Что такое абсолютная влажность воздуха относительная влажность воздуха

Увлажнение воздуха: основные понятия

Air humidification: basic concepts

N. Kondrashin, engineer

Keywords: absolute humidity, relative humidity, psychrometric diagram, adiabatic air humidification, isothermal humidification

In the practice of designing and setting up ventilation and air conditioning systems and cold centers for buildings for various purposes, knowledge of the theoretical and practical foundations of issues related to air humidity is required. We bring to the attention of our readers an article on the basics of this section of air conditioning. The topic is supposed to be developed in the next issue of the magazine.

В практике проектирования и наладки систем вентиляции и кондиционирования воздуха и хладоцентров зданий различного назначения необходимы знания теоретических и практических основ вопросов, касающихся влажности воздуха. Предлагаем вниманию читателей статью об основах данного раздела кондиционирования воздуха. Развить тему предполагается в следующем номере журнала.

Увлажнение воздуха: основные понятия

В практике проектирования и наладки систем вентиляции и кондиционирования воздуха зданий различного назначения необходимо знание вопросов, относящихся к учету влажности воздуха. В 2004 году творческий коллектив НП «АВОК» в составе М. Г. Тарабанова, В. Д. Коркина и В. Ф. Сергеева разработал справочное пособие «Влажный воздух», которое стало первой в отечественной практике попыткой систематизировать определения и расчетные зависимости основных параметров влажного воздуха и привести их в соответствие с международными стандартами. В 2012 году издательство «АВОК-ПРЕСС» выпустило книгу М. Г. Тарабанова «Кондиционирование воздуха», в которой много внимания уделено i-d-диаграмме влажного воздуха. Данной теме посвящен и ряд публикаций в журнале «АВОК». Однако, вопросы, относящиеся к учету влажности воздуха, по-прежнему требуют пристального внимания специалистов. Предлагаем вниманию читателей статью об основах раздела «Влажный воздух». Развить тему предполагается в следующем номере журнала.

Абсолютная и относительная влажность

Влажность воздуха характеризуют два основных параметра – абсолютная и относительная влажность. При разных температурах воздух может поглощать разное количество влаги: чем выше температура, тем больше влаги может содержаться в воздухе. Абсолютная влажность описывает точное количество влаги, содержащейся в воздухе в граммах воды на килограмм воздуха. Относительная влажность показывает, какое количество влаги относительно максимально возможного для этой температуры содержится в воздухе. Поэтому летом при температуре +25 °C и относительной влажности 30 % в воздухе присутствует значительно больше влаги, чем зимой при температуре –5 °C и относительной влажности 80 %. Нагревание воздуха приводит к уменьшению его относительной влажности, при этом значение абсолютной влажности остается тем же самым.

Для каждого значения давления существует определенная точка, при которой воздух становится неспособным поглотить большее количество влаги. Эта температура называется температурой насыщения, или точкой росы. Если понизить температуру воздуха ниже точки росы, из воздуха начинает выпадать конденсат. Предположим, что у нас есть закрытый сосуд, температура воздуха в котором составляет +20 °C. Абсолютная влажность этого воздуха составляет 10 г/кг, а относительная влажность – 70 %. На основе этих данных можно определить по психрометрической диаграмме, что при снижении температуры воздуха на 6 °C или повышении абсолютной влажности на 5 г/кг воздух достигнет точки росы, а стенки сосуда с внутренней стороны запотеют – на них появится конденсат.

Психрометрическая диаграмма (диаграмма Молье)

Линии, соответствующие постоянному значению удельной энтальпии h, проходят слева направо и сверху вниз. Линии, обозначающие постоянное влагосодержание x, располагаются вертикально. Горизонтальная ось, на которую нанесены значения влагосодержания х, не проходит через начало координат – так диаграмма становится более наглядной. В качестве второй оси абсцисс можно использовать кривую парциального давления водяного пара, которое зависит только от влагосодержания x и давления воздуха p. На проходящие под наклоном вниз линии нанесены значения удельной энтальпии h. На диаграмме также показаны кривые относительной влажности. Чтобы определять изменения параметров было проще, на диаграмму могут быть нанесены дополнительные линии (Δh/Δx), например для отслеживания изменений при паровом увлажнении воздуха. Изотермы проходят в области ненасыщенного воздуха с небольшим наклоном. После точки насыщения (относительная влажность = 1) линии направлены вниз, поскольку при достижении максимального паросодержания дополнительная вода может присутствовать в воздухе только в жидкой фазе в виде небольших капель (тумана). В зоне тумана изотерма отличается от проходящей через точку насыщения изоэнтальпы (линии постоянной энтальпии) только на небольшое значение энтальпии, вносимое влагой в виде тумана. В области ненасыщенного воздуха проходят кривые постоянной относительной влажности, равномерно разделенные соответствующими изотермами в диапазоне от 0 до 1. На диаграмме видно, что относительная влажность всегда снижается при нагревании воздуха, если влагосодержание x при этом остается постоянным.

Нагрев при постоянной абсолютной влажности

Нагрев воздуха осуществляется при сохранении количества содержащегося в нем водяного пара. При этом энтальпия воздуха увеличивается, а относительная влажность воздуха снижается (именно это имеют в виду, когда говорят «отопление сушит воздух»). В российских условиях нагрев воздуха – обязательная функция большинства вентиляционных агрегатов, поэтому в течение всего отопительного сезона вентиляционные установки подают в помещения свежий воздух с комфортной температурой, но низкой относительной влажностью.

Адиабатическое увлажнение воздуха (распыление или испарение воды)

Если распыление или испарение воды осуществляется без подвода тепла, то затрачиваемая на испарение энергия забирается из окружающего воздуха, и воздух охлаждается. Так как процесс охлаждения проходит в адиабатических условиях, т. е. без потерь тепла и подвода его извне, он называется адиабатическим охлаждением. На психрометрической диаграмме точное направление, в котором происходит процесс охлаждения во время увлажнения, может быть определено на основе характеристики (Δh/(Δx. Расчет характеристики (Δh/(Δx: (Δh = изменение энтальпии, кДж/кг; (Δx = изменение влагосодержания, г/кг.

Принцип адиабатического увлажнения используют системы увлажнения различных типов: ультразвуковые, оросительные (сотовые), форсуночные низкого и высокого давления. Системы различных типов имеют свои особенности и ограничения для применения.

Изотермическое увлажнение (увлажнение с помощью пара)

Если увлажнение воздуха осуществляется паром, то температура, как правило, остается неизменной, поскольку водяной пар не обменивается энергией с воздухом – подведения теплоты для испарения воды уже не требуется. Расчет характеристики (Δh/(Δx выполняется так же, как и в предыдущем случае.

Изотермическое увлажнение воздуха на практике осуществляется в паровых увлажнителях (парогенераторах) с электродным или резистивным нагревом воды. Выбор технологии нагрева в основном зависит от параметров используемой воды.

Увлажнение воздуха: зачем оно нужно?

Большинство людей чувствует себя наиболее комфортно при температуре от +20 до +22 °C и относительной влажности от 40 до 60 %. Если значение относительной влажности опускается ниже 30 %, как это случается в отопительный сезон, начинаются проблемы: сухой воздух стремится поглотить как можно больше влаги, которую он забирает из окружающей среды, в том числе и из находящихся в ней людей. В результате может появиться кожный зуд, жжение в глазах, головная боль и общая усталость – так проявляется обезвоживание.

Сухой воздух вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, нарушая их нормальную работу. В результате пыли и болезнетворным микроорганизмам становится проще проникнуть через естественный защитный барьер, что приводит к нарушению нормального функционирования органов дыхания и повышению риска вирусных заболеваний. По данным научных исследований, чтобы снизить риск заражения и вероятность проявления болезненных симптомов до минимально возможного уровня, следует поддерживать влажность воздуха на уровне 40–60 %. Кроме того, падение уровня относительной влажности ниже 35 % приводит к пересыханию одежды, ковров, мебели и других находящихся в помещении предметов, а это способствует усиленному образованию пыли. В сухом воздухе все виды пластиков накапливают электрический заряд, который притягивает еще больше частиц пыли.

Влажность гигроскопичных материалов стремится к равновесию с влажностью окружающего воздуха: после прекращения увлажнения предметы интерьера в помещениях начнут отдавать влагу обратно воздуху. Если в помещении находятся произведения искусства, музыкальные инструменты, мебель или паркет из ценных пород дерева, такое колебание влажности может привести к их растрескиванию и порче, поэтому необходимо не только создать правильную влажность, но и автоматически поддерживать ее, чтобы ни колебания температуры, ни изменения влажности наружного воздуха не могли повлиять на изменение влажности в помещении.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Источник

Физика увлажнения

Что такое абсолютная и относительная влажность?

Влажность воздуха – достаточно широкое понятие, под которым принято рассматривать максимально допустимое насыщение воздуха влагой. Абсолютная влажность подразумевает определенное количество (грамм) водяного пара в 1 м3 воздушных масс. Учитывая тот факт, что абсолютная влажность не позволяет получить полноценную «картину» всего происходящего, чаще всего используют относительную.
Влажность воздушных потоков зависит от нескольких факторов:
• климатический пояс;
• давление в атмосфере;
• сезон;
• погодные условия.
Абсолютная и относительная влажность – это два взаимосвязанных межу собой понятия. При этом относительная способна продемонстрировать определенное соотношение между номинальными массами влаги в 1 единице объема воздуха, а также той величиной, при которой происходит образование конденсата.
Чтобы разобраться более детально со всеми особенностями, потребуется рассмотреть конкретный пример: при температуре воздуха в +22 градуса абсолютная влажность составляет 19,4 г/м3. Это означает, что в каждом 1 м3 содержится порядка 19,4 г водяного пара. Когда в единице объема будет находиться только 11 г пара, тогда относительная влажность будет составлять порядка 57%.
Важно помнить о том, что относительная влажность принадлежит к величине, которая напрямую связана с тем, насколько сильно воздух в закрытом помещении насыщен влагой (из 100%).

Особенности абсолютной влажности воздушных масс

Абсолютная влажность указывает на плотность водяного пара. Если рассматривать данную величину в составе формулы, она обозначается, как ρ. В справочных таблицах часто используют следующее значение: [ρ]= 1 кг/1 м3.
Второе название абсолютной влажности – показатели плотности воздушного пара в потоках воздуха. Причем в условиях одинаковых температурных показателей воздух может поглощать определенное количество пара, достигая необходимого насыщения. В таком случае следует говорить о влагоемкости.
Такая величина, как влагоемкость, может постепенно увеличиваться вместе с повышением температуры. Отношение абсолютной влажности при конкретной температуре к влагоемкости называют относительной влажностью.

Особенности относительной влажности воздушных масс

Относительная влажность при проведении всевозможных расчетов в формулах обозначают, как ϕ. В результате формула выглядит следующим образом: ϕ= ρ/ρ0⋅100%. Для того чтобы определить данную величину, потребуется учесть отношение абсолютной влажности воздушных масс ρ к плотности ρ0 насыщенного водяного пара при одинаковых температурных показателях.
Исходя из полученной формулы, можно сделать весьма логический вывод: при увеличении абсолютной влажности (водяного пара) увеличивается и относительная влажность (показатели приближаются к 100%). Поэтому пар можно называть насыщенным только в условиях 100% относительной влажности воздушных потоков.
Довольно часто в зимний период при проветривании жилых отапливаемых комнат владельцы квартир, домов могли заметить, как окна быстро запотевали. Как только воздух охлаждается до определенных температурных показателей, водяной пар становится максимально насыщенным. Поэтому появляется туман, роса и другие виды выброса конденсата.
Определить температуру и относительную влажность можно с помощью специального прибора под названием психрометр, конструктивно состоящий из двух полноценных термометров.

Как контролировать уровень влажности в помещении?

Для поддержания оптимальных показателей относительной влажности, необходимо воспользоваться наиболее удобными методами, способами ее измерения. Самым простым способом считается применением соответствующего прибора – влагомера или же гигрометра.
Все гигрометры для измерения относительной влажности классифицируются по нескольким критериям:
• по принципу работы;
• по точности полученных результатов (измерений);
• по цене, что зависит от компании-производителя и функционала.
Качественными называются приборы, погрешность которых не превышает 1%. Все остальные модели относятся к списку малоэффективных.
Чтобы измерить влажность в помещении, можно выбрать один из трех популярных видов гигрометров:
1. Волосяной тип – волос меняет свою длину при изменении уровня влажности в потоках воздуха.
2. Конденсационный тип – конструктивно прибор состоит из колбы, трубки, основного сосуда.
3. Психрометрический тип – представляет собой два термометра, которые фиксируются на специальном держателе.
При отсутствии таких устройств владельцы квартир и домов прибегают к различным подручным методам измерения влажности, которые считаются менее точными.

Как увлажнить сухие воздушные массы?

Изменить влажность воздуха в закрытых помещениях можно с помощью всевозможных увлажнителей. Несмотря на то, что такие приборы можно эксплуатировать на протяжении всего года, максимальную эффективность отмечают именно в зимний период, когда включается система отопления. В этот период влажность воздушных масс уменьшается до катастрофически низкой отметки, что негативно сказывается на здоровье всех членов семьи, комнатных растений, на состоянии деревянной мебели.
«Отрегулировать» влажность воздуха можно с помощью:
• Традиционный увлажнитель с фильтром.
• Мойка воздуха, работающая по принципу холодного испарения.
• Паровых моделей.
• Ультразвуковых моделей.
Оптимальная влажность в помещении должна варьироваться в пределах 40-60%.
Учитывая абсолютную и относительную влажность в разные сезоны, можно понять, при каких показателях человек чувствует себя максимально комфортно. И если регулировать влажность на улице мы не можем, то контролировать уровень влажности в собственном жилище достаточно просто. Для этого потребуется определиться с наиболее удобным и практичным увлажнителем, который может быть дополнен различными вспомогательными функциями и возможностями.

В таблице ниже и на графике справа представлены данные, показывающие зависимость абсолютной влажности воздуха от его температуры.

Источник

Молекулярная физика. Влажность воздуха.

Влажность воздуха — это содержание в воздухе водяного пара.

Окружающий нас атмосферный воздух вследствие непрерывного испарения воды с поверхности океанов, морей, водоемов, влажной почвы и растений всегда содержит в себе водяные пары. Чем больше водяных паров находится в определенном объеме воздуха, тем ближе пар к состоянию насыщения. С другой стороны, чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров требуется для его насыщения.

В зависимости от количества водяных паров, находящихся при данной температуре в атмосфере, воздух бывает различной степени влажности.

Количественная оценка влажности.

Для того чтобы количественно оценить влажность воздуха, пользуются, в частности, поняти­ями абсолю­тной и относительной влажности.

Относительная влажность воздуха φ — это отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ₀ насыщенного пара при той же температуре. Относительную влажность выражают в процентах:

.

Концентрация пара связана с давлением (p₀ = nkT), поэтому относительную влажность можно определить как процентное отношение парциального давления p пара в воздухе к давлению p₀ насыщенного пара при той же температуре:

.

Под парциальным давлением понимают давление водяного пара, которое он производил бы, если бы все другие газы в атмосферном воздухе отсутствовали.

Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре находящийся в нем пар мож­но довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнет конденсироваться в виде росы.

Источник

Влажность воздуха

Относительная влажность — отношение парциального давления паров воды в газе (в первую очередь, в воздухе) к равновесному давлению насыщенных паров при данной температуре.

Содержание

Абсолютная влажность

Абсолютная влажность — количество влаги (в граммах), содержащейся в одном кубическом метре воздуха. Из-за малой величины обычно измеряют в г/м3. Но в связи с тем, что при определенной температуре воздуха в воздухе может максимально содержаться только определенное количество влаги (с увеличением температуры это максимально возможное количество влаги увеличивается, с уменьшением температуры воздуха максимальное возможное количество влаги уменьшается) ввели понятие Относительной влажности.

Относи́тельная вла́жность

Эквивалентное определение — отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной при данной температуре. Измеряется в процентах и определяется по формуле:

где: — относительная влажность рассматриваемой смеси (воздуха); — парциальное давление паров воды в смеси; — равновесное давление насыщенного пара.

Давление насыщенных паров воды сильно растёт при увеличении температуры (см. график). Поэтому при изобарическом (то есть, при постоянном давлении) охлаждении воздуха с постоянной концентрацией пара наступает момент (точка росы), когда пар насыщается. При этом «лишний» пар конденсируется в виде тумана или кристалликов льда. Процессы насыщения и конденсации водяного пара играют огромную роль в физике атмосферы: процессы образования облаков и образование атмосферных фронтов в значительной части определяются процессами насыщения и конденсации, теплота, выделяющаяся при конденсации атмосферного водяного пара обеспечивает энергетический механизм возникновения и развития тропических циклонов (ураганов).

Оценка относительной влажности

Относительная влажность водно-воздушной смеси может быть оценена, если известны её температура (T) и температура точки росы (T_d). Когда T и T_d выражены в градусах Цельсия, тогда истинно выражение:

[1]

где парциальное давление водного пара в смеси оценено e_p :

и влажное давление пара воды в смеси при температуре оценено e_s :

Перенасыщенный водяной пар

В отсутствие центров конденсации при снижении температуры возможно образование пересыщенного состояния, т. е. относительная влажность становится более 100 %. В качестве центров конденсации могут выступать ионы или частицы аэрозолей, именно на конденсации пересыщенного пара на ионах, образующихся при прохождении заряженной частицы в таком паре основан принцип действия камеры Вильсона и диффузионных камер: капельки воды, конденсирующиеся на образовавшихся ионах образуют видимый след (трек) заряженной частицы.

Другим примером конденсации перенасыщенного водяного пара являются инверсионные следы самолётов, возникающие при конденсации пересыщенного водяного пара на частицах сажи выхлопа двигателей.

Средства и методы контроля

Значение

Влажность воздуха в помещении можно изменять.

Для повышения влажности применяются увлажнители.

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Влажность воздуха» в других словарях:

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА — оказывает большое влияние на организм человека. Сырость помещения вредна для здоровья, вызывает порчу вещей и продуктов. В излишне сухом помещении человек также чувствует себя нехорошо: у него пересыхают слизистые оболочки дыхательных лутей,… … Краткая энциклопедия домашнего хозяйства

Влажность воздуха — количество водяного пара в воздухе, оказывающее позитивное или негативное влияние на среду. Удельная влажность воздуха выражается отношением массы водяного пара в единице объема воздуха ко всей массе воздуха (г/кг); абсолютная влажность воздуха… … Экологический словарь

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА — содержание водяного пара в воздухе; одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. Количественно влажность воздуха может определяться упругостью водяного пара, абсолютной влажностью, относительной влажностью, дефицитом влажности,… … Большой Энциклопедический словарь

Влажность воздуха — содержание в воздухе водяного пара. В. в. одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. Характеризуется рядом величин: абсолютной В. в. отношением массы водяного пара к объёму воздуха (г/м2); упругостью, или парциальным давлением… … Энциклопедия техники

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА — (Humidity) содержание водяного пара в воздухе. Для характеристики В. В. пользуются следующими величинами: абсолютная В. упругость водяных паров (в мм ртутного столба) в числовом выражении, случайно почти совпадающая с количеством пара в граммах… … Морской словарь

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА — содержание водяного пара в (см.); одна из наиболее важных характеристик погоды, климата, различных хранилищ и музеев, имеет большое значение в некоторых технологических процессах. Различают: абсолютную В. в. отношение массы водяного пара,… … Большая политехническая энциклопедия

Влажность воздуха — Естественно изменяющиеся значения относительной и абсолютной влажности воздуха в сочетании с изменяющейся при этом его температурой. Источник: ГОСТ 15150 69 EdwART. Словарь терминов и определений по средствам охранной и пожарной защиты, 2010 … Словарь черезвычайных ситуаций

влажность воздуха — Естественно изменяющиеся значения относительной и абсолютной влажности воздуха в сочетании с изменяющейся при этом его температурой. [ГОСТ 15150 69] Тематики внешние воздействующие факторыусловия хранения и транспортированияэксплуатация… … Справочник технического переводчика

Влажность воздуха — – естественно изменяющиеся значения относительной и абсолютной влажности воздуха в сочетании с изменяющейся при этом его температурой. [ГОСТ 15150 69] Рубрика термина: Общие термины Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Влажность воздуха — содержание в воздухе водяного пара (влагосодержание) … Российская энциклопедия по охране труда

влажность воздуха — Содержание водяного пара в воздухе … Словарь по географии

Источник