Физические принципы
Воздух является смесью различных газов. Сухой воздух состоит из следующих:
Влажный воздух содержит в качестве дополнительного компонента пары воды. Эти пары присутствуют в окружающем воздухе в небольших количествах. Весовая пропорция паров воды в окружающем воздухе составляет от 0,1 до 2%. Несмотря на незначительное количество воды, присутствующей в воздухе, тем не менее, от влажности в большой мере зависит самочувствие людей и качество многих технологических процессов.
Закон Дальтона гласит, что сумма всех парциальных давлений pi равно общему давлению смеси газов Pобщ.
Так как все компоненты распределены равномерно по всему объему
Таким образом, решающим является пропорциональный объем газа, а не пропорциональный вес. Например, парциальное давление азота (с пропорциональным объемом 78%) при общем давлении 1013 мбар составляет 790 мбар.
Влажный воздух состоит из сухого воздуха и паро воды. Таким образом:
Парциальное давление водяного пара описывает текущее (моментальное) давление паров воды во влажном воздухе:
Примечание: В соответствии с VDI/VDE GMA, давление пара в дальнейшем будет обозначаться символом е.
Давление насыщенного водяного пара.
Давление насыщенного водяного пара Ps (мбар, гПа) описывает максимально возможное давление пара/концентрацию паров воды/парциальное давление водяного пара при определенной температуре. Если давление паров повышается повышается, или понижается температура, образуется конденсат:
Коэффициенты в соответствии с Магнусом (DIN 50010)
Давление насыщенного водяного пара [мбар]
Относительная влажность.
Относительная влажность (%ОВ) определяется как отношение между существующим парциальным давлением водяного пара Pw и давлением насыщенного водяного пара Ps при одинаковом давлении воздуха и одинаковой температуре и выражается в процентах. Относительная влажность показывает, сколько процентов от максимально возможного содержание водяного пара присутствует в воздухе в данный момент.
Относительная влажность выражается в процентном значении, в соответствии с этим определением насыщение достигается при 100% ОВ
Применение: Системы кондиционирования, особенно климат в помещениях.
Температура точки росы.
Температура точки росы (Ctd) – это температура, при достижении которой пары воды в воздухе начинают конденсироваться, т.е. существующее давление водяного пара Pw равняется давлению насыщенного водяного пара Ps. При падении температуры снижается способность воздуха удерживать пары воды.
Применение: В процессах мониторинга остаточной влажности (лучшее разрешение, чем при использовании шкалы %ОВ), а так же в чувствительных к выпадению конденсата процессах для мониторинга выпадения конденсата (температура процесса должна быть выше точки росы)
Абсолютная влажность.
Абсолютная влажность – это количество воды (г/м3) присутствующее в фиксированном объеме 1м3.
Применение: В процессах осушки, для измерения степени осушения
Удельная влажность.
Удельная влажность (г/кг) определяется как отношения массы присутствующей в воздухе воды к массе сухого воздуха.
Применение: Системы кондиционирования.
Температура шарика смоченного термометра.
Температура шарика смоченного термометра все еще является широко используемым параметром, поэтому мы сделали его одним из рассчитываемых параметров для приборов testo 6681/6381/6383.
Температура шарика смоченного термометра обычно определяется при помощи психрометров, которые так же измеряют температуру шарика сухого термометра (температуру процесса).
Классическое устройство психрометра:
Измерительный наконечник смоченного термометра обертывают тканью (как правило, сукном), которое увлажняют дистиллированной водой. Смоченный и сухой термометры помещают в воздушный поток и защищают от теплового излучения. Из-за испарения воды из ткани, температура смоченного термометра падает. Эта температура совместно с температурой сухого термометра является мерой влажности воздуха, которая может быть определена при помощи психрометрических таблиц.
Пример: Температура сухого термометра 22 С, в то время как смоченного – 19С, что составляет психрометрическую разницу 3К. Таким образом, относительная влажность воздуха по таблице составляет 75%.
Применение: кондиционированные камеры/шкафы, традиционные измерительные задачи.
Психрометрические диаграммы для применения в приложениях для кондиционирования воздуха.
Психрометрические диаграммы являются компактным представлением параметров воздуха и составляются по отношению к определенному уровню давления (как правило, к атмосферному давлению). Представленная здесь психрометрическая диаграмма показывает различные параметры влажности (относительную влажность, удельную влажность), а так же температуру и их зависимость друг от друга
Использование психрометрической диаграммы на примере «зимнего случая»/»летнего случая»
Зона комфорта (люди чувствуют себя при этой температуре и уровне влажности) находится между 20 и 26 С и 30 и 65 %ОВ (в соответствии и DIN 1964 и ASHARE)
Зимний случай.
Для того чтобы слишком холодный и сухой зимний воздух был приведен к условиям зоны комфорта, он сначала должен быть нагрет, а затем относительная влажность должна быть повышена, например с помощью адиабатического увлажнителя (воздух при этом охлаждается). Затем воздух снова подогревается и после обогревателя он уже находится в зоне комфорта (см. черные стрелки на диаграмме)
Летний случай.
Для того чтобы слишком теплый и влажный летний воздух был приведен к зоне комфорта, сначала он должен быть охлажден при помощи охладителя. При этом влага из воздуха выпадает в виде конденсата. Затем воздух снова подогревается и после обогревателя он уже находится в зоне комфорта (см. серые стрелки на диаграмме)
Зависимость параметров влажности от температуры и давления
|
Параметр влажности |
Зависим от давления |
Зависим от температуры |
|
Содержание влаги/пропорциональный объем |
нет |
нет |
|
Давление насыщенного водяного пара |
нет |
да |
|
Точка росы под давлением |
да |
нет |
|
Парциальное давление водяного пара |
да |
да |