Влажный воздух. Параметры влажного воздуха.

Пряжа из мохера купить купить пряжу на бобине мохер домпряжи.рф.

Влажный воздух

Влажный воздух, как мы уже определились, это смесь сухого воздуха с водяным паром, причем смесь эта не находится в состоянии равновесия, т.е. постоянно меняется, и именно эта неравновесность представляет огромную сложность в изучении. Без неё книги о влажном воздухе превратились бы в пару абзацев.

Как и у любого вещества, у влажного воздуха есть основные параметры, определяющие его состояние, и достаточно трех независимых из них, чтобы полностью определить его состояние. Однако, из-за сложности ввиду неравновесности, а также для удобства описания процессов обычно выделяют 6 основных параметров влажного воздуха. Перечислим их:

I-d диаграмма влажного воздуха

Наиболее полное представление о возможных состояниях влажного воздуха с использованием всех шести вышеперечисленных параметров даёт I-d диаграмма влажного воздуха (Диаграмма Рамзина):

Она выполняется для какого-либо определенного давления и на ней изображены изолинии по оставшимся пяти параметрам. Очевидно, что наиболее распространена диаграмма, построенная для давления в одну атмосферу (см. рис. выше). В случае, если необходимо исследовать влажный воздух при различных давлениях, существует соответствующая диаграмма с линиями изобар.

Но мы обратимся к диаграмме Рамзина. Ещё раз особо отметим, что диаграмма построена строго для определенного давления, а потому один из трех независимых параметров уже задан. Это следует помнить всегда!

Параметры влажного воздуха

Но мы, наверное, уже далеко забрались, так и не объяснив, что такое влагосодержание, энтальпия и уж тем более парциальное давление водяного пара. Начнём с простого. Касательно температуры и давления вопросов, я думаю, не возникает.

Влагосодержание

Парциальное давление водяного пара

Вернёмся к влажному воздуху. Он в своём составе имеет водяной пар. Парциальным давлением водяного пара влажного воздуха называется то давление, которое обретет водяной пар в замкнутом объёме, если из этого объема убрать весь сухой воздух. Очевидно, что в воздухе водяного пара совсем мало (об этом нам говорит влагосодержание, которое измеряется величинами порядка 0.005. 0.03 кг/кг), а, значит, при исчезновении сухого воздуха из некого объёма, оставшийся пар будет вполне вольготно себя чувствовать в предоставленном объеме, следовательно, иметь низкое давление. Это означает, что и парциальное давление водяного пара достаточно низко. Действительно, оно измеряется тысячами Паскалей, а ведь атмосферное давление воздуха равно примерно ста тысячам Паскалей. Снова вернемся к поглощаемым каплям.

Относительная влажность

Энтальпия

Процессы изменения параметров влажного воздуха

Выделяют следующие процессы, которые будут рассмотрены в соответствующих статьях:

Источник

Отношение массы водяных паров к объему занятому влажным воздухом это

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

Общие сведения

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»

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.

Методы определения

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 влажности 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

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

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 муссонныерайоны. Низкие значения относительной влажности наблюдаются в субтропических и тропических пустынях и зимой в муссонных районах (до 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

Для обозначения содержащейся в воздухе влаги используются следующие величины:

Источник

Окружающий нас атмосферный воздух является смесью газов. Он практически всегда бывает влажным. Водяные пары, в отличие от других составляющих смеси, могут находиться в воздухе, как в перегретом, так и в насыщенном состоянии. Содержание водяных паров в воздухе изменяется, как в процессе влажностной обработки его в приточных вентиляционных системах и кондиционерах, так и при ассимиляции воздухом выделений влаги в помещении. Сухая часть влажного воздуха обычно содержит (по объёму): около 75% азота, 21% кислорода, 0,03% углекислоты и незначительное количество инертных газов- аргон, неон, гелий, ксенон, криптон), водорода, озона и других. Указанные компоненты газовой смеси воздуха составляют его сухую часть, прочая часть воздушной массы это водяные пары.

Воздух рассматривается как *смесь идеальных газов*, что позволяет использовать законы термодинамики для получения расчётных формул.

Согласно закону Дальтона, каждый газ смеси, составляющий воздух, занимает свой объём, имеет своё парциальное давление

и имеет одинаковую температуру с другими газами этой смеси.

h2. Внимание! Важное определение:

*_Сумма парциальных давлений каждого из составляющих смеси равна полному барометрическому давлению воздуха._*

Рассмотрим понятие, что такое *_парциальное давление_*?

*_Парциальное давление_ – это давление, которое имел бы газ, входящий в состав этой смеси, если бы он находился в том же количестве, в том же объёме и при той же температуре, что и в смеси.*

В расчётах вентиляции влажный воздух мы рассматриваем как бинарную смесь, т.е. смесь двух газов, которая состоит из водяных паров и сухой части воздуха. Сухую часть воздуха мы условно принимаем однородным газом.

Таким образом, *_барометрическое давление_ равно сумме парциальных давлений сухого воздуха* *_P_с.в._* *и водяного пара* *_P_п_*, т.е.,

При обычных условиях в помещении, когда давление водяного пара *_Р_п_* приблизительно равно 15 мм. рт. ст., доля второго члена *_P_с.в._* в формуле барометрического давления, учитывающая разницу плотности влажного и сухого воздуха, при прочих равных условиях составляет всего 0,75% величины плотности сухого воздуха *_ρ_с.в._*. Поэтому в наших инженерных расчётах считается, что

При изменении влажности воздуха в вентиляционных процессах масса его сухой части остаётся неизменной. Исходя из этого, принято относить массу водяных паров, содержащихся в воздухе, к _1 кг._ сухой части воздуха.

Перейдём непосредственно к тем физическим величинам, которые определяют параметры влажного воздуха. Именно совокупность этих параметров определяет состояние влажного воздуха:

+*_1. температура воздуха t_возд, далее t_в_*+

это величина, характеризующая _степень нагретости тела_. Она представляет собой меру средней кинетической энергии поступательного движения молекул. В настоящее время используется температурная шкала Цельсия и термодинамическая шкала температур Кельвина, которая основана на втором законе термодинамики. Между температурами, выраженными в градусах Кельвина и градусах Цельсия, имеется соотношение, а именно:

p=. *_T, K = 273,15 + t °C_*

Важно отметить, что параметром состояния является абсолютная температура, выраженная в Кельвинах, но градус абсолютной шкалы численно равен градусу Цельсия, т.е.

+*_2. абсолютная влажность воздуха или влагосодержание d._*+

Влажность воздуха характеризуется массой содержащегося в нём водяного пара. *Массу водяного пара в граммах, приходящегося на 1 кг сухой части влажного воздуха, называют _влагосодержанием воздуха d, г/кг._*

Величина *_d_* равна:

p= (Величина d)

где: *_B_* – барометрическое давление, равное сумме парциальных давлений сухого воздуха.
*_P_с.в._* и водяного пара *_P_п_*;
*_P_п_* – парциальное давление водяного пара в ненасыщенном влажном воздухе.

Влагосодержание воздуха может быть различным, однако его максимальная величина при данной температуре строго определена полным насыщением воздуха водяными парами. В связи с этим, для характеристики степени увлажнённости пользуются показателем *_относительной влажности воздуха φ._*

Величина *_φ_* равна отношению парциального давления водяного пара в ненасыщенном влажном воздухе *_P_п._* к парциальному давлению водяного пара в насыщенном влажном воздухе *_P_н.п._* при одной и той же температуре и барометрическом давлении, т.е.,

p= (Величина φ)

При относительной влажности 100% воздух полностью насыщен водяными парами, и его называют *_насыщенным влажным воздухом_*, а водяные пары, содержащиеся в этом воздухе, находятся в насыщенном состоянии.

Пользуясь понятием относительной влажности *_φ_*, влагосодержание воздуха можно определить как

p= (Влагосодержание воздуха)

+*_4. теплоёмкость сухого воздуха С_с.в.._*+

Для вентиляционных процессов диапазон температур это величина постоянная и равна

+*_5. теплоёмкость водяного пара С_п._*+

В обычных для вентиляционных процессов в диапазоне температур эту величину можно считать постоянной и равной

*Здесь и далее теплоёмкости рассматриваются применительно к 1 кг сухой части воздуха и поэтому являются удельными величинами.*

+*_6. теплосодержание (энтальпия) 1 кг сухого воздуха_*+ равно:

где: *_t_* – температура воздуха, в °C.

Энтальпию сухого воздуха *_J_с.в._* при *_t = 0°C_* принимают равной 0.

+*_7. удельная теплота парообразования r_*+ для воды при _t = 0°C_ равна _2500 кДж/кг_.

+*_8. теплосодержание (энтальпия) водяного пара J_п_*+ в воздухе при произвольной температуре t, составляет

+*_9. энтальпия влажного воздуха J_*+ складывается из энтальпии сухой его части и энтальпии водяного пара.

Энтальпия *_J_* влажного воздуха, отнесённая к _1 кг_ сухой части влажного воздуха, в _кДж/кг_, при произвольной температуре _t_ и произвольном влагосодержании _d_, равна:

p= (Энтальпия J влажного воздуха, отнесённая к 1 кг сухой части влажного воздуха)

где: _1,005_ – _C_с.в. теплоёмкость сухого воздуха, _кДж/(кг×°С)_;
_2500_ – _r_ удельная теплота парообразования, _кДж/(кг×°С)_;
_1,8_ – _C_п_ теплоёмкость водяного пара, _кДж/(кг×°С)_.

Если воздух передаёт *явное тепло*, он нагревается, т.е. его температура повышается. При нагревании влажного воздуха энтальпия изменяется в результате изменения температуры сухой части воздуха и водяных паров. При поступлении в воздух водяных паров с той же температурой от внешних источников (изотермическое увлажнение паром), ему передаётся *скрытая теплота* парообразования. Энтальпия влажного воздуха при этом также возрастает, потому что к энтальпии сухой части воздуха прибавляется энтальпия водяного пара. Температура воздуха при этом почти не меняется, что и послужило причиной введения этого термина — скрытая теплота.

*_В общем случае, энтальпия влажного воздуха состоит из явной и скрытой теплоты, поэтому энтальпию иногда называют полной теплотой._*

Для дальнейших расчётов систем вентиляции и кондиционирования нам потребуются следующие основные параметры влажного воздуха:

* температура *_t_в_*, *_°С_*;
* влагосодержание *_d_в_*, *_г/кг_*;
* относительная влажность *_φ_в_*, *_%_*;
* теплосодержание *_J_в_*, *_кДж/кг_*;
* концентрация вредных примесей *_С_*, *_мг/м 3 _*;
* скорость движения *_V_в_*, *_м/сек._*

Источник

ПАРАМЕТРЫ ВОЗДУХА

ТЕМПЕРАТУРА
. Измеряется как в Кельвинах (К), так и в градусах Цельсия (°С). Размер градуса Цельсия и размер кельвина один и тот же для разности температур. Соотношение между температурами:

где t — температура, °С, T — температура, K.

ДАВЛЕНИЕ
. Давление влажного воздуха p и его составляющих измеряется в Па (Паскаль) и кратных единицах (кПа, ГПа, МПа).

Барометрическое давление влажного воздуха p_б равно сумме парциальных давлений сухого воздуха p_в и водяного пара p_п :

ПЛОТНОСТЬ
. Плотность влажного воздуха ρ, кг/м3, представляет собой отношение массы воздушно-паровой смеси к объему этой смеси:

Плотность влажного воздуха может определяться по формуле

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА
. Содержание в воздухе водяного пара. характеризуется двумя величинами: абсолютной и относительной влажностью.

Парциальное давление водяного пара в насыщенном влажном воздухе может быть определено из выражения

где t_в.н. — температура насыщенного влажного воздуха, °С.

ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ
. Влагосодержание влажного воздуха d представляет собой отношение массы водяного пара M_п во влажном воздухе к массе сухой части влажного воздуха M_в :

Влагосодержание влажного воздуха, г/кг, может быть выражено через давление влажного воздуха и его составляющих и относительную влажность:

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ
. Удельная теплоемкость влажного воздуха c, кДж/(кг * °С) — это количество теплоты, требуемой для нагрева 1 кг смеси сухого воздуха и водяных паров на 10 и отнесенное к 1 кг сухой части воздуха:

где c_в — средняя удельная теплоемкость сухого воздуха, принимаемая в интервале температур 0-1000С равной 1,005 кДж/(кг * °С); с_п — средняя удельная теплоемкость водяного пара, равная 1,8 кДж/(кг * °C). Для практических расчетов при проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха допускается применять удельную теплоемкость влажного воздуха с = 1,0056 кДж/(кг * °C) (при температуре 0°С и барометрическом давлении 1013,3 ГПа)

УДЕЛЬНАЯ ЭНТАЛЬПИЯ
. Удельная энтальпия влажного воздуха — это энтальпия I, кДж, отнесенная к 1 кг массы сухого воздуха:

I = 1,005t + (2500 + 1,8068t) d / 1000,
или I = ct + 2.5d

КОЭФФИЦИЕНТ ОБЪЕМНОГО РАСШИРЕНИЯ
. Температурный коэффициент объемного расширения

ПАРАМЕТРЫ СМЕСИ
.

Температура смеси воздуха

Влагосодержание смеси воздуха

Удельная энтальпия смеси воздуха

где M₁, M₂ — массы смешиваемого воздуха

КЛАССЫ ФИЛЬТРОВ

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ КАЛОРИФЕРА

СТАНДАРТЫ И НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

СНиП 2.01.01-82 — Строительная климатология и геофизика

Информация о климатических условиях конкретных территорий.

СНиП 2.04.05-91* — Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха

Настоящие строительные нормы следует соблюдать при проектировании отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях зданий и сооружений (далее — зданий). При проектировании следует также соблюдать требования по отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха СНиП соответствующих зданий и помещений, а также ведомственных нормативов и других нормативных документов, утвержденных и согласованных с Госстроем России.

СНиП 2.01.02-85* — Противопожарные нормы

Настоящие нормы должны соблюдаться при разработке проектов зданий и сооружений.

Настоящие нормы устанавливают пожарно-техническую классификацию зданий и сооружений, их элементов, строительных конструкций, материалов, а также общие противопожарные требования к конструктивным и планировочным решениям помещений, зданий и сооружений различного назначения.

Настоящие нормы дополняются и уточняются противопожарными требованиями, изложенными в СНиП части 2 и в других нормативных документах, утвержденных или согласованных Госстроем.

СНиП II-3-79* — Строительная теплотехника

Настоящие нормы строительной теплотехники должны соблюдаться при проектировании ограждающих конструкций (наружных и внутренних стен, перегородок, покрытий, чердачных и междуэтажных перекрытий, полов, заполнений проемов: окон, фонарей, дверей, ворот) новых и реконструируемых зданий и сооружений различного назначения (жилых, общественных, производственных и вспомогательных промышленных предприятий, сельскохозяйственных и складских, с нормируемыми температурой или температурой и относительной влажностью внутреннего воздуха).

СНиП II-12-77 — Защита от шума

Настоящие нормы и правила должны соблюдаться при проектировании защиты от шума для обеспечения допустимых уровней звукового давления и уровней звука в помещениях на рабочих местах в производственных и вспомогательных зданиях и на площадках промышленных предприятий, в помещениях жилых и общественных зданий, а также на селитебной территории городов и других населенных пунктов.

СНиП 2.08.01-89* — Жилые здания

Настоящие нормы и правила не распространяются на проектирование инвентарных и мобильных зданий.

СНиП 2.08.02-89* — Общественные здания и сооружения

Настоящие нормы и правила распространяются на проектирование общественных зданий (высотой до 16 этажей включительно) и сооружений, а также помещений общественного назначения, встроенных в жилые здания. При проектировании помещений общественного назначения, встроенных в жилые здания, следует дополнительно руководствоваться СНиП 2.08.01-89* (Жилые здания).

СНиП 2.09.04-87* — Административные и бытовые здания

Настоящие нормы распространяются на проектирование административных и бытовых зданий высотой до 16 этажей включительно и помещений предприятий. Настоящие нормы не распространяются на проектирование административных зданий и помещений общественного назначения.

При проектировании зданий, перестраиваемых в связи с расширением, реконструкцией или техническим перевооружением предприятий, допускаются отступления от настоящих норм в части геометрических параметров.

СНиП 2.09.02-85* — Производственные здания

Настоящие нормы распространяются на проектирование производственных зданий и помещений. Настоящие нормы не распространяются на проектирование зданий и помещений для производства и хранения взрывчатых веществ и средств взрывания, подземных и мобильных (инвентарных) зданий.

СНиП 111-28-75 — Правила производства и приемки работ

Пусковые испытания смонтированных систем вентиляции и кондиционирования проводятся в соответствии с требованиями СНиП 111-28-75 «Правила производства и приемки работ» после механического опробования вентиляционного и связанного с ним энергетического оборудования. Целью пусковых испытаний и регулировки систем вентиляции и кондиционирования является установление соответствия параметров их работы проектным и нормативным показателям.

До начала испытаний установки вентиляции и кондиционирования должны непрерывно и исправно проработать в течение 7 часов.

При пусковых испытаниях должны быть произведены:

ТАБЛИЦА ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Группа компаний ИНРОСТ

Источник