Влажным воздухом называется смесьсухого воздуха и водяного пара. При давлениях, близких к атмосферному, и небольших парциальных давлениях пара оба компонента можно считать идеальными газами.
Насыщенный влажный воздух содержит насыщенный водяной пар, это воздух с максимально возможным при данной температуре количеством водяного пара, парциальное давление пара p п в нем равно давлению насыщения при температуре влажного воздуха .
Ненасыщенный влажный воздух содержит перегретый пар, количество которого меньше максимально возможного .
Температура, до которой необходимо охладить ненасыщенный влажный воздух, чтобы он стал насыщенным, называется температурой точки росы t р,она равна температуре насыщения при данном парциальном давлении водяного пара .
По закону Дальтона давление влажного воздуха равно сумме парциальных давлений его компонентов – сухого воздуха р с.в и водяного пара р п
. (7.1)
Для характеристики влажного воздуха используются следующие величины:
1. Влагосодержание – масса водяного пара М п, отнесенная к массе сухого воздуха М с.в.; кг/кг с.в.:
|
|
. (7.2)
2. Абсолютная влажность воздуха – масса пара, содержащаяся в 1 м3 влажного воздуха, численно равная плотности содержащегося в воздухе пара; кг/м3:
(7.3)
3. Относительная влажность воздуха – отношение абсолютной влажности воздуха при данной температуре к его максимально возможной влажности при той же температуре
. (7.4)
Относительная влажность может быть также найдена как отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщения при данной температуре
. (7.5)
Для измерения относительной влажности воздуха используют психрометры – приборы, состоящие из двух термометров. Один из них – сухой – показывает температуру влажного воздуха t c, а другой – мокрый (его конец обернут влажной тканью) – показывает температуру испаряющейся влаги t м. По разности температур с помощью психрометрических таблиц находят относительную влажность воздуха.
4. Энтальпия влажного воздуха определяется как сумма энтальпий 1 кг сухого воздуха и d кг водяного пара, кДж/кг с.в.:
. (7.6)
5. Молекулярная масса влажного воздуха как смеси двух идеальных газов равна
, (7.7)
где r с.в., r п – объемные доли сухого воздуха и водяного пара соответственно.
6. Плотность влажного воздуха можно найти из уравнения состояния идеального газа
. (7.8)
Для нахождения параметров влажного воздуха используется h–d диаграмма (рис. 7.1). На этой диаграмме оси располагаются под углом 135о, но наклонная ось влагосодержания не вычерчивается, а значения влагосодержания с нее спроектированы на горизонталь, поэтому линии постоянной энтальпии (h = const) идут наклонно, а линии постоянного влагосодержания (d = const) – вертикальны. На диаграмме также нанесены линии относительной влажности и температур по сухому t c и мокрому t м термометрам.
|
|
Также по известному влагосодержанию d можно определить парциальное давление водяного пара p п.
Основными процессами, в которых участвует влажный воздух, являются нагревание и охлаждение самого влажного воздуха, а также сушка с помощью горячего воздуха различных материалов. В процессе нагревания влажного воздуха, а также и охлаждения до температур выше t р не меняется влагосодержание (d = const). Если же охлаждение воздуха идет до температуры ниже точки росы, то процесс идет до линии φ = 100 % (при этом воздух становится насыщенным), а далее – по линии φ = 100 % до конечной температуры. При этом из воздуха будет выпадать влага в виде конденсата.
Рис. 7.1. h – d диаграмма влажного воздуха
Процесс сушки материалов с помощью горячего воздуха с малой относительной влажностью протекает при постоянной энтальпии (h = const). При этом воздух испаряет влагу с поверхности материала, и его влагосодержание и относительная влажность увеличиваются.