Относительная влажность воздуха φ – это отношение фактической абсолютной влажности воздуха к его влагоёмкости (абсолютной влажности насыщенного воздуха): φ = Иными словами – это отношение количества пара, фактически содержащегося в воздухе, к максимально возможному количеству, которое воздух потенциально может содержать в себе.
Величина φ выражается в процентах, либо – в долях единицы.
Относительная влажность насыщенного воздуха φ = 100%.
Кроме этого, относительная влажность может быть выражена как отношение парциальных давлений насыщенного пара и пара, содержащегося в воздухе: φ = . Однако, при этом возникает погрешность около 2%.
Из этого соотношения следует, что парциальное давление пара можно определить, зная величину относительной влажности и значение давления насыщенного пара при данных условиях: pп = φ·pн .
Влагосодержание воздуха
Влагосодержание влажного воздуха d – масса водяного пара, приходящегося на 1 кг сухого воздуха. т.е. – это масса пара, при полном удалении которого из влажного воздуха остаётся 1 кг сухого воздуха. Исходная масса смеси соответственно равна 1+d кг.
Иными словами, влагосодержание d показывает – какую массу водяного пара (обычно – в грамммах) нужно внести в 1 килограмм сухого воздуха, чтобы образовалась смесь с теми же пропорциями, что имеет влажный воздух в данных условиях.
d = 1000 ,
где Mп и Mс, – соответственно массы водяного пара и сухого воздуха в данном объёме, кг (Mс = Mв – Mп, где Mв – масса влажного воздуха);
1000 – коэффициент для перевода килограммов водяного пара в граммы.
Кроме этого влагосодержание выражается и через другие величины: d = 622 = 622 = 622 , ,
где 622 – отношение молекулярных масс водяного пара и сухого воздуха.
Если масса пара выражена в килограммах, то влагосодержание обозначается буквой х, а формула приобретает вид: х = 0,622 ,
Плотность влажного воздуха
Плотность влажного воздуха ρв = =
Mв – масса влажного воздуха, кг;
V – объём влажного воздуха, м3.
Поскольку = ρc, а = ρп , то можно сделать вывод, что ρв = ρc + ρп. Однако, для определения плотности смеси арифметически складывать плотности её компонентов без учёта их пропорции нельзя, т. к. количество пара с данной плотностью в составе влажного воздуха может быть разным (от нулевого в сухом воздухе до максимально возможного в насыщенном)!
Поэтому значение плотности определяется с помощью закона Клапейрона-Менделеева:
ρв= + = ρc (1 – ) = 2,17·10-3 ·, кг/м3,
Из формулы ρв= ρc (1 – ) видно, что плотность влажного воздуха меньше сухого.
Удельный объём влажного воздуха
Удельный объём влажного воздуха – это тот объём, масса которого равна 1 кг.
Удельный объём может быть отнесён к килограмму как сухого воздуха, так и влажного, т. е. смеси.
Для сухого воздуха v = = = 287 = 463 · , м3/кг
Для влажного воздуха vв= , м3/кг
Массовая теплоёмкость влажного воздуха
Массовая теплоёмкость влажного воздуха:
cв= сс + сп =1,005 + 1,807 ,
Удельное теплосодержание (энтальпия) влажного воздуха
Теплосодержание (энтальпию) влажного воздуха принято относить к 1 кг сухого воздуха. За нулевую точку принимается теплосодержание (энтальпия) сухого воздуха (т. е. при d= 0 ) с температурой t= 0ºС, при которой Ic=0 .
Теплосодержание (энтальпию) удобно понимать как количество теплоты, необходимое для перевода одного килограмма воздуха с параметрами t = 0 и d = 0 в состояние с любыми другими параметрами t и d.
Теплосодержание (энтальпия) влажного воздуха определяется как сумма значений теплосодержания (энтальпии) его сухой части и водяного пара: Iв = Ic + Iп = сс·t + iп = 1,005t + (2500 + 1,807t) ,
Явная теплота
Явная (сухая) теплота Qявн, кДж/ч (или Вт) – теплота, поступающая в помещение от сухих нагретых поверхностей оборудования, материалов, источников искусственного освещения, людей, солнечной радиации и иных источников, не влияющих на влагосодержание воздуха.
Qявн = GcсΔt = GΔI, = =, Вт, где
G – расход воздуха ,
cс = 1,005 теплоёмкость сухого воздуха;
Δt – разность начальной и конечной температур воздуха, ºС;
ΔI– разность начальной и конечной энтальпий воздуха, ;
3,6 – переводной коэффициент между и Вт.
При изменении температуры влажного воздуха при постоянном влагосодержании изменяется его явная теплота, и соответственно – теплосодержание (энтальпия).
Скрытая теплота
Скрытая теплотаQскр, кДж/ч (или Вт) – теплота, вносимая водяным паром, источниками которого являются технологическое оборудование и процессы, люди, животные и т. д., без учёта явной теплоты, обусловленной массовой теплоёмкостью вещества.
При поступлении пара с той же температурой, что и у воздуха – передаётся только скрытая теплота, увеличивающая теплосодержание (энтальпию) влажной части воздуха без изменения его температуры.Количество скрытой теплоты в этом случае определяется по формуле:
Qскр = W(r + спtв) =W iпкДж/ч = =Вт, где
W = G – расход водяного пара, поступающего в составе влажного воздуха
Полная теплота
Полная теплота Qп, кДж/ч (или Вт) равна сумме явной и скрытой теплоты: