8. Влажный воздух

8.1. Основные характерстики влажного воздуха

Влажный воздух - это смесь сухого воздуха и водяного пара.В воздухе при определенных условиях кроме водяного пара может находиться его жидкая (вода) или кристаллическая (лед, снег) фаза. В естественных условиях воздух всегда содержит водяной пар.

Влажный воздух можно рассматривать как смесь сухого воздуха и водяного пара (жидкую и твердую фазы воды в воздухе пока считаем отсутствующими).

Используя законы для смесей газов, получим, что давление влажного воздуха равно сумме парциальных давлений сухого воздуха и водяного пара:

(8.1)

Для наглядности представления основных характеристик влажного воздуха изобразим в Р,v- диаграмме (рис.8.1) состояния водяного пара во влажном воздухе. В качестве определяющих параметров водяного пара во влажном воздухе используются температура воздуха t и парциальное давление водяного пара Р_П.

Водяной пар во влажном воздухе может находиться в трех состояниях (рис.8.1): точка 1 - перегретый пар, точка 2 - сухой насыщенный пар, точка 3 - влажный насыщенный пар (сухой насыщенный пар плюс капельки жидкости в состоянии насыщения). Высшим пределом парциального давления водяных паров при данной температуре воздуха t является давление насыщения пара

Абсолютная влажность ρ - это массовое количество водяных паров в одном кубическом метре влажного воздуха. Для ее определения используется величина, обратная удельному объему водяного пара при Р_П и t, ρ=1/v (кг/м³). Действительно, по закону Дальтона водяной пар занимает весь объем смеси, а его плотность соответствует массе водяного пара в одном кубическом метре влажного воздуха.

Необходимо отметить, что абсолютная влажность воздуха характеризует содержание в воздухе только одной - паровой фазы воды.

Относительная влажность φ - это отношение абсолютной влажности к максимально возможной влажности воздуха при данной температуре:

(8.2)

где ρ" и v" - максимальная абсолютная влажность воздуха и удельный объем сухого насыщенного водяного пара при данной t.

Относительная влажность воздуха характеризует потенциальную возможность воздуха испарять влагу и забирать в себя пар из окружающей среды при данной температуре.

Максимальное содержание пара в воздухе соответствует точке 2 в Р,v- диаграмме, где пар сухой насыщенный. При переходе в область влажного пара при данной t (точка 3) в воздухе количество сухого насыщенного пара остается постоянным (соответствует точке 2) (для паровой фазы воды в этом случае удельный объем остается неизменным, v"=const, и минимально возможным при данной температуре воздуха), только к нему добавляются капельки воды в состоянии насыщения.

Различают 3 состояния влажного воздуха:

1.Ненасыщенный влажный воздух - φ<100 %, Р_П<Р_Н, ρ<ρ", водяной пар во влажном воздухе в виде перегретого пара (точка 1).

2. Насыщенный влажный воздух - φ=100 %, Р_п=Р_н, ρ=ρ", водяной пар во влажном воздухе в виде сухого насыщенного (точка 2).

3. Перенасыщенный влажный воздух - φ=100 %, Р_п=Р_н, ρ=ρ", кроме сухого насыщенного пара в воздухе находятся капельки воды в состоянии насыщения или льда, снега (точка 3 при наличии капелек воды).

В технике используется такая характеристика влажного воздуха, как температураточки росы. Это такая температура, начиная с которой при охлаждении влажного воздуха при постоянном давлении из него начинается выпадение капелек воды (точка А процесса 1-А, рис. 8.1). При снижении температуры ниже точки росы при постоянном давлении всей смеси и постоянном содержании в ней H₂О (процесс А-В) парциальное давление водяного пара уменьшается (Р_ВП<Р_П), количество сухого насыщенного пара уменьшается, а количество капелек воды увеличивается. В этом случае в P,v- диаграмме процесс А-В пойдет в области влажного пара с уменьшением степени сухости по мере снижения температуры.