Как найти влагосодержание воздуха

Постараюсь ответить на вопрос наиболее просто и сжато!

что бы определить влагосодержание (абсолютную влажность)г/кг сухого воздуха, надо знать два значения это температуру и относительную влажность воздуха (разностью давлений пренебрегаем, считаем его нормальным – 760 мм рт. ст при 0 гр.С). Эти данные определяем инструментальным методом – термогигрометром (у меня термогигрометр показывает и абсолютную влажность воздуха тоже).

Затем по оси Y находим нашу температуру, скажем 20 гр. С и кривую относительной влажности, основные кривые подписаны (10,20,30,40,50,60,70,80,90,100). Находим нужное нам значение, скажем 50% и в точке пересечения прямо в низ по прямой, где то между 5 и 10 – приблизительно 6 г/кг.

Для более точных вычисления я пользуюсь расчетным методом.

влагосодержание – само слово говорит за себя т.е. это содержание или количество воды в воздухе в данной измеряемой Вами точке Земли. Еще если значение влагосодержания помножить на значение на плотности воздуха, то получим, более нам понятное, значение в граммах на один кубический метр воздуха.

Диаграмма Рамзина или вернее в диаграмму Рамзина добавлены параметры водяного пара до 200 гр. Цельсия.

диаграмма Рамзина

Вла́жность — показатель содержания воды в физических телах или средах. Для измерения влажности используются различные единицы, часто внесистемные.

Общие сведения[править | править код]

Влажность зависит от природы вещества, а в твёрдых телах, кроме того, от степени измельчённости или пористости. Содержание химически связанной, так называемой конституционной воды, например гидроокисей, выделяющейся только при химическом разложении, а также воды кристаллогидратной не входит в понятие влажности.

Единицы измерения и особенности определения понятия «влажность»[править | править код]

• Влажность обычно характеризуется количеством воды в веществе, выраженным в процентах (%) от общей массы влажного вещества (массовая влажность) или её объёма (объёмная влажность).
• Влажность можно характеризовать также влагосодержанием, или абсолютной влажностью — количеством воды, отнесённым к единице массы сухой части материала. Такое определение влажности широко используется для оценки качества древесины.

  Эту величину не всегда можно точно измерить, так как в ряде случаев невозможно удалить всю неконденсированную воду и взвесить предмет до и после этой операции.

• Относительная влажность характеризует содержание влаги по сравнению с максимальным количеством влаги, которое может содержаться в веществе в состоянии термодинамического равновесия. Обычно относительную влажность измеряют в процентах от максимума.

Методы определения[править | править код]

Установление степени влажности многих продуктов, материалов и т. п. имеет важное значение. Только при определённой влажности многие тела (зерно, цемент и др.) являются пригодными для той цели, для которой они предназначены. Жизнедеятельность животных и растительных организмов возможна только в определённых диапазонах температуры и относительной влажности воздуха. Влажность может вносить существенную погрешность в массу предмета. Килограмм сахара или зерна с влажностью 5 % и 10 % будет содержать разное количество сухого сахара или зерна.

Измерение влажности определяется высушиванием влаги и титрованием влаги по Карлу Фишеру. Эти способы являются первичными. Помимо них разработано множество других, которые калибруются по результатам измерений влажности первичными способами и по стандартным образцам влажности.

Влажность воздуха[править | править код]

Влажность воздуха — это величина, характеризующая содержание водяных паров в атмосфере Земли — одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата.

Влажность воздуха в земной атмосфере колеблется в широких пределах. Так, у земной поверхности содержание водяного пара в воздухе составляет в среднем от 0,2 % по объёму в высоких широтах до 2,5 % в тропиках. Упругость пара в полярных широтах зимой меньше 1 мбар (иногда лишь сотые доли мбар) и летом ниже 5 мбар; в тропиках же она возрастает до 30 мбар, а иногда и больше. В субтропических пустынях упругость пара понижена до 5—10 мбар.

Абсолютная влажность воздуха (f) — это количество водяного пара, фактически содержащегося в 1 м³ воздуха. Определяется как отношение массы содержащегося в воздухе водяного пара к объёму влажного воздуха.

Обычно используемая единица абсолютной влажности — грамм на метр кубический, [г/м³]^[1], реже [г/кг]^[2].

Относительная влажность воздуха (φ) — это отношение его текущей абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности при данной температуре. Она также определяется как отношение парциального давления водяного пара в газе к равновесному давлению насыщенного пара.

Относительная влажность обычно выражается в процентах.

Относительная влажность очень высока в экваториальной зоне (среднегодовая до 85 % и более), а также в полярных широтах и зимой внутри материков средних широт. Летом высокой относительной влажностью характеризуются муссонные районы. Низкие значения относительной влажности наблюдаются в субтропических и тропических пустынях и зимой в муссонных районах ( 50 % и ниже).

С высотой влажность быстро убывает. На высоте 1,5-2 км упругость пара в среднем вдвое меньше, чем у земной поверхности. На тропосферу приходится 99 % водяного пара атмосферы. В среднем над каждым квадратным метром земной поверхности в воздухе содержится 28,5 кг водяного пара.

Величины измерения влажности газа[править | править код]

Для обозначения содержащейся в воздухе влаги используются следующие величины:

абсолютная влажность воздуха

масса водяного пара, содержащаяся в единице объёма воздуха, то есть плотность содержащегося в воздухе водяного пара, [г/м³]; в атмосфере колеблется от 0,1-1,0 г/м³ (зимой над материками) до 30 г/м³ и более (в экваториальной зоне)^[3][4];

максимальная влажность воздуха (граница насыщения)^{[источник не указан 2124 дня]}

количество водяного пара, которое может содержаться в воздухе при определённой температуре в термодинамическом равновесии (максимальное значение влажности воздуха при заданной температуре), [г/м³ ]. При повышении температуры воздуха его максимальная влажность увеличивается;

упругость пара, давление пара

парциальное давление, которое оказывает водяной пар, содержащийся в воздухе (давление водяного пара как часть атмосферного давления). Единица измерения — Па.

дефицит влажности

разность между максимально возможным и фактическим давлением водяного пара [Па] (при данных условиях: температуре и давлении воздуха)^[5], то есть между упругостью насыщения и фактической упругостью пара^[6];

относительная влажность воздуха

отношение давления пара к давлению насыщенного пара, то есть абсолютной влажности воздуха к максимальной [% относительной влажности];

точка росы

температура газа, при которой газ насыщается водяным паром °C. Относительная влажность газа при этом составляет 100 %. С дальнейшим притоком водяного пара или при охлаждении воздуха (газа) появляется конденсат. Таким образом, хотя роса и не выпадает при температуре −10 или −50 °C, выпадает изморозь, иней, лёд или снег, точка росы в −10 или −50 °C существует и соответствует 2,361 и 0,063 г воды на 1м³ воздуха или другого газа под давлением одна атмосфера;

удельная влажность

масса водяного пара в граммах на килограмм увлажнённого воздуха [г/кг], то есть отношение масс водяного пара и увлажнённого воздуха^[7];

температура смоченного термометра

температура, при которой газ насыщается водяным паром при постоянной энтальпии воздуха. Относительная влажность газа при этом составляет 100 %, влагосодержание увеличивается, а энтальпия равна начальной.

соотношение компонентов смеси (содержание водяного пара)

масса водяного пара в граммах на килограмм сухого воздуха [г/кг], то есть соотношение масс водяного пара и сухого воздуха.

Эффект[править | править код]

Животные[править | править код]

Влажность является одним из фундаментальных абиотических факторов, который определяет любую среду обитания (тундра, водно-болотные угодья, пустыня и т. д.), и определяет, какие животные и растения могут процветать в данной среде^[8].

Человеческое тело рассеивает тепло посредством потоотделения и его испарения. Тепловая конвекция в окружающий воздух и тепловое излучение являются основными способами передачи тепла от тела. В условиях повышенной влажности скорость испарения пота с кожи уменьшается. Кроме того, если атмосфера такая же теплая, как кожа, во время высокой влажности, кровь, попадающая на поверхность тела, не может рассеивать тепло за счёт теплопроводности воздуха. При таком большом количестве крови, поступающем на внешнюю поверхность тела, меньше крови идёт на активные мышцы, мозг и другие внутренние органы. Раньше наступает снижение физической силы и усталость. Также может возникнуть замедление реакции и умственных способностей, что приводит к тепловому удару или гипертермии.

Люди чувствительны к влажному воздуху, потому что человеческое тело использует испарительное охлаждение в качестве основного механизма для регулирования температуры. В условиях повышенной влажности скорость испарения пота на коже ниже, чем в засушливых условиях. Поскольку люди воспринимают скорость передачи тепла от тела, а не температуру, мы чувствуем себя теплее, когда относительная влажность высокая, а не низкая.

Некоторые люди испытывают трудности с дыханием во влажной среде. Некоторые случаи могут быть связаны с респираторными заболеваниями, такими как астма, в то время как другие могут быть результатом беспокойства. Пациенты часто реагируют на гипервентиляцию, вызывающие, среди прочего, ощущения онемения, обморока и потери концентрации^[9].

Кондиционер снижает дискомфорт, снижая не только температуру, но и влажность. Нагрев холодного наружного воздуха может снизить относительную влажность в помещении до уровня ниже 30 %^[10], приводя к таким болезням, как сухость кожи, потрескавшиеся губы, сухость в глазах и чрезмерная жажда.

Более высокая влажность снижает инфекционность аэрозольного вируса гриппа^[11].

Электроника[править | править код]

Обычные электронные устройства широкого применения рассчитаны на работу только при определённом диапазоне изменения влажности (например, от 5 % до 95 % относительной влажности). При высокой влажности может увеличиваться проводимость некоторых гигроскопичных изоляционных материалов, что может приведет к неисправности или ухудшению параметров. Слишком низкая влажность может придать хрупкость материалам. Особую опасность для электронных устройств, независимо от заявленного диапазона допустимой рабочей влажности представляет выпадение конденсата. Эффект выпадения конденсата наблюдается, например, в виде запотевания стёкол очков при входе человека в очках с холода в тёплое помещение^[12].
Когда электронное устройство перемещается из холодного места (например, гараж, автомобиль, сарай) в теплое влажное место (дом, офис), выпавший конденсат может покрывать печатные платы и другие компоненты, что может нарушить работу устройства при его включении до высыхания конденсата. В высоковольтных устройствах возможно возникновение короткого замыкания приводящему к серьёзному повреждению.

Перед включением электронного оборудования, внесённого в отапливаемое помещение с холода, его требуется выдержать в течение нескольких часов в тепле.

В таких ситуациях и когда необходимо быстро включить электронное оборудование, обдув устройства и особенно его внутренней части тёплым воздухом, например, вентилятором ускоряет прогрев и высыхание конденсата.

Очень низкий уровень влажности способствует накоплению статического электричества, которое может привести к самопроизвольному отключению компьютеров и сбоев исполнения программ при возникновении искровых разрядов. Помимо сбоев электростатические разряды могут вызвать пробой подзатворного диэлектрика в твердотельных устройствах, что приводит к необратимому выходу их из строя, особенно это касается внешней подключаемой памяти (флеш-память). Поэтому в центрах обработки цифровых данных часто контролируют уровень относительной влажности воздуха.

См. также[править | править код]

• Влажность пара

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Усольцев В. А. Измерение влажности воздуха. — Л.: Гидрометеоиздат, 1959.
• Берлинер М. А. Измерения влажности. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Энергия, 1973.

Абсолютная и относительная влажность.

Влажность воздуха – это содержание парообразной воды в атмосфере. Эта характеристика во многом определяет самочувствие многих живых существ, а также влияет на погоду и климатические условия на нашей планете. Для нормальной работы человеческого организма она должна находиться в определённом диапазоне, вне независимости от температуры воздуха. Известны две основных характеристики влажности воздуха – абсолютная и относительная:

Существуют вспомогательные термины для определения влажности. Например, влагосодержание (г/кг), т.е. вес водяных паров на один килограмм воздуха. Или температура «точки росы», когда воздух считается полностью насыщенным, т.е. его относительная влажность равна 100%. В природе и холодильной технике это явление можно наблюдать на поверхностях тел, температура которых меньше температуры точки росы в виде капель воды (конденсата), изморози или инея.

Энтальпия

Также существует такое понятие, как энтальпия. Энтальпия – это свойство тела (вещества), определяющее количество энергии, сохраненной в его молекулярной структуре, которая доступна для преобразования в теплоту при определённой температуре и давлении. Но не всю энергию можно преобразовать в теплоту, т.к. часть внутренней энергии тела остается в веществе для поддержания его молекулярной структуры.

Расчет влажности

Для измерения влажности применяют несложные формулы. Так, абсолютную влажность принято обозначать p и определять как

p = m_{вод. пара} / V_{воздуха}

где m_{вод. пара} – масса водяного пара (г)
V_{воздуха} – объем воздуха (м³), в котором он содержится.

Общепринятое обозначение относительной влажности – φ. Относительную влажность рассчитывают по формуле:

φ = (p/p_н) * 100%

где p и p_н – текущее и максимальное значение абсолютной влажности. Наиболее часто применяется величина относительной влажности, так как на состояние человеческого организма в большей степени влияет не вес влаги в объеме воздуха (абсолютная влажность), а именно относительное содержание воды.

Влажность весьма важна для нормальной жизнедеятельности практически всех живых существ и, в особенности – человека. Ее величина (по опытным данным) должна находиться в пределах от 30 до 65%, вне зависимости от температуры. Например, низкая влажность зимой (по причине малого количества воды в воздухе) приводит к пересыханию у человека всех слизистых оболочек, тем самым увеличивается риск простудных заболеваний. Высокая влажность наоборот, ухудшает процессы терморегуляции и потоотделения через кожные покровы. При этом появляется ощущение духоты. Кроме того, поддержание влажности воздуха является важнейшим фактором:

Расчет энтальпии

Энтальпия это потенциальная энергия, которая содержится в одном килограмме влажного воздуха. Причем при равновесном состоянии газа она не поглощается и не излучается во внешнюю среду. Энтальпия влажного воздуха равна сумме энтальпий составляющих его частей: абсолютно сухого воздуха, а также паров воды. Ее величину рассчитывают по следующей формуле:

I = t + 0,001(2500 +1,93t)d

Где t – температура воздуха (°С), а d – его влагосодержание (г/кг). Энтальпия (кДж/кг) является удельной величиной.

Температура по мокрому термометру

Температура по мокрому (влажному) термометру – это такое ее значение, при котором идет процесс адиабатного (энтальпия постоянна) насыщения воздуха парами воды. Для определения ее конкретного значения используют I – d диаграмму. Вначале на нее наносят точку, соответствующую заданному состоянию воздуха. Затем через эту точку проводят луч адиабаты, пересекая его с линией насыщения (φ = 100%). А уже из точки их пересечения опускают проекцию в виде отрезка с постоянной температурой (изотерма) и получают температуру мокрого термометра.

I – d диаграмма влажного воздуха

I-d диаграмма является основным инструментом для расчетов/построений разных процессов, связанных с изменением состояния воздуха – нагрева, охлаждения, осушения и увлажнения. Ее появление значительно облегчило понимание процессов, происходящих в системах и агрегатах для сжатия воздуха, вентиляции и кондиционирования. Эта диаграмма графически показывает полную взаимозависимость основных параметров (температуры, относительной влажности, влагосодержания, энтальпии и парциального давления паров воды), определяющих тепло-влажностный баланс. Все значения указаны при определенном значении атмосферного давления. Обычно это 98 кПа.

Диаграмма выполнена в системе косоугольных координат, т.е. угол между ее осями составляет 135°. Это способствует увеличению зоны ненасыщенного влажного воздуха (φ = 5 – 99%) и сильно облегчает графическое нанесение происходящих с воздухом процессов. На диаграмме представлены следующие линии:

Ниже кривой φ = 100% воздух полностью насыщен влагой, находящейся в нем в виде жидкости (вода) или твердом (иней, снег, лед) состоянии. Определить состояние воздуха во всех точках диаграммы можно, зная любые два его параметра (из четырех возможных). Графическое построение процесса изменения состояния воздуха значительно облегчается с помощью дополнительно нанесенной круговой диаграммы. На ней под разными углами показаны значения тепло-влажностного отношения ε. Эта величина определяется наклоном луча процесса и рассчитывается как:

ε = Q / W

где Q – теплота (кДж/кг) и W – влага (кг/ч), поглощаемые или выделяемые из воздуха. Значение ε делит всю диаграмму на четыре сектора:

Измерение влажности

Измерительные приборы для определения значений относительной влажности называются гигрометрами. Для замера величины влажности воздуха используют несколько основных методов. Рассмотрим три из них.

Регулирование влажности

Для повышения влажности (увлажнения воздуха) применяют увлажнители. Увлажнители отличаются большим разнообразием, которое определяется способом увлажнения и дизайном. По способу увлажнения увлажнители делятся на: адиабатические (форсуночные) и паровые. В паровых увлажнителях водяной пар образуется при нагреве воды на электродах. Как правило, в быту наиболее часто используются паровые увлажнители. В системах вентиляции и центрального кондиционирования применяются увлажнители как парового, так и форсуночного типа. В промышленных вентиляционных системах увлажнители могут размещаться как непосредственно в самих вентиляционных установках, так и в виде отдельной секции в вентиляционном канале.

Наиболее эффективный метод удаления влаги из воздуха реализуется при помощи осушителей воздуха на базе компрессорных холодильных машин. Они осушают воздух путем конденсации водяных паров на охлажденной поверхности теплообменника испарителя. Причем его температура должна быть ниже «точки росы». Собранная таким способом влага самотеком или с помощью насоса удаляется наружу по дренажной трубе. Существуют осушители различных типов и назначений. По типам осушители делятся на моноблочные и с выносным конденсатором. По назначению осушители делятся на:

Основная задача систем осушения – обеспечивать благоприятное самочувствие находящихся внутри людей и безопасную эксплуатацию конструктивных элементов зданий. Особенно важно поддерживать уровень влажности в помещениях с повышенным выделением влаги, таких как бассейны, аквапарки, банные и SPA-комплексы. Воздух в бассейне имеет повышенную влажность из-за интенсивных процессов испарения воды с поверхности чаши. Поэтому избыток влаги – определяющий фактор при проектировании вентиляции в бассейне. Избыток влаги, а также наличие в воздухе агрессивных сред, как например, соединения хлора оказывают разрушительное воздействия на элементы строительных конструкций и отделку в помещении. Влага конденсируется на них, вызывая появление плесневых грибков или коррозионное разрушение металлических элементов.

По этим причинам рекомендуемая величина относительной влажности воздуха внутри бассейна должна поддерживаться в диапазоне 50 – 60%. Строительные консьтрукции, в частности стены и остекленные поверхности помещения бассейна следует дополнительно защитить от выпадения влаги на них. Это можно реализовать путем подачи на них потока приточного воздуха, причем обязательно в направлении снизу-вверх. Снаружи здание должно иметь слой высокоэффективной тепловой изоляции. Для достижения дополнительных преимуществ настоятельно рекомендуем применять разнообразные осушители воздуха, но только лишь в комбинации с оптимально рассчитанными и подобранными системами вентиляции бассейнов.

В
атмосферном воздухе всегда есть влага
в виде водяного пара. Смесь су­хого
воздуха с водяным паром называется
влажным воздухом. Водяной пар в воздухе
может быть в насыщенном или перегретом
состоянии. Соответст­венно
этому влажный воздух бывает:

1. Насыщенным
   влажным воздухом – смесь сухого воздуха
   с насыщен­ным
   водяным паром.

2. Ненасыщенным
   влажным воздухом – смесь сухого воздуха
   с перегре­тым
   водяным паром.

Температура, до
которой нужно охладить ненасыщенный
влажный воз­дух,
чтобы он стал насыщенным, называется
температурой точки росы. При дальнейшем
охлаждении влажного воздуха происходит
конденсация пара.

Расчет
процессов с влажным воздухом проводится
при условии, что ко­личество сухого
воздуха не изменяется и равно М_в=
const
=
1кг. Переменной величиной
является лишь количество содержащегося
в смеси пара. Поэтому все характеризующие
влажный воздух удельные величины
относятся к 1 кг сухого
воздуха, а не к 1 кг смеси.

Давление влажного
воздуха определяется в виде суммы
парциальных давлений воздуха и водяного
пара

.

Абсолютной
влажностью называется масса пара,
содержащегося в 1 м³
влажного
воздуха. Так как влажный воздух
представляет из себя газовую смесь,
то объем пара в смеси равен объему всей
смеси. Следовательно, абсо­лютная
влажность может быть выражена через
плотность пара ρ_п

в смеси при
своем парциальном давлении р_п

_,

где
М_п
– масса пара.

Для
нахождения состояния влажного воздуха
в части его насыщенности влагой пользуются
понятием влагосодержания. Под
влагосодержанием d
понимается величина отношения массы
пара, содержащегося во влажном воздухе,
к массе сухого воздуха

,
[кг/кг] или [г/кг].

Выведем формулу
для определения влагосодержания через
парциальное давление
пара р_п

и давление влажного воздуха р. Для этого
воспользуемся
уравнениями
состояния для сухого воздуха и водяного
пара, содержащихся в V
м³
влажного воздуха.

;

Разделив почленно
первое уравнение на второе, получим

_.

Учитывая,
что
,
находим

. (а)

Если парциальное
давление водяного пара равно давлению
насыщения

,
то

,

где
d‘
– максимальное влагосодержание, т.е.
максимальное количество пара, которое
может находиться в 1 кг сухого воздуха.

Кроме
абсолютной влажности пользуются еще
понятием относительной влажности. Под
относительной влажностью φ
понимают отношение действительной
абсолютной влажности ненасыщенного
воздуха к максимально воз­можной
абсолютной влажности воздуха при той
же температуре

_.

Относительная
влажность изменяется в пределах от φ=0
(сухой воздух) до φ=
1
(воздух, насыщенный влагой).

Из
уравнения Клапейрона
,


следует,
что

_{. (b)}

Таким образом,
если влажный воздух считать идеальным
газом, то отно­сительная влажность
равна отношению парциального давления
водяного па­ра в нем к максимально
возможному давлению водяного пара при
одинако­вой температуре смеси.

Из
уравнений (а)
и (b)
следует

_.

Отсюда
можно заключить, что при р
=
p_max
относительная влажность за­висит
только от влагосодержания d.

Относительная
влажность и влагосодержание влажного
воздуха могут быть определены с помощью
прибора, называемого психрометром. Он
со­стоит из двух термометров – сухого
и мокрого. Шарик ртути мокрого термо­метра
покрыт слоем ткани, непрерывно смачиваемой
водой. Если влажный воздух, окружающий
термометры, будет ненасыщенным, то с
поверхности материи мокрого термометра
будет испаряться вода, и он покажет
более низ­кую температуру, чем сухой
термометр. Дело в том, что мокрый термометр
показывает температуру t_M
испаряющейся воды, а сухой – температуру

влажного
воздуха t_c.
Зная разность,
по специальным психрометри­ческим
таблицам или по

– диаграмме влажного воздуха, которая
будет рассмотрена ниже, можно определить
ряд характеристик влажного воздуха
(относительную влажность, влагосодержание,
точку росы и др.).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #