Как найти плотность влажного воздуха при

Калькулятор определяет плотность воздуха в зависимости от:

• • давления воздуха;
  • температуры воздуха;
  • относительной влажности воздуха.

Определение плотности воздуха.

Примечание.

Расчеты №1 и №2 составлены на основании уравнения идеального газа. Формулы не учитывают влажность воздуха и коэффициент сжимаемости воздуха. В связи с этим в реальных условиях эти формулы применимы для воздуха низкого давления близкого к атмосферному (атмосферный воздух, воздух в системах вентиляции и кондиционирования).  Учитывая, что количество водяных паров в воздухе относительно невелико, уменьшением плотности в практических расчетах система вентиляции и кондиционирования можно смело пренебречь. При проведении метрологических расчетов данные формулы не используются.

Расчет №3 составлен на основании формулы Е.3-1 из ГОСТ OIML R 111-1-2009 . Формула позволяет учесть влажность воздуха. При области применения формулы 900 мбар≤P≤1100 мбар, 15ºC≤t≤25ºC и ≤80% относительная неопределенность определения плотности воздуха, вычисленная по формуле (Е.3-1), не превышает 2·10%.

Расчеты №1, №2, №3 не предназначен для определения плотности сжатого воздуха.

В комментарии приветствуются пожелания, замечания и рекомендации по улучшению программы.

Поделиться ссылкой:

Плотность влажного воздуха:

Плотность влажного
воздуха по законам газовых смесей (см.
метод. пособие «Газовые смеси и смешение
газов»):

Где
–
парциальное давление сухого воздуха(),

,
,В
– барометрическое давление,

–
удельный объем сухого насыщенного пара
(по таблицам),

φ – относительная
влажность (по данным психрометра)

Окончательно

Молекулярная масса влажного воздуха:

Известно для
смеси
,
где(-объемная
доля).

Для нашего случая
Рсм = В.

– объемная доля
сухого воздуха

– объемная доля
водяного пара

Тогда

Окончательно

Рн – давление
насыщения пара при температуре воздуха
(температуре сухого термометра).

Молекулярная
масса влажного воздуха меньше, чем
сухого воздуха, т.е. влажный воздух легче
сухого.

Влагосодержание влажного воздуха

В процессе сушки
влажность воздуха непрерывно увеличивается,
а количество сухого воздуха в паровоздушной
смеси остается постоянным, поэтому о
процессе сушки судят по тому, как
изменяется количество водяного пара
на 1 кг сухого воздуха. Такие показатели
паровоздушной смеси как теплоемкость,
влагосодержание, энтальпия и др. относят
к 1 кг сухого воздуха, находящегося во
влажном воздухе.

Например, если
на 1 кг сухого воздуха приходится dкг водяных паров, то общая масса смеси
на 1 кг сухого воздуха, находящегося во
влажном воздухе, составляет (1+d)
кг.

Влагосодержание
влажного воздуха – это отношение массы
пара к массе сухого воздуха, содержащихся
в паровоздушной смеси, т.е.

, [кг/кг]

где Мп, Мв – масса
пара и масса сухого воздуха во влажном
воздухе.

– массовые доли
пара и сухого воздуха во влажном воздухе.

Известно, что
,
т.е.;

Тогда ,

но
и

Окончательно
(1)

Максимально
возможное содержание влаги в воздухе
будет при φ=1:

(2)

Т.к. давление
насыщения Рн растет с повышением
температуры, то
зависит от температуры воздуха тем
больше, чем она выше.

Обозначение:
, (3)

где Ψ – степень
насыщения влажного воздуха. Из формулы
(3) следует, что при φ близком к 1, значения
Ψ и φ примерно одинаковы.

Из уравнения (1)
выразим Рп:

Из уравнения (2)
выразим Рн:

Откуда

Газовая постоянная r влажного воздуха:

,

Объем влажного воздуха, приходящегося на 1кг сухого, находят из условия

BV_вл.в= (1кг +d)RT=>

Удельный объем
влажного воздуха [м3/кг] найдем, если
объем влажного воздуха, приходящегося
на 1 кг сухого (V_вл.в),
разделим на его массу (1+d)
кг:

Удельную
массовую теплоемкость паровоздушной
смеси, отнесенную к 1 кг сухого воздуха,определяют по формуле:

– это для 1 кг
смеси, где содержится
кг сухого воздуха. Таким образом если
относить все к 1 кг сухого воздуха, то
нужно разделить Ссм наgв:

Приближенно:

– для Р = constиt< 100C.

– для Р =Ратм и
невысоких степенях перегрева.

Энтальпия I влажного воздуха, отнесенная к 1 кг сухого воздуха:

Для обеспечения
одинаковости точек начала отсчета
энтальпий полагают, что как и у воды
энтальпия сухого воздуха при 0 С равна
нулю.

Таким образом
.

Энтальпия
перегретого водяного пара, содержащегося
во влажном воздухе:

,

где
;

– для
от 0 до 100 С.

Тогда после
подстановки этих значений:

и

I
– d – диаграмма
для влажного воздуха и её построения.

J-dдиаграмма была предложена российским
ученым Л.К. Рамзиным в 1918г.J-dдиаграмма удобна для определения
параметров влажного воздуха и решения
практических задач, связанных с сушкой
материалов.

Построена для В
= 98 кПа(это среднегодовое барометрическое
давление в центральных районах РФ).
Обычные колебания В мало сказываются
наJ-dдиаграмме.

Принцип
построения:

• В области
  ненасыщенноговоздуха (где пар
  находится в перегретом состоянии):

i_в=С_в·t=1,0048t

i_п=
2500 + 1,96t

, , но
,

– сухой воздух и
тогда из уравнения

J= 1,0048t+ (2500+1,96t)d,

следует, что
изотермывI-dдиаграмме – это прямые линии с угловым
коэффициентом.

,

из этого уравнения
следует, что с ростом температуры наклон
изотерм увеличивается.

Изотермы
удобно строить, задаваясьd=0
иd=dн.
Т.к. влагосодержаниюdн
соответствует относительная влажность
воздуха φ=100% то, соединив точкиdнвсехизотерм получим кривую насыщения
φ=100% для В=98 кПа.

Но при этом
получается, что наиболее важная областьненасыщенного пара на диаграмме,
получаетсяочень узкой и вытянутой,что очень не удобно для практики.

• Поэтому для
  удобствапрямоугольную систему
  заменяюткосоугольной, с углом
  между осями абсцисс и ординат 135⁰.

При этом изотерма
t=0⁰С в несыщенной
области располагаетсяпочтигоризонтально. ЛинииJ=const– уже не горизонтальные, а наклонные
прямые под углом 135⁰. Для удобства
влагосодержаниеdсносят
(проецируют) нагоризонтальнуюпрямую, проходящую через начало координат
(в дальнейшем остаетсятолько эта
прямая – как осьd, а
низотбрасывается!).

• Далее
  на диаграмме проводитсясправа
  дополнительнаяось Рп – парциального
  давления водяного пара и по уравнениюстроится кривая Рп=Рп(d),
  выходящая из начала координат. Эта
  кривая строится в нижней части диаграммы.

Далее на J-dдиаграмме наносятся линии φ=const. Для этого длязаданногозначения
φ определяют по таблицам водяного пара
для ряда значений температурt₁,t₂,t₃,
….:

Затем на кривой
Рп=Рп(d) находят
соответствующие Рп, из этих точек
проводятся прямые параллельные осиIдо пересечения с соответствующими
изотермамиt₁,t₂,t₃. Точки пересечения
соединяют и получают кривую линиюφ=const.

Кривая φ=100%
разделяет I-dдиаграмму наверхнююобластьвлажного
ненасыщенного воздухаинижнююобластьпересыщенного воздуха,в
котором влага может находиться в
капельном состоянии (область тумана).
Линия φ=100% –максимальноевозможное
насыщение влагой воздуха при данной
температуре. На практике используетсяI-dдиаграмма
ВТИ.I-dдиаграмма ВТИ построена по точным
формулам, т.е. водяной пар в воздухене
считаетсяидеальным газом.

На диаграмме ВТИ
при t>100⁰С (точнее
99,4⁰С – этоt_насдля В=98кПа) линии φ=constидут почти вертикально вверх.

По приближенным
формулам

,
и

 ,

но т.к. при t=99,4⁰С
Рн=В=98кПа, то приd=constи φ=const, т.е. линии φ=constидут поd=const).

В современных
изданиях I–d- диаграмм приведены также линии
постоянных истинныхтемператур мокрого
термометра.
Коротко остановимся на ней.

При испарении
влаги в процессе сушки I=const, т.к. теплотаотбираемаяот воздуха для просушивания материалавозвращаетсяк нему вместе с
испаряемой влагой, т.е. в уравненииуменьшение первого слагаемогокомпенсируется увеличением второго
слагаемого.
Этот процесс приI=constусловноназывается процессомадиабатного испарения. (При этом
полагается, что начальная температура
воды = 0 С).

Температура
воздуха при сушке уменьшается и пределом
её понижения является температура
адиабатного насыщения воздуха(«адиабатная температура мокрого
термометра») –.
Эта температуранаходится на диаграмме как температура
точки пересечения линииI=constс кривой насыщения
φ=100%.

Если начальная
температура воды > 0 С, то с водой будет
вноситься в воздух дополнительное
количество теплотыи адиабатность
процесса испарения нарушается. В этом
случаеи линияидет более полого, чемI=constидействительную
температуру мокрого термометранаходят как температуру точки на
пересечении линиис кривой φ=100%.

На диаграмме
штриховой линией нанесены линии
постоянной температуры мокрого
термометра– это температура,
приобретаемая водой, если поверхность
ее обдувается потоком влажногоненасыщенноговоздуха. Если
поверхность обдувается потокомнасыщенноговоздуха, то температура
водысовпадаетс температурой
воздуха. Поэтому наI-dдиаграмме изотермы сухого и мокрого
термометров пересекаютсяна линии
насыщенного воздуха, т.е. φ=100%.

В процессе
нагреваниявлажного воздуха
(например, в калорифере сушилки)
влагосодержаниеdне
изменяется, а относительная влажность
уменьшается, поэтому нагрев (и охлаждение)
изображаются прямой линиейd=const.

Температура, при
которой в процессе охлаждения достигается
φ=100%, называется точкой
росы. На данном рисунке это температура
изотермыt_p.

АМВ – процесс
охлаждения воздуха; точка А- ненасыщенный
воздух; точка М – насыщенный влажный
воздух; точка В – пересыщенный воздух.

При дальнейшем
охлаждении ниже точки росы (точка В)
смесь (туман) будет содержать воду в
виде:

а) сухого
насыщенного пара в количестве d_N;

б) в виде жидкости
в количестве (d_B-d_N).

Если в сушилке
нет тепловых потерь то, пренебрегая
начальной энтальпией испаряемой
жидкости, процесс сушки идет по изоэнтальпе
(например, линия Е-Д).

Энтальпия воздуха
при испарении влаги остается постоянной,
т.к. теплота, отбирается от воздуха для
подсушивания материалов, возвращается
обратно к нему вместе с испаренной
влагой, т.е. в уравнении

,

уменьшение
первого слагаемого будет компенсироваться
увеличением второго слагаемого. Если
есть тепловые потери, то процесс условно
изображается линией Е-F.
При этом энтальпия влажного воздуха на
выходе из сушилки уменьшится на размер
тепловых потерь:

,

если бы процесс
сушки совпадал с изоэнтальпой, то
состояние влажного воздуха можно было
бы в I-dдиаграмме определить по показаниям
сухого (t_c)
и мокрого (t_м)
термометров (точка пересечения этих
двух изотерм, одна из которыхI=t_м=const).

Но действительный
процесс отличается от адиабатного,
поэтому для определения состояния
влажного воздуха по показаниям сухого
и мокрого термометров пользуются
психрометрической формулой:

,

где:

Рп – парциальное
давление водяного пара;

Рнм – давление
насыщения водяного пара при температуре
мокрого термометра (определяется по
таблицам);

В – барометрическое
давление;

А – психрометрический
коэффициент (при скорости обтекания
воздухом

2м/с А≈67∙10^-5).

далее:

и
,
где:

Рн – давление
насыщения для t_c.

Для построения
изотермы мокрого термометра t_мнужно:

• по температуре
  мокрого термометра t_ми таблицам водяного насыщенного пара
  находят Рн_м;

• задаются рядом
  значений t_сiи по психрометрической формуле вычисляют
  Рп_i;

• для каждой t_ciопределяют φ_i=Рп_i
  /Рн_i;

• точка пересечения
  изотермы t_сi
  и φ_iдает точку
  изотермы мокрого термометра.

12

Как определить плотность влажного воздуха?

Оно получается путем деления величины плотности водяного пара, содержащегося в воздухе, выраженной в граммах, на величину плотности сухого воздуха в килограммах. Теплосодержание влажного воздуха выражается в килокалориях на 1 кг сухого воздуха или в джоулях.

Как найти массу в воздухе?

Уравнение Менделеева-Клапейрона, если считать воздух в комнате идеальным газом: P*V = (m/M)*R*T => m = MPV/RT. Вычислим из этого выражения массу m = (29*10^-3)*(112*10^3)*6*5*3/8,31*(27+273) = = 117,26 кг. Температуру перевели – в Кельвинах. Килопаскали в Паскали.

Как определить плотность воздуха?

По определению относительной влажности j = p1/pн , откуда p1 = pнj. С учетом этого p2 = p – jpн . подставим значение давлений в формулы (1) и (2). Таким образом, найдем плотность воздуха ρ.

Как изменяется плотность атмосферы с увеличением высоты?

Но, как вы помните, в действительности с увеличением высоты плотность воздуха уменьшается. Например, на расстоянии 10 км над уровнем моря плотность воздуха в три раза меньше (Рисунок 5), чем на уровне моря. С уменьшением плот- ности изменяется и температура.

Какая плотность воздуха при нормальных условиях?

1,2754 кг/м³

Как найти плотность вещества при нормальных условиях?

1. Посчитать по таблице Менделеева его молярную массу и поделить на 22,4 литра (т. к. …
2. Получишь плотность.
3. Например, метан.
4. Химическая формула: СН₄.
5. Молярная масса: 12+1*4=16 г. Делим на 22,4, получаем плотность: 16/22,4 = 0,72 г/л.
6. Или в системе СИ: 0,72 кг/м³.

Как определить плотность газа при нормальных условиях?

pсм = (p1V1 + p2V2 + … + pnVn)/100, где p1, p2, …, pn — плотность компонентов газового топлива, кг/м³; V1, V2, …, Vn — содержание компонента, об.

Как вычислить молекулярную массу вещества?

Молярная масса в Международной системе СИ измеряется в кг/моль, хотя обычно эту величину выражают в грамм/моль. Эта величина обозначается английской буквой M, а формула молярной массы выглядит следующим образом: M=m/v, где m – масса вещества, а v – количество вещества.

Как найти химическое количество через массу?

n ( X ) = m ( X ) M ( X ) — химическое количество вещества можно вычислить, если его массу разделить на молярную массу. Пример: вычисли химическое количество воды в её порции массой 36 г.

Как найти объем воды формула?

Радиус возводят в квадрат, умножают на число Пи и высоту. Результатом будет значение объема в кубических сантиметрах. Умножение значения на 0,001 даст объем емкости в литрах. Формула выглядит так: πR2 *H*0,001.

Что нужно сделать чтобы найти объем?

Для вычисления объема прямоугольных фигур (прямоугольный параллелепипед, куб) используйте формулу: объем = L × W × H (длину умножить на ширину умножить на высоту). Эту формулу можно рассматривать как произведение площади поверхности одной из граней фигуры на ребро, перпендикулярное этой грани.

Как найти объём 5 класс?

V = а · b · c, где а – длина прямоугольного параллелепипеда. Ответ: объём увеличится в три раза.

Как узнать объём фигуры?

Формула объема.

Фигура	Формула
Параллелепипед. Объем прямоугольного параллелепипеда равен произведению площади основания на высоту.	V= SH= abh
Цилиндр. Объем цилиндра равен произведению площади основания на высоту. Объем цилиндра равен произведению числа пи (3. Как найти объем любой фигуры? Умножьте площадь основания на высоту цилиндра, чтобы найти его объем. Или же просто подставьте значения соответствующих величин в формулу V = πr2h. В нашем примере, когда радиус основания равен 4 см, а высота равна 10 см: V = π4210. Как посчитать объем нестандартной фигуры? V = πr2h, где π ≈ 3,14; r – радиус цилиндра; h – расстояние между двумя метками. Посредством этой формулы вы вычислите объем вытесненной воды, а значит и объем тела. Как найти объем геометрических фигур? V = a · b · h где V – объем прямоугольного параллелепипеда, a – длина, b – ширина, h – высота. Как вычислить объем воды в круглом баке? Как посчитать объем бочки В отличие от способов калибровки емкости, где подсчет объема выполняют в виде реальных измерений количества жидкости путем мерной линейки (согласно показаниям метрштока). V=S*L – формула расчета объема бака цилиндрической формы, где: L — длина тела. S — площадь поперечного сечения резервуара. Как узнать сколько литров осталось в бочке? Измеряем высоту бочки – и умножаем её на полученную площадь дна. Это и есть объём ёмкости. Измеряемые значения переводятся в метры, иначе значение объёма в кубометрах будет нереально большим. Стоит почитать Кто формирует федеральный бюджет? Что такое название муниципалитета? Что такое промышленное предприятие? Какие бывают глаголы несовершенного вида? Для чего нужна функция? Что такое подоходный налог с зарплаты? Что такое энтропия и ее физический смысл? Что такое Мелкопоместное дворянство? Что такое диверсификация инвестиций? Как устроено заземление? Похожие вопросы Что такое трудовая деятельность человека? Кто сорвался с петли декабристы? Сколько живет яйцеклетка во время овуляции? Что такое менеджмент организации? Кто имеет право выдавать наряд на производство работ? Какие субъекты входят в состав Северо Западного федерального округа? Чем отличается страховая сумма и страховая стоимость? Как влияет объем кэш памяти на производительность процессора? Как увеличивается электроотрицательность в группе? Что такое тонкие вопросы и толстые вопросы? © QuestionS 2020-2023

Под плотностью воздуха понимают массу атмосферного газа в единице его объема при определенных условиях. В большинстве расчетов достаточно оперировать величиной равной 1.2249747411202923 или округленно 1,225 кг/м³. Эта величина, называемая стандартной, определена для сухого воздуха при температуре 15 °С на уровне моря (атмосферное давление равно 760 мм. рт. ст). Именно эти значения заданы по умолчанию для данной страницы.

Однако, в ряде случаев необходимо получать более точные значения плотности воздуха, учитывая его влажность и температуру, а также величину атмосферного давления. Чем больше температура воздуха, тем меньше его плотность и, наоборот, при повышении атмосферного давления повышается и плотность воздуха. Недаром в ясную морозную погоду говорят – «густой воздух».

Влажность воздуха обуславливается присутствием в нем молекул воды в парообразном состоянии. Рассматривая влажный воздух как смесь идеальных газов (сухого воздуха с молярной массой М_с.в=29 г/моль и водяного пара с М_в.п=18 г/моль), можно заключить, в силу закона Авогадро, что его плотность будет ниже плотности сухого.

Зависимость плотности воздуха от его влажности, атмосферного давления и температуры описывается следующим выражением:

ρ_вв=(P_в /287,058+P_п /461,495) /T

Здесь:

Константы 287,058 и 461,495 представляют собой, соответственно, газовые постоянные для сухого воздуха и водяного пара, измеряемые в Дж·кг^-1·K^-1

Величина P_п равна произведению относительной влажности φ и парциального давления насыщенного пара P_нас, значение которого в Па можно получить из выражения:

P_нас=6.1078·10^{(7,5T-2048,625)/(T-35,85)+3}

Парциальное давление сухого воздуха определяется как разность:

P_в=B-P_п , где:

B – барометрическое (атмосферное) давление, выраженное в Па

Относительная погрешность описанного метода определения ρ_вв составляет менее 0,2%.