Влажный воздух - Строительная теплофизика

Атмосферный воздух, состоящий из кислорода, азота, углекислого газа и небольшого количества инертных газов всегда содержит некоторое количество влаги в виде водяного пара. Смесь сухого воздуха с водяным паром называют Влажным воздухом. С достаточной для технических расчетов точностью можно считать, что влажный воздух подчиняется всем законам смеси идеальных газов. Каждый газ, в том числе и пар, входящий в состав смеси, занимает тот же объем, что и вся смесь. Пар находится под своим Парциальным давлением, которое определяют по уравнению Клайперона:

,(2.33)

Где MI - масса i-го газа, в данном случае водяного пара, кг;

R - универсальная газовая постоянная, равная 8 314,41 Дж/(кмоль.К);

Т - температура смеси в абсолютной шкале, К;

V - объем, занимаемый смесью газов, м3;

МI - молекулярный вес газа, кг/моль. Для водяного пара мП= 18,01528 кг/кмоль.

По закону Дальтона сумма парциальных давлений газовых компонентов смеси равна Полному давлению смеси. Влажный воздух принято рассматривать как Бинарную смесь, состоящую из Водяного пара и сухой части атмосферного воздуха, эффективный молекулярный вес которого равен мВ ? 29 кг/моль. Барометрическое давление влажного воздуха РБ, Па, складывается из парциального давления сухого воздуха еВ, Па, и парциального давления пара еП, Па:

.(2.34)

Парциальное давление водяных паров называют также Упругостью водяного пара.

Для характеристики меры увлажнения воздуха пользуются понятием Относительной влажности воздуха цВ, которая показывает степень насыщенности воздуха водяным паром в % или долях единицы полного насыщения при одинаковых температуре и давлении.

При относительной влажности 100% воздух полностью насыщен водяным паром и называется Насыщенным. Парциальное давление насыщенного водяного пара называют также Давлением насыщения воздуха водяным паром или Максимальной упругостью водяных паров И обозначают Е. Величина относительной влажности цВ равна отношению парциального давления водяного пара еП Во влажном воздухе при определенных атмосферном давлении и температуре к давлению насыщения Е при тех же условиях:

,(2.35) или ц, %

.(2.36)

Парциальное давление насыщенного водяного пара - максимаьная упругость водяных паров - при заданном барометрическом давлении является функцией только температуры t:

.(2.37)

Его значения определяют экспериментальным путем и приводят в специальных таблицах [2]. Кроме того, имеется ряд формул, аппроксимирующих зависимость Е от температуры. Например, формулы, приводимые в [7]:

- над поверхностью льда при температуре от -60 ОС до 0 ОС

,(2.38)

- над поверхностью чистой воды при температуре от 0 ОС до 83 ОС

,(2.39)

Нормальным для пребывания человека гигиенистами считается диапазон относительной влажности от 30% до 60%. При относительной влажности воздуха выше 60% испарение влаги с кожи человека затруднено и его самочувствие ухудшается. При более низкой относительной влажности воздуха, чем 30% испарение с поверхности кожи и слизистых оболочек человека усиливается, что вызывает сухость кожи, першение в горле, способствующие простудным заболеваниям.

При повышении температуры воздуха заданной абсолютной влажности его относительная влажность понижается, так как в соответствии с формулой (2.36) величина парциального давления водяного пара останется без изменения, а давление насыщения возрастет из-за увеличения температуры. Наоборот, при охлаждении воздуха относительная влажность возрастет вследствие снижения величины давления насыщения Е. По мере остывания воздуха при некоторой его температуре, когда еП станет равно Е, относительная влажность воздуха станет равной 100%, то есть воздух достигнет полного насыщения водяным паром. Температура tР, ОС, при которой воздух с определенной абсолютной влажностью находится в состоянии полного насыщения, называется Точкой росы. Если воздух будет охлаждаться ниже точки росы, то, часть влаги начнет конденсироваться из воздуха. Воздух при этом будет оставаться насыщенным водяным паром, а давление насыщения воздуха Е соответственно достигнутой температуре будет снижаться. Причем температура воздуха в каждый момент времени будет точкой росы для сформировавшейся абсолютной влажности воздуха.

При соприкосновении влажного воздуха с внутренней поверхностью наружного ограждения, имеющей температуру фВ ниже точки росы воздуха tР, на этой поверхности будет конденсироваться водяной пар. Таким образом, условиями отсутствия выпадения конденсата на внутренней поверхности ограждения и в его толще является поддержание температуры выше точки росы, а это означает, что парциальное давление водяных паров в каждой точке сечения ограждения должно быть меньше давления насыщения.

Похожие статьи




Влажный воздух - Строительная теплофизика

Предыдущая | Следующая