Известно, что атмосфера Земли состоит из смеси газов (азота, кислорода и т. п.) и водяного пара. Его содержание в атмосфере характеризуется влажностью воздуха . Коли-чественная его оценка определяется абсо-лютной и относительной величинами.
Масса водяного пара, который находится при данной температуре в 1 м 3 воздуха, харак-теризует его абсолютную влажность .
Фак-тически это плотность водяного пара в воз-духе при определенной температуре, ведь m / V = ρ .
Влажность воздуха существен-но влияет на развитие флоры и фауны на Земле, жизнь чело-века. Влажность зависит от многих факторов — физическо-го состояния атмосферы, темпе-ратуры, близости морей и океа-нов, других водоемов и т. д.
Согласно закону Дальтона наличие водя-ного пара в атмосфере вызывает парци-альное давление, которое связано с плот-ностью водяного пара
p = ρ RT / M,
где R — универсальная газовая постоянная, T — температура воздуха, M — его молярная масса. Следовательно, парциальное давле-ние водяного пара может также характе-ризовать абсолютную влажность воздуха .
Абсолютную влажность возду-ха, выраженную через парци-альное давление, иногда на-зывают упругостью водяного пара .
Абсолютная влажность воздуха не дает возможности оценить степень насыщения воздуха водяным паром. Поэтому на прак-тике используют относительную характерис-тику влажности воздуха.
φ = (p / p н) . 100%.
Как правило, относительную влаж-ность выражают в процен-тах.
Таким образом, чтобы определить отно-сительную влажность воздуха , необходимо знать парциальное давление пара при дан-ной температуре и давление насыщенного пара при этой же температуре.
Парциальное давление пара при данной температуре мож-но найти, определив точку росы.
Рис. 3.4. Точка росы |
Пусть при определенной температуре воз-духа t 1 (рис. 3.4) водяной пар имеет пар-циальное давление p 1 (точка A). Если воздух охлаждать при том же давлении, то пар будет приближаться к состоянию насыще-ния, поскольку он зависит от температу-ры — чем она ниже, тем меньше будет давление насыщенного пара. В точке B во-дяной пар становится насыщенным, начи-нает конденсироваться; говорят, выпадает роса.
Температура t р, до которой следует изобарно охладить воздух данной влажности, чтобы водяной пар стал насыщенным, на-зывается точкой росы .
Зная температуру точки росы , с помо-щью таблицы можно определить парциаль-ное давление водяного пара воздуха — оно равно давлению насыщенного пара при тем-пературе, равной точке росы.
| Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: Поделиться:
|
t, °С | Е | t, °С | Е | t, °С | Е | t, °С | Е | t, °С | Е |
0 | 611 | –5,4 | 388 | –10,6 | –16 | 151 | –23 | 77 | |
–0,2 | 601 | –5,6 | 381 | –10,8 | 241 | –16,2 | 148 | –23,5 | 73 |
–0,4 | 592 | 375 | –11 | 237 | –16,4 | 145 | –24 | 69 | |
–0,6 | 581 | –6 | 369 | –11,2 | 233 | –16,6 | 143 | –24,5 | 65 |
–0,8 | 573 | –6,2 | 363 | –11,4 | 229 | –16,8 | 140 | –25 | 63 |
–1 | 563 | –6,4 | 356 | –11,6 | 225 | –17 | 137 | –25,5 | 60 |
–1,2 | 553 | –6,6 | 351 | –11,8 | 221 | –17,2 | 135 | –26 | 57 |
–1,4 | 544 | –6,8 | 344 | –12 | 217 | –17,4 | 132 | –26,5 | 53 |
–1,6 | 535 | –7 | 338 | –12,2 | 213 | –17,6 | 129 | –27 | 51 |
–1,8 | 527 | –7,2 | 332 | –12,4 | 209 | –17,8 | 128 | –27,5 | 48 |
–2 | 517 | –7,4 | 327 | –12,6 | 207 | –18 | 125 | –28 | 47 |
–2,2 | 509 | –7,6 | 321 | –12,8 | 203 | –18,2 | 123 | –28,5 | 44 |
–2,4 | 400 | –7,8 | 315 | –13 | 199 | –18,4 | 120 | –29 | 42 |
–2,6 | 492 | –8 | 310 | –13,2 | 195 | –18,6 | 117 | –29,5 | 39 |
–2,8 | 484 | –8,2 | 304 | –13,4 | 191 | –18,8 | 116 | – | – |
–3 | 476 | –8,4 | 299 | –13,6 | 188 | –19 | 113 | –30 | 38 |
–3,2 | 468 | –8,6 | 293 | –13,8 | 184 | –19,2 | 111 | –31 | 34 |
–3,4 | 460 | –8,8 | 289 | –14 | 181 | –19,4 | 109 | –32 | 34 |
–3,6 | 452 | –9 | 284 | –14,2 | 179 | –19,6 | 107 | –33 | 27 |
–3,8 | 445 | –9,2 | 279 | –14,4 | 175 | –19,8 | 105 | –34 | 25 |
–4 | 437 | –9,4 | 273 | –14,6 | 172 | – | – | –35 | 22 |
–4,2 | 429 | –9,6 | 268 | –14,8 | 168 | –20 | 103 | –36 | 20 |
–4,4 | 423 | –9,8 | 264 | –15 | 165 | –20,5 | 99 | –37 | 18 |
–4,6 | 415 | – | – | –15,2 | 163 | –21 | 93 | –38 | 16 |
–4,8 | 408 | –10 | 260 | –15,4 | 159 | –21,5 | 89 | –39 | 14 |
–5 | 402 | –10,2 | 260 | –15,4 | 159 | –22 | 85 | –40 | 12 |
–5,2 | 395 | –10,4 | 251 | –15,8 | 153 | –22,5 | 81 | –41 | 11 |
Приложение 8
Значения парциального давления насыщенного водяного пара е, Па, для температуры t от 0 до плюс 30 °с (над водой)
t, °С | 0 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 |
0 | 611 | 615 | 620 | 624 | 629 | 633 | 639 | 643 | 648 | 652 |
1 | 657 | 661 | 667 | 671 | 676 | 681 | 687 | 691 | 696 | 701 |
2 | 705 | 711 | 716 | 721 | 727 | 732 | 737 | 743 | 748 | 753 |
3 | 759 | 764 | 769 | 775 | 780 | 785 | 791 | 796 | 803 | 808 |
4 | 813 | 819 | 825 | 831 | 836 | 843 | 848 | 855 | 860 | 867 |
5 | 872 | 879 | 885 | 891 | 897 | 904 | 909 | 916 | 923 | 929 |
6 | 935 | 941 | 948 | 956 | 961 | 968 | 975 | 981 | 988 | 995 |
7 | 1001 | 1009 | 1016 | 1023 | 1029 | 1037 | 1044 | 1051 | 1059 | 1065 |
8 | 1072 | 1080 | 1088 | 1095 | 1103 | 1109 | 1117 | 1125 | 1132 | 1140 |
9 | 1148 | 1156 | 1164 | 1172 | 1180 | 1188 | 1196 | 1204 | 1212 | 1220 |
10 | 1228 | 1236 | 1244 | 1253 | 1261 | 1269 | 1279 | 1287 | 1285 | 1304 |
11 | 1312 | 1321 | 1331 | 1339 | 1348 | 1355 | 1365 | 1375 | 1384 | 1323 |
12 | 1403 | 1412 | 1421 | 1431 | 1440 | 1449 | 1459 | 1468 | 1479 | 1488 |
13 | 1497 | 1508 | 1517 | 1527 | 1537 | 1547 | 1557 | 1568 | 1577 | 1588 |
14 | 1599 | 1609 | 1619 | 1629 | 1640 | 1651 | 1661 | 1672 | 1683 | 1695 |
15 | 1705 | 1716 | 1727 | 1739 | 1749 | 1761 | 1772 | 1784 | 1795 | 1807 |
16 | 1817 | 1829 | 1841 | 1853 | 1865 | 1877 | 1889 | 1901 | 1913 | 1925 |
17 | 1937 | 1949 | 1962 | 1974 | 1986 | 2000 | 2012 | 2025 | 2037 | 2050 |
18 | 2064 | 2077 | 2089 | 2102 | 2115 | 2129 | 2142 | 2156 | 2169 | 2182 |
19 | 2197 | 2210 | 2225 | 2238 | 2252 | 2266 | 2281 | 2294 | 2309 | 2324 |
20 | 2338 | 2352 | 2366 | 2381 | 2396 | 2412 | 2426 | 2441 | 2456 | 2471 |
21 | 2488 | 2502 | 2517 | 2538 | 2542 | 2564 | 2580 | 2596 | 2612 | 2628 |
22 | 2644 | 2660 | 2676 | 2691 | 2709 | 2725 | 2742 | 2758 | 2776 | 2792 |
23 | 2809 | 28’26 | 2842 | 2860 | 2877 | 2894 | 2913 | 2930 | 2948 | 2965 |
24 | 2984 | 3001 | 3020 | 3038 | 3056 | 3074 | 3093 | 3112 | 3130 | 3149 |
25 | 3168 | 3186 | 3205 | 3224 | 3244 | 3262 | 3282 | 3301 | 3321 | 3341 |
26 | 3363 | 3381 | 3401 | 3421 | 3441 | 3461 | 3481 | 3502 | 3523 | 3544 |
27 | 3567 | 3586 | 3608 | 3628 | 3649 | 3672 | 3692 | 3714 | 3796 | 3758 |
28 | 3782 | 3801 | 3824 | 4846 | 3869 | 3890 | 3913 | 3937 | 3960 | 3982 |
29 | 4005 | 4029 | 4052 | 4076 | 4100 | 4122 | 4146 | 4170 | 4194 | 4218 |
30 | 4246 | 4268 | 4292 | 4317 | 4341 | 4366 | 4390 | 4416 | 4441 | 4466 |
Учебное издание
ШИХОВ Александр Николаевич
ТеплоТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ
НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ
Учебное пособие
Редактор и корректор Н.В. Бабинова
Измерение влажности
Здесь и далее мы будем говорить о влажности воздуха и газов. В отличие от температуры, с определением и физическим пониманием влажности проблем нет. Это количество воды, содержащееся в единице объёма воздуха. Но мы столкнулись в своей работе с тем, что люди, занимающиеся профессионально измерениями не чувствуют этот физический параметр и соответственно не могут провести элементарные расчёты и объяснить многие явления связанные с влажностью. Связано это во многом с тем, что в отличие от температуры мы не ощущаем влажность так явно (См. статью: Что такое температура? Как правильно измерять температуру? Что выбрать: термосопротивление или термопару? Советы по применению.). Представьте, что вы вышли зимним утром из дома. Какая температура на улице, вы сможете сказать с точностью 3…5⁰С, а вот вопрос, какая сейчас относительная влажность, поставит вас в тупик. В то же время влажность воздуха является очень важным параметром, непосредственно влияющим на самочувствие и работоспособность человека. Очень важно знать и поддерживать определённую влажность во многих отраслях промышленности и сельском хозяйстве.
Что такое влажность воздуха
Существуют несколько единиц измерения относительной влажности воздуха.
1. Абсолютная влажность — это количество воды в единице объёма воздуха, А(г/м3).
2. Для определения второй единицы измерения нужно внимательно посмотреть на рисунок, отображающий движение молекул воды в закрытом сосуде, залитом до определённого уровня водой. Через некоторое время в этом сосуде два процесса: испарения и конденсации молекул воды выровняются и мы получим насыщенный водяной пар, который создаёт давление на стенки сосуда равное давлению насыщенного водяного пара, Ps(Ра). В воздухе всегда присутствуют молекулы воды, но их концентрация ниже, чем над водной поверхностью. Они так же, как и другие молекулы воздуха создают давление. Это давление, создаваемое именно молекулами воды, называется парциальным давлением водяного пара, P(Па). Отношение парциального давления водяного пара к насыщенному давлению водяного пара, выраженное в процентах называется относительной влажностью воздуха:
Из определения вытекает, что над поверхностью воды относительная влажность воздуха равна 100 %. И обратно, при 100%-ой влажности воздуха наблюдается конденсация влаги. Давление насыщенного водяного пара растёт при увеличении температуры. Если в изолированном помещении со 100%-ой влажностью повысить температуру, то относительная влажность резко снизится.
3. Из второй единицы измерения следует третья. Если в замкнутом объёме с определённой влажностью уменьшать температуру, то будет увеличиваться относительная влажность воздуха. При определённой температуре относительная влажность станет равной 100 %. Эта температура называется температурой точки росы. Для отрицательных температур существует своя точка росы — точка инея. Само определение подсказывает один из способов определения влажности воздуха в некотором объёме. Нужно медленно охлаждать какой-то предмет, контролируя его температуру. Температура, при которой на предмете возникнет водяная плёнка сконденсировавшихся молекул воды, будет равна температуре точки росы в данном объёме.
Ниже приведены выражения для расчёта давления насыщенного водяного пара над поверхностью воды Psw и льда Psi в зависимости от температуры:
Значения давления насыщенного пара над поверхностью воды (Рsw) и льда (Рsi)
Таблица 1.
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 |
Значения давления насыщенного пара над плоской поверхностью воды (Рsw)
Таблица 2.
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 |
|
|
Относительная влажность при отрицательной температуре Ψi
поправочный коэффициент k = psw / psi.
Значения поправочного коэффициента «k» при различной температуре:
Таблица 3.
Т,⁰С |
0 |
-10 |
-20 |
-30 |
-40 |
0 |
1 |
1,104 |
1,219 |
1,347 |
1,489 |
-1 |
1,01 |
1,115 |
1,231 |
1,361 |
1,504 |
-2 |
1,02 |
1,126 |
1,243 |
1,374 |
1,519 |
-3 |
-1,03 |
1,137 |
1,256 |
1,388 |
1,534 |
-4 |
1,04 |
1,148 |
1,269 |
1,402 |
1,549 |
-5 |
1,05 |
1,16 |
1,281 |
1,416 |
1,565 |
-6 |
1,061 |
1,171 |
1,294 |
1,43 |
1,58 |
-7 |
1,071 |
1,183 |
1,307 |
1,445 |
1,596 |
-8 |
1,082 |
1,195 |
1,32 |
1,459 |
1,612 |
-9 |
1,093 |
1,207 |
1,334 |
1,474 |
1,628 |
Значения абсолютной влажности газа с относительной влажностью по воде 100% при различной температуре
Таблица 4.
Примеры расчёта относительной влажности и точки росы
Пример 1.
Задача. Относительная влажность воздуха при температуре 20⁰С составляет 55%. Определить точку росы воздуха.
Решение. Из Таблицы 2. давление насыщенного водяного пара при температуре 20⁰С равно 2340 Па. Определяем парциальное давление водяного пара в воздухе:
p = ps (Ψ/100) = 2340 x 55 / 100 = 1287 Па
Из Таблицы 2.находим температуру: 10,5⁰С.
Пример 1.
Задача. Параметры воздуха снаружи: Т = -10⁰С, Ψ=100%; в помещении: Т = 20⁰С. Чему равна отн. влажность в помещении?
Решение. Из Таблицы 2. находим значение давления насыщенного водяного пара Рsн при температуре -10⁰С. Это давление равно парциальному давлению водяного пара в помещении. Из Таблицы 2. находим, чему равно давление насыщенного водяного пара Psп при 20⁰С в помещении.
Ψп = Рsн / Psп х 100%
Ψп = 286/ 2340 х 100 % = 12,2%
Сенсоры для измерения влажности воздуха
Для определения влажности воздуха существуют как прямые, так и косвенные методы. Из прямых можно привести метод определения температуры точки росы по конденсации на зеркале. Это очень точный метод, позволяющий измерять малые значения влажности. Однако сами приборы — достаточно дорогие. Метод требует времени и неприспособлен для контроля быстрых процессов. В основном его используют в лабораториях для определения влажности сухих газов.
Существует также спектрометрический метод прямого подсчёта молекул воды в воздухе. Но он также не подходит для промышленного применения. Наиболее популярным методом измерения является психрометрический, по разнице показаний сухого и влажного термометров. Но этот метод требует чётко задаваемой постоянной скорости обдува влажного термометра. Большинство же психрометров просто крепятся на стене и верить им, конечно же, нельзя. И из-за неконтролируемой скорости обдува и из-за недостоверного измерения температуры воздуха.
Беда в том, что люди привыкли к этим приборам и ссылаются на их показания, как единственно верные.
Для производства электронных датчиков и измерителей относительной влажности чаще всего используют емкостные полимерные чувствительные элементы. Данные сенсоры представляют собой подложку с нанесённым нижним металлическим слоем, слой полимера, легко адсорбирующего влагу, верхний пористый слой металлизации. При изменении влажности меняется как толщина полимера, так и его диэлектрические параметры, что приводит к изменению ёмкости сенсора. В последнее время внимание к этим сенсорам сильно выросло, так как появилась возможность создания датчиков с цифровым выходом с уже откалиброванным выходным сигналом.
Особенности применения измерителей влажности воздуха с емкостным чувствительным элементом
К сожалению, емкостные чувствительные элементы реагируют не только на влажность, но и на большинство неинертных газов, что приводит к дополнительной погрешности, а часто и к полной деградации сенсора. При длительном нахождении сенсора при высокой влажности его необходимо просушить при повышенной температуре по методике, предоставляемой изготовителем. Полимер не может работать при высокой температуре, ограничивая диапазон использования измерителя. Нельзя допускать конденсации влаги на чувствительном элементе, так как это приведёт к коррозии тонкоплёночной структуры сенсора. Сенсор необходимо защищать от воздействия солнечных лучей, касания руками, различных загрязнений. Именно сенсор влажности определяет технические параметры и срок службы измерителя влажности. Поэтому так важно, чтобы сенсоры были взаимозаменяемы. Именно поэтому межповерочный интервал для измерителей влажности равен всего 1-му году. Лучшее значение абсолютной погрешности для измерителя влажности промышленного применения на сегодня, это — ±2,0%.
Необходимо помнить, что относительная влажность воздуха по определению очень сильно зависит от температуры. Колебания температуры воздуха по объёму помещения в ±1⁰С могут приводить к колебаниям относительной влажности в ±5% и более. Если зимой ваш электронный гигрометр показывает отн. влажность в 7%, а психрометр – 30%, то это отнюдь не означает, что гигрометр сломался. Так и есть. Просто снимите со стены психрометр и положите подальше в шкаф.
Директор НПК «Рэлсиб» Игорь Ландочкин
Максимально возможное парциальное давление водяного пара равно давлению насыщения при данной температуре влажного воздуха. По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара в состоянии насыщения (табл. П. 2.1) найдем давление насыщения пара при температуре t = 50 о С:
Парциальное давление водяного пара можно найти из определения относительной влажности воздуха (7.5):
Абсолютную влажность воздуха можно найти с использованием таблиц термодинамических свойств перегретого пара (табл. П.2.2) или по уравнению состояния идеального газа (см. задачу 7.3):
,
.
Максимально возможную абсолютную влажность воздух имеет в состоянии насыщения, при этом парциальное давление пара равно давлению насыщения при данной температуре. Тогда:
.
Максимально возможную абсолютную влажность воздуха можно также найти из определения относительной влажности воздуха (7.4):
Молекулярная масса влажного воздуха найдется согласно (7.7):
тогда газовая постоянная влажного воздуха
Плотности влажного и сухого воздуха найдутся по уравнению состояния идеального газа:
Энтальпия влажного воздуха согласно (7.6):
Температура точки росы – это температура насыщения при данном парциальном давлении пара, находится по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара (табл. П. 2.1 или П. 2.2):
.
7.5. Влажный воздух имеет температуру t = 4 о С и давление 740 мм рт. ст. Определить его влагосодержание и энтальпию.
Ответ: ;
7.6. Для сушки макарон используют воздух с температурой t 1 = 25 о С и относительной влажностью φ 1 = 50 %, предварительно нагревая его в воздухоподогревателе до температуры t 2 = 90 о С. Из сушилки воздух выходит с температурой t 3 = 35 о С. Определить параметры воздуха в каждой точке, расход теплоты и воздуха на 1 кг испаряемой влаги. Изобразить процессы в диаграмме h–d .
Решение:
Начальное состояние влажного воздуха определяем в h–d диаграмме (прил. 4) путем пересечения изотермы t 1 = 25 о С с линией φ 1 = 50 % (рис. 7.3, точка 1). Находим:
d 1 = 10 г/кг с.в.; h 1. = 50 кДж/кг с.в.
Процесс нагрева воздуха происходит при постоянном влагосодержании, поэтому из точки 1 проводим вертикальную линию d = const до пересечения с изотермой t 2 = 90 о С, находим точку 2, характеризующую состояние воздуха на выходе из воздухоподогревателя. Получаем:
h 2. = 117,5 кДж/кг с.в.; φ
Далее из точки 2 проводим линию h = const (так как процесс сушки идет при постоянной энтальпии) до пересечения с изотермой t 3 = 35 о С, где находим точку 3, характеризующую состояние воздуха на выходе из сушилки. Для точки 3 имеем:
h 2 = h 3. = 117,5кДж/кг с.в.; d 3 = 32 г/кг с.в.; φ 3 = 90 %.
Изменение влагосодержания в суши
Развернуть структуру обучения | Свернуть структуру обучения | Таблица давления насыщенного пара воды при разной температуре от 0 до 100 градусов ЦельсияДля удобства таблица разделена на блоки по 25 градусов.
Продолжение таблицы давления насыщенного пара воды. Значения для 26-50 градусов Цельсия
Продолжение таблицы давления насыщенного пара воды. Значения для 51-75 градусов Цельсия
Продолжение таблицы давления насыщенного пара воды. Значения для 76-100 градусов Цельсия
|
Этот калькулятор рассчитывает давление насыщенного водяного пара в зависимости от температуры и атмосферного давления. Под калькулятором, как водится, небольшой ликбез с формулами.

Давление насыщенного водяного пара
Температура воздуха, градусов Цельсия
Единицы измерения давлениямм рт.ст. гектопаскаль Точность вычисленияЗнаков после запятой: 2
Давление насыщенного водяного пара, гектопаскаль
save Сохранить extension Виджет
Для начала небольшое определение из Википедии:
Пар — газообразное состояние вещества в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой или твёрдой фазами того же вещества. Процесс возникновения пара из жидкой (твёрдой) фазы называется испарением или парообразованием. Обратный процесс называется конденсация. Насыщенный пар — пар, достигший термодинамического равновесия со своей жидкостью.
Представим себе закрытый сосуд, находящийся при постоянной температуре. В сосуде будет наблюдаться процесс испарения, обусловленного неравномерным распределением кинетической энергии молекул при тепловом движении.
Испарение приводит к постепенному увеличению числа молекул испаряющегося вещества в газообразном состоянии. Через некоторое время после начала испарения концентрация вещества в газообразном состоянии достигнет такого значения, при котором число молекул, возвращающихся в жидкость, становится равным числу молекул, покидающих жидкость за то же время. Устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации вещества. Тот пар, что получился после установления динамического равновесия, и есть насыщенный пар. Пар, находящийся при давлении ниже насыщенного, называют ненасыщенным.
Для насыщенного водяного пара испарение может идти как над водой, так и надо льдом. Мы здесь ограничимся формулами только для воды.
Чтобы достичь состояния полного насыщения, воздух должен поглотить вполне определенное количество водяного пара, которое зависит от температуры и давления.
Важным показателем является парциальное давление водяного пара в воздухе, и его максимальная величина, называемая давлением насыщенного водяного пара.
Этот калькулятор использует формулы для вычисления давления насыщенного водяного пара взятые из Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation Всемирной метеорологической организации (World Meteorological Organization) за 2008 год.
Итак, насыщенное давление чистой фазы водяного пара рассчитывается по формуле
Насыщенное давление водяного пара во влажном воздухе рассчитывается по формуле
где функция от давления равна
Температура задается в градусах Цельсия, давление — в гектопаскалях (1 гектопаскаль = 100 Паскаль).
Вода — Давление Насыщения
Вода имеет тенденцию испаряться или испаряться, проецируя молекулы в пространство над ее поверхностью. Если пространство ограничено, парциальное давление, оказываемое молекулами, увеличивается до тех пор, пока скорость, с которой молекулы входят в жидкость, не станет равной скорости, с которой они выходят. Давление пара воды — это давление, при котором водяной пар находится в термодинамическом равновесии с его конденсированным состоянием . При более высоком давлении вода будет конденсироваться.В этом состоянии равновесия давление пара составляет , давление насыщения — .
Online Калькулятор давления водонасыщенности
Калькулятор ниже может использоваться для расчета давления водонасыщенности при заданных температурах.
Выходное давление дано в кПа, барах, атм, фунтах на квадратный дюйм (фунт / дюйм 2 ) и фунтах на кв. Дюйм (фунт / фут 2 ).
Температура должна быть в пределах 0-370 ° C, 32-700 ° F, 273-645 K и 492-1160 ° R
Давление насыщения воды зависит от температуры, как показано ниже:
См. Вода и тяжелые Вода для термодинамических свойств в стандартных условиях.
См. Также другие свойства . Вода при , изменяющаяся температура и давление. , pK w , обычной и тяжелой воды, точки плавления при высоком давлении, число Прандтля, свойства в условиях равновесия газ-жидкость, удельный вес, удельная теплоемкость (теплоемкость), удельный объем, теплопроводность, температуропроводность и давление пара в газожидкостном равновесии.
Давление насыщения при температурах, приведенных в градусах Цельсия, и
, даваемых в килопаскалях [кПа], барах, атмосферах и фунтах на квадратный дюйм [psi]:
Температура | Давление водонасыщенности | |||||||||
[° C] | [кПа], [100 * бар] | [атм] | [фунт / кв.дюйм] | |||||||
0.01 | 0,61165 | 0,0060 | 0,088712 | |||||||
2 | 0,70599 | 0,0070 | 0,10240 | |||||||
4 | 0,81355 | 0,0080 | 0.11800 | |||||||
10 | 0,012 10 | 0,012 10 | 02850 10 | 02800 10 | 1200 | 0,17814 | ||||
14 | 1,5990 | 0,0158 | 0,23192 | |||||||
18 | 2.0647 | 0.0204 | 0.29946 | |||||||
20 | 2.3393 | 0.0231 | 0.33929 | |||||||
25 | 3.1699 | 0.0313 | 0.45976 | |||||||
30 | 040470 | 0 0407 | ||||||||
34 | 5,3251 | 0,0526 | 0,77234 | |||||||
40 | 7,3849 | 0.0729 | 1.0711 | |||||||
44 | 9.1124 | 0.0899 | 1.3216 | |||||||
50 | 12.352 | 0.122 | 1.7915 | |||||||
54 | 15.022 | 2.148 | 2,188 | 2,149 | 2,144 | 15 022 | 9005 60 | 19.946 | 0.197 | 2.8929 |
70 | 31.201 | 0.308 | 4.5253 | |||||||
80 | 47.414 | 0,468 | 6,8768 | |||||||
90 | 70,182 | 0,693 | 10,179 | |||||||
96 | 87,771 | 0,866 | 12,730 | |||||||
100 | 10146 100 000 1.001 | 14.710 | ||||||||
110 | 143.38 | 1.42 | 20.796 | |||||||
120 | 198.67 | 1.96 | 28.815 | |||||||
130 | 270.28 | 2.67 | 39.201 | |||||||
140 | 361.54 | 3.57 | 52.437 | |||||||
150 | 4.70 | 4.70 | 6900 | |||||||
160 | 618.23 | 6.10 | 89.667 | |||||||
180 | 1002.8 | 9.90 | 145.44 | |||||||
200 | 1554,9 | 15.35 | 225.52 | |||||||
220 | 2319.6 | 22.89 | 336.43 | |||||||
240 | 3346.9 | 33.03 | 9003 4009 | 33.03 | 9005 900 900 | 4692,3 | 46.31 | 680.56 | ||
280 | 6416.6 | 63.33 | 930.65 | |||||||
300 | 8587.9 | 84.76 | 1245.6 | |||||||
320 | 11284 | 111.4 | 1636.6 | |||||||
340 | 14601 | 144.1 | 2117.7 | |||||||
360 | 18666 | 18666 | 18666 | 18666 | 9 | 9 | ||||
370 | 21044 | 207.7 | 3052.2 |
Давление насыщения при температурах, приведенных в градусах Фаренгейта, и давлении
, приведенных в фунтах на квадратный дюйм [фунт / кв.дюйм], фунтах на квадратный фут [фунт / кв.дюйм], кПа [кПа] и баров:
Температура | Давление насыщения водой | ||||||||||||
[° F] | [фунтов / кв. дюйм] | [кПа], [100 * бар] | |||||||||||
32.02 | 0.088712 | 12.775 | 0.612 | ||||||||||
34 | 0.09624 | 13.858 | 0.664 | ||||||||||
39.2 | 0.11800 | 16.991 | 0.814 | ||||||||||
40 | 172170 | 172170 | 172170 | 17 040 | 17 040 | 40 | 40 | 17 070 | 02 02 4949 | 0,839 | |||
50 | 0,17814 | 25,651 | 1,228 | ||||||||||
60 | 0.25633 | 36.912 | 1.767 | ||||||||||
70 | 0.36341 | 52.330 | 2.506 | ||||||||||
80 | 0.50759 | 73.092 | 3.500 | ||||||||||
90 | 4.888 90 | 4.808 100 | 4.808 100 | 4.808 100 | 4.808 100 | 4.508 100 | 4.808 100 | 4.808 100 | 4.885 | ||||
100 | 0,95055 | 136,9 | 6,554 | ||||||||||
110 | 1,2766 | 183.8 | 8.802 | ||||||||||
120 | 1.6949 | 244.1 | 11.686 | ||||||||||
130 | 2.2258 | 320.5 | 15.347 | ||||||||||
140 | 2.8929 | 9004 | 9004 | 150 | 3.7232 | 536.1 | 25.671 | ||||||
160 | 4.7474 | 683.6 | 32.732 | ||||||||||
170 | 5.9999 | 864.0 | 41.368 | ||||||||||
180 | 7.5196 | 1083 | 51.846 | ||||||||||
190 | 9.3495 | 1346 | 64.462 | ||||||||||
200 | 16.537 | 16.537 | 16,537 | ||||||||||
212 | 14.710 | 2118 | 101.42 | ||||||||||
220 | 17.203 | 2477 | 118.6 | ||||||||||
240 | 25.001 | 3600 | 172.4 | ||||||||||
260 | 35.263 | 5078 | 243.1 | ||||||||||
280 | 49.286 | 709 | 709 | ||||||||||
300 | 67.264 | 9686 | 463.8 | ||||||||||
350 | 134.73 | 19402 | 929.0 | ||||||||||
400 | 247.01 | 35570 | 1703,1 | ||||||||||
450 | 422.32 | 60814 | 2911.8 | ||||||||||
500 | 680.56 | 98001 | 9004 | 0 | 1045,0150485 | 7205,3 | |||||||
600 | 1542,1 | 222066 | 10632,6 | ||||||||||
625 | 1851.2 | 266570 | 12763 | ||||||||||
650 | 2207.8 | 317922 | 15222 | ||||||||||
675 | 2618.7 | 377092 | 18055 | ||||||||||
700 | 21318 9004 | 2192 0 900 49 | 2 9004 | 2 |
См. Также Психрометрия воздуха и системы пара и конденсата
Давление пара насыщения в некоторых других жидкостях при 68 o F или 20 o C
Жидкость | Давление насыщенного пара | |
---|---|---|
[ фунтов на квадратный дюйм] | [Па] | |
Четыреххлористый углерод, CCl 4 | 1.9 | 13100 |
Бензин | 8.0 | 55200 |
Меркурий | 0.000025 | 0.17 |
- 1 Па = 10 -6 Н / мм 2 = 10 — 5 бар = 0,1020 кп / м 2 = 1,02×10 -4 м H 2 O = 9,869×10 -6 атм = 1,45×10 -4 фунтов на кв. Дюйм (фунт f / в 2 )
Водяной пар почти всегда присутствует в окружающем воздухе.
Давление насыщения водяного пара
Максимальное давление насыщения водяного пара во влажном воздухе зависит от температуры смеси паров воздуха и может быть выражено как:
p w = e (77.3450 + 0.0057 T — 7235 / T) / T 8,2 (1)
, где
p ws = давление насыщения водяного пара (Па)
e = постоянная 2.718 …….
T = температура сухого шарика влажного воздуха (K)
Плотность водяного пара
Плотность водяного пара может быть выражена как:
ρ w = 0,0022 p w / T (2)
, где
p w = парциальное давление водяного пара (Па, н / м 2 )
ρ w = плотность водяного пара (кг / м 3 )
T = абсолютная температура сухой колбы (K)
Давление насыщения и плотность водяного пара для Общие температуры:
Температура | Давление насыщения | Плотность | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
( o C) 9010 8 | ( o F) | (Па) | (мм рт.ст.) | (фунтов на квадратный дюйм) | (дюйм рт.ст.) | (кг / м 3 ) | 10 -3 (фунт / фут) 3 ) |
0 | 32 | 603 | 4.6 | 0,09 | 0,18 | 0,005 | 0,30 |
10 | 50 | 1212 | 9,2 | 0,18 | 0,36 | 0,009 | 0,59 |
20 | 68 | 2310 | 17,4 | 0,33 | 0,68 | 0,017 | 1,08 |
30 | 86 | 4195 | 31,7 | 0.61 | 1,24 | 0,030 | 1,90 |
40 | 104 | 7297 | 55,1 | 1,06 | 2,15 | 0,051 | 3,20 |
50 | 122 | 12210 | 92,2 | 1,8 | 3,60 | 0,083 | 5,19 |
60 | 140 | 19724 | 149 | 2,9 | 5.82 | 0,13 | 8,13 |
70 | 158 | 30866 | 233 | 4,5 | 9,11 | 0,20 | 12,3 |
80 | 176 | 46925 | 354 | 6.8 | 13,8 | 0,29 | 18,2 |
90 | 194 | 69485 | 525 | 10,1 | 20,5 | 0.42 | 26,3 |
100 | 212 | 100446 | 758 | 14,6 | 29,6 | 0,59 | 36,9 |
120 | 248 | 196849 | 1486 | 28,6 | 58,1 | 1,10 | 68,7 |
140 | 284 | 358137 | 2704 | 51,9 | 105,7 | 1.91 | 119 |
160 | 320 на | 611728 | 4619 | 88,7 | 180,5 | 3,11 | 194 |
180 | 356 | 9 | 7475 | 144 | 292,1 | 4,80 | 300 |
200 | 392 | 1529627 | 11549 | 222 | 451,2 | 7.11 | 444 |
- 1 фунт / фут 3 = 16.018 кг / м 3
- 1 кг / фут 3
Пример — Давление насыщения Водяной пар
Давление насыщения водяного пара во влажном воздухе при температуре сухой колбы 25 o C можно рассчитать:
Во-первых, преобразование из ° С к К:
( 25 ° С) + 273 = 298 (К)
Тогда уравнение.(1) используется:
.p ws = e (77.3450 + 0.0057 (298 K) — 7235 / (298 K)) /298 [K] 8.2
= 3130 (Па)
давление насыщенного пара — введение
Испарение жидкости
Средняя энергия частиц в жидкости за определяется температурой. Чем выше температура, тем выше средняя энергия. Но в пределах этого среднего некоторые частицы имеют энергии выше среднего, а другие имеют энергии ниже среднего.
Некоторые из более энергичных частиц на поверхности жидкости могут двигаться достаточно быстро, чтобы избежать сил притяжения, удерживающих жидкость вместе.Они испаряются.
На диаграмме показана небольшая область жидкости вблизи ее поверхности.
Обратите внимание, что испарение происходит только на поверхности жидкости. Это сильно отличается от кипения, которое происходит, когда достаточно энергии, чтобы разрушить силы притяжения во всей жидкости. Вот почему, если вы посмотрите на кипящую воду, вы увидите, как пузырьки газа образуются на протяжении всей жидкости.
Если вы посмотрите на воду, которая просто испаряется на солнце, вы не увидите пузырьков.Молекулы воды просто отрываются от поверхностного слоя.
В конце концов вода все испарится таким образом. Энергия, которая теряется при испарении частиц, вытесняется из окружающей среды. Поскольку молекулы в воде сталкиваются друг с другом, новые молекулы будут получать достаточно энергии, чтобы убежать с поверхности.
Испарение жидкости в закрытом контейнере
Теперь представьте, что происходит, если жидкость находится в закрытом контейнере.Здравый смысл подсказывает, что вода в запечатанной бутылке не испаряется или, по крайней мере, не исчезает со временем.
Но там — это постоянного испарения с поверхности. Частицы продолжают отрываться от поверхности жидкости — но на этот раз они оказываются в ловушке в пространстве над жидкостью.
Когда газообразные частицы подпрыгивают, некоторые из них снова попадают на поверхность жидкости и попадают туда. Быстро установится равновесие, при котором количество частиц, покидающих поверхность, точно уравновешивается числом, присоединяющимся к ней.
В этом равновесии будет фиксированное количество газообразных частиц в пространстве над жидкостью.
Когда эти частицы ударяются о стенки контейнера, они оказывают давление. Это давление называется давлением насыщенных паров (также известным как давлением насыщенных паров ) жидкости.
Измерение давления насыщенных паров
Нетрудно показать существование этого давления насыщенного пара (и измерить его), используя простой аппарат.
,Относительная влажность в воздухе
Влажность — это количество водяного пара, присутствующего в воздухе. Это может быть выражено как абсолютное, специфическое или относительное значение.
Относительная влажность выражается
- парциальным давлением пара и воздуха,
- плотности пара и воздуха или
- фактической массой пара и воздуха
Относительная влажность обычно выражается в процентах и сокращается на φ или RH .
Относительная влажность и парциальное давление пара
Относительная влажность как отношение парциального давления пара в воздухе — к парциальному давлению насыщенного пара, если воздух имеет фактическую температуру сухой колбы.
φ = p w / p ws 100% (1)
где
φ = относительная влажность [%]
p w = парциальное давление пара [бар]
p ws = парциальное давление насыщенного пара при фактической температуре сухой колбы [мбар].Это давление пара при максимальном содержании водяного газа в воздухе, прежде чем он начнет конденсироваться в виде жидкой воды.
Давление насыщения пара при различных температурах:
Температура | Давление насыщения пара [10 -3 бар] | |
---|---|---|
[ o C] | [ o F] | |
-18 | 0 | 1,5 |
-15 | 5 | 1.9 |
-12 | 10 | 2.4 |
-9 | 15 | 3.0 |
-7 | 20 | 3.7 |
-4 | 25 | 4.6 |
-1 | 30 | 5,6 |
2 | 35 | 6,9 |
4 | 40 | 8,4 |
7 | 45 | 10.3 |
10 | 50 | 12,3 |
13 | 55 | 14,8 |
16 | 60 | 17,7 |
18 | 65 | 21,0 |
21 | 70 | 25,0 |
24 | 75 | 29,6 |
27 | 80 | 35,0 |
29 | 85 | 41.0 |
32 | 90 | 48,1 |
35 | 95 | 56,2 |
38 | 100 | 65,6 |
41 | 105 | 76,2 | 43 | 110 | 87,8 |
46 | 115 | 101,4 |
49 | 120 | 116,8 |
52 | 125 | 134.2 |
- 10 -3 бар = 1 миллибар
- 1 бар = 1000 мбар = 10 5 Па (н / м 2 ) = 0,1 н / мм 2 = 10 197 кп / м 2 = 10,20 м H 2 O = 0,9869 атм = 14,50 фунтов на квадратный дюйм (фунт f / в 2 ) = 10 6 дин / см 2 = 750 мм рт.ст.
Если давление водяного пара в воздухе составляет 10,3 мбар, пары насыщаются на поверхности с 45 o F (7 o C).
Примечание! Атмосферное давление воздуха составляет 1013 мбар (101,325 кПа, 760 мм рт. Ст.). Как мы видим, максимальное давление водяного пара — давление насыщения — относительно мало.
Пример: относительная влажность и давление пара
Из таблицы выше давление насыщения при 70 o F (21 o C) составляет 25,0 мбар. Если давление пара в реальном воздухе составляет 10,3 мбар, относительную влажность можно рассчитать как:
φ = 10.2 [мбар] / 25,0 [мбар] * 100 [%]
= 41 [%]
Относительная влажность и плотность паров
Относительная влажность также может быть выражена как отношение плотности паров воздуха — к плотность насыщенного пара при фактической температуре сухой колбы.
Относительная влажность по плотности:
φ = ρ w / ρ ws 100% (2b)
где
φ = относительная влажность [% ]
ρ w = плотность пара [кг / м 3 ]
ρ ws = плотность пара при насыщении при фактической температуре сухой колбы [кг / м 3 ]
Общая единица измерения плотности пара составляет г / м 3 .
Пример: Относительная влажность при заданной температуре и известной плотности пара и плотности насыщения
Если фактическая плотность пара при 20 o C (68 o F) составляет 10 г / м 3 и насыщение плотность пара при этой температуре составляет 17,3 г / м 3 , относительная влажность может быть рассчитана как
φ = 10 [г / м 3 ] / 17,3 [г / м 3 ] * 100 [%]
= 57,8 [%]
Относительная влажность и масса параОтносительная влажность также может быть выражена как отношение фактической массы водяного пара в данном объеме воздуха — к массе водяного пара, необходимой для насыщения при этом. объем.
Относительная влажность может быть выражена как:
φ = м Вт / м ws 100% (2c)
где
φ = относительная влажность [%]
м Вт = масса водяного пара в заданном объеме воздуха [кг]
м мас. = масса водяного пара, необходимого для насыщения при этом объеме [кг]
Диаграмма относительной влажности — градусы Фаренгейта
Диаграмма относительной влажности — градусы ЦельсияКоэффициенты высоты и поправочные поправки
.Барометрическая высота
[мбар]Абс.Высота над уровнем моря Поправочный коэффициент для
φ[м] [футы] 1013 0 0 1.000 1000 108 35 9000,987 989 200 656 0,976 966 400 1312 0,953 943 600 1996 0.931 921 800 2624 0,909 899 1000 3281 0,887 842 1500 4922 0,709 795 900 9 900 31 900 9 900 9 900 9 900 9 900 2000 6562 0,785