |
0,912 |
18 |
15,37 |
58 |
118,87 |
98 |
550,73 |
| -21 |
0,991 |
19 |
16,31 |
59 |
124,19 |
99 |
569,39 |
| -20 |
1,076 |
20 |
17,30 |
60 |
129,70 |
100 |
588,56 |
| -19 |
1,168 |
21 |
18,33 |
61 |
135,41 |
|
|
| -18 |
1,266 |
22 |
19,42 |
62 |
141,33 |
|
|
| -17 |
1,372 |
23 |
20,57 |
63 |
147,47 |
|
|
| -16 |
1,486 |
24 |
21,78 |
64 |
153,83 |
|
|
| -15 |
1,608 |
25 |
23,04 |
65 |
160,41 |
|
|
| -14 |
1,739 |
26 |
24,37 |
66 |
167,23 |
|
|
| -13 |
1,879 |
27 |
25,76 |
67 |
174,28 |
|
|
| -12 |
2,029 |
28 |
27,22 |
68 |
181,58 |
|
|
| -11 |
2,190 |
29 |
28,75 |
69 |
189,13 |
|
|
Приведём пример использования вышеприведённых таблиц в практической деятельности:
На предприятии установлен компрессор производительностью 10 м3/мин, параметры атмосферного воздуха в данный момент времени следующие; температура +25 °С, относительная влажность 85%, избыточное давление на выходе из компрессора 6 бар (7 бар абсолютное). Сколько воды выделится в жидком виде из сжатого воздуха за час работы компрессора при таких условиях?
Производительность компрессора - это объём газа, нагнетаемого им в единицу времени, измеренный на выходе из компрессора но пересчитанный на условия всасывания, т.е. на давление и температуру в в стандартной точке всасывания (на входе в компрессор). Другими словами, компрессор производительностью 10 м3/мин "всасывает" в минуту 10 кубических метров атмосферного воздуха.
Найдём количество воды содержащееся в 10 кубических метрах атмосферного воздуха с параметрами температура +25 °С, относительная влажность 85%. Согласно таблице 4, в воздухе с температурой +25 °С и стопроцентной влажности содержится 23,04 г/м3 воды. Значит при 85%-ной влажности в одном кубическом метре воздуха будет содержаться 0,85*23,04=19,584 г. воды, а в десяти - 195,84 г.
В процессе компримирования воздуха объём, занимаемый им, будет уменьшаться. Уменьшенный объем сжатого воздуха при давлении 6 бар можно подсчитать, исходя из закона Бойля –Мариотта (температура воздуха существенно не изменяется):
P1 x V1 = P2 x V2
V2 = (P1 x V1) / P2
где Р1 - атмосферное давление равное 1,013 бар;
V2 = ( 1,013бар х 10 м3 )/ (6+1,013)бар = 1,44 м3
То есть, 10 кубических метров атмосферного воздуха, в процессе сжатия, "превратились" в 1,44 м3 сжатого воздуха, с избыточным давлением 6 бар, на выходе из компрессора.
Количество воды которое может содержатся в водухе в газообразном состоянии, т.е. в виде водяного пара, зависит от температуры воздуха, и не зависит от его давления. Будем считать, что при сжатии воздух нагрелся на 15 °С, таким образом, для дальнейших расчётов, нам необходимо узнать какое максимальное количество воды может содержаться в воздухе при температуре +40 °С. Согласно таблице 4, в 1,44nbsp;м3 воздуха при температуре +40 °С, может максимально содержаться 1,44*39,58=56,9 г. несконденсированной ( в газообразном виде ) воды. Но, как было подсчитано ранее, в "сжатых" 10 кубических метрах атмосферного воздуха с указанными параметрами влажности и температуры содержится 195,84 г. воды, таким образом, в жидком виде будет выделяться 195,84 – 56,9 = 138,4 г. воды в минуту, или 8,304 кг в час.
При такого рода расчётах абсолютная влажность воздуха А (г/м3), может быть также рассчитана при известной относительной влажности Ψ (%) по следующей формуле:
A = 6,2198Ψ· ps /(10000(Т+273,16)), где;
ps - парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре Т (Па);
Т - температура газа (ºС).
В области отрицательных температур может возникать неоднозначность в определении давления насыщенного пара. Водяной пар может быть насыщенным как относительно "плоской поверхности льда", так и относительно "плоской поверхности воды" ( точка инея – точка росы). В последнем случае существует возможность существования воды в жидкой фазе в переохлажденном состоянии при температуре вплоть до -50ºС. Единицы измерения относительной влажности воздуха по воде при отрицательной температуре широко используются в метеорологами. Это объясняется тем, что в свободной атмосфере отсутствуют центры кристаллизации и процесс перехода "лишнего" водяного пара в твердую фазу затруднен. Другая ситуация наблюдается в замкнутых объемах, например, в холодильных камерах, ресиверах и т. д. Здесь на поверхностях, зачастую покрытых инеем, свободно конденсируется избыточный водяной пар в виде кристалликов льда.
На рисунке 1 приведена зависимость значения относительной влажности "по воде" при 100% относительной влажности "по льду" от температуры. Физический смысл графика состоит в том, что в области, лежащей на кривой и выше ее, происходит выпадение инея из воздуха.
Следует отметить, что очень часто в нормативных документах, в технической документации не указывается относительно чего измеряется влажность при отрицательной температуре.
Рисунок 1. Зависимость значения относительной влажности воздуха "по воде" при 100% относительной влажности "по льду" от температуры.
При необходимости получения значения относительной влажности воздуха, насыщенного относительно льда по известной относительной влажности воздуха относительно воды, следует вводить коэффициент пересчёта, учитывающий разницу давлений насыщенного водяного пара относительно воды и льда.
Этот коэффициент рассчитывается следующим образом:
По определению
Ψw = 100 p / psw, Ψi =100 p / psi.,
где Ψw, Ψi - относительная влажность воздуха относительно воды и льда, соответственно;
p - парциальное давление водяного пара;
psw и psi - парциальные давления водяного пара, насыщенного относительно поверхности воды и льда, соответственно.
Отсюда следует соотношение для пересчета относительной влажности воздуха, насыщенного относительно воды, в относительную влажность воздуха, насыщенного относительно льда:
Ψi =Ψw (psw / psi)
В таблице 5 приведены значения поправочных коэффициентов (psw / psi) при различных температурах, на которые нужно умножать значение относительной влажности воздуха относительно воды, чтобы получить значение относительной влажности воздуха, насыщенного относительно льда.
Таблица 5. Поправочные коэффициенты.
| Температура |
-0 |
-10 |
-20 |
-30 |
-40 |
| -0 |
1 |
1,104 |
1,219 |
1,347 |
1,489 |
| -1 |
1,010 |
1,115 |
1,231 |
1,361 |
1,504 |
| -2 |
1,020 |
1,126 |
1,243 |
1,374 |
1,519 |
| -3 |
-1,030 |
1,137 |
1,256 |
1,388 |
1,534 |
| -4 |
1,040 |
1,148 |
1,269 |
1,402 |
1,549 |
| -5 |
1,050 |
1,160 |
1,281 |
1,416 |
1,565 |
| -6 |
1,061 |
1,171 |
1,294 |
1,430 |
1,580 |
| -7 |
1,071 |
1,183 |
1,307 |
1,445 |
1,596 |
| -8 |
1,082 |
1,195 |
1,320 |
1,459 |
1,612 |
| -9 |
1,093 |
1,207 |
1,334 |
1,474 |
1,628 |
Например: При температуре -22ºС относительная влажность относительно воды - 76%.
Для перевода в значение относительной влажности воздуха, относительно льда, необходимо:
1) определить из табл. 5 значение поправочного коэффициента для температуры -22ºС. Искомое значение коэффициента 1,243 находим на пересечении столбца -20ºС и -2ºС.
2) Умножаем поправочный коэффициент на значение относительной влажности воздуха относительно воды:
76 % x 1,243 = 94,5 %.
Относительная влажность воздуха, насыщенного относительно льда составляет 94,5 %.
В заключении можно добавить, что все выше приведённые параметры влажного воздуха, а также некоторые другие, можно получить с помощью I-d диаграммы влажного воздуха, или как её ещё называют диаграммы Рамзина.
|
