1.5 Основні параметри вологого повітря – УКЦ

Навколишнє атмосферне повітря є сумішшю газів. Він завжди буває вологим. Водяні пари, на відміну інших складових суміші, можуть бути у повітрі, як у перегрітому, і у насиченому стані. Зміст водяної пари в повітрі змінюється, як у процесі вологості його в припливних вентиляційних системах і кондиціонерах, так і при асиміляції повітрям виділень вологи в приміщенні. Суха частина вологого повітря зазвичай містить (за обсягом): близько 75% азоту, 21% кисню, 0,03% вуглекислоти та незначну кількість інертних газів-аргон, неон, гелій, ксенон, криптон), водню, озону та інших. Зазначені компоненти газової суміші повітря становлять його суху частину, інша частина повітряної маси – це водяні пари.

Повітря розглядається як суміш ідеальних газів, що дозволяє використовувати закони термодинаміки для отримання розрахункових формул.

Відповідно до закону Дальтона, кожен газ суміші, що становить повітря, займає свій обсяг, має свій парціальний тиск

має однакову температуру з іншими газами цієї суміші.

h2. Увага! Важливе визначення:

*_Сума парціальних тисків кожного із складових суміші дорівнює повному барометричному тиску повітря._*

Розглянемо поняття, що таке парціальний тиск?

*_Парціальний тиск_ – це тиск, який мав би газ, що входить до складу цієї суміші, якби він знаходився в тій же кількості, в тому ж обсязі і за тієї ж температури, що і в суміші.*

У розрахунках вентиляції вологе повітря розглядаємо як бінарну суміш, тобто.суміш двох газів, що складається з водяної пари та сухої частини повітря. Суху частину повітря ми умовно приймаємо однорідним газом.

Таким чином, *_барометричний тиск_ дорівнює сумі парціальних тисків сухого повітря* *_P_с.в._* *і водяної пари* *_P_п_*, тобто,

За звичайних умов у приміщенні, коли тиск водяної пари *_Р_п_* приблизно дорівнює 15 мм. рт. ст., частка другого члена *_P_с.в._* у формулі барометричного тиску, що враховує різницю щільності вологого та сухого повітря, за інших рівних умов становить лише 0,75% величини щільності сухого повітря *_ρ_с.в._*. Тому в наших інженерних розрахунках вважається, що

При зміні вологості повітря у вентиляційних процесах маса його сухої частини залишається незмінною. Виходячи з цього, прийнято відносити масу водяної пари, що міститься в повітрі, до 1 кг сухої частини повітря.

Перейдемо безпосередньо до тих фізичних величин, що визначають параметри вологого повітря. Саме сукупність цих параметрів визначає стан вологого повітря:

+*_1. температура повітря t_повіт, далі t_в_*+

це величина, що характеризує ступінь нагрітості тіла. Вона є мірою середньої кінетичної енергії поступального руху молекул. В даний час використовується температурна шкала Цельсія та термодинамічна шкала температур Кельвіна, яка заснована на другому законі термодинаміки. Між температурами, вираженими в градусах Кельвіна та градусах Цельсія, є співвідношення, а саме:

Важливо, що параметром стану є абсолютна температура, що у Кельвінах, але градус абсолютної шкали чисельно дорівнює градусу Цельсія, тобто.

+*_2.абсолютна вологість повітря або вміст вологи d._*+

Вологість повітря характеризується масою водяної пари, що міститься в ньому. *Масу водяної пари в грамах, що припадає на 1 кг сухої частини вологого повітря, називають вологомістком повітря d, г/кг.

де: *_B_* – барометричний тиск, що дорівнює сумі парціальних тисків сухого повітря.
*_P_с.в._* та водяної пари *_P_п_*;
*_P_п_* – парціальний тиск водяної пари в ненасиченому вологому повітрі.

+*_3. відносна вологість повітря φ ._*+

Вологовміст повітря може бути різним, проте його максимальна величина при цій температурі суворо визначена повним насиченням повітря водяними парами. У зв'язку з цим, для характеристики ступеня зволоженості користуються показником відносної вологості повітря φ.

Величина *_φ_* дорівнює відношенню парціального тиску водяної пари в ненасиченому вологому повітрі *_P_п._* до парціального тиску водяної пари в насиченому вологому повітрі *_P_н.п._* при одній і тій же температурі та барометричному тиску, тобто,

При відносній вологості 100% повітря повністю насичене водяними парами, і його називають насиченим вологим повітрям, а водяні пари, що містяться в цьому повітрі, знаходяться в насиченому стані.

Користуючись поняттям відносної вологості *_φ_*, вологовміст повітря можна визначити як

p= (Вологовміст повітря)

+*_4. теплоємність сухого повітря_с.в.._*+

Для вентиляційних процесів діапазон температур це величина постійна і дорівнює

+ *_5. теплоємність водяної пари_п._*+

У звичайних для вентиляційних процесів у діапазоні температур цю величину можна вважати постійною та рівною

*Тут і далі теплоємності розглядаються стосовно 1 кг сухої частини повітря і тому є питомими величинами.*

+*_6. тепловміст (ентальпія) 1 кг сухого повітря_*+ дорівнює:

де: *_t_* – температура повітря, °C.

Ентальпію сухого повітря *_J_с.в._* при *_t = 0°C_* приймають рівною 0.

+*_7. питома теплота пароутворення r_*+ для води при t = 0°C дорівнює 2500 кДж/кг.

+*_8. теплозміст (ентальпія) водяної пари J_п_*+ у повітрі при довільній температурі t, складає

+*_9. ентальпія вологого повітря J_*+ складається з ентальпії сухої його частини та ентальпії водяної пари.

Ентальпія *_J_* вологого повітря, віднесена до _1 кг_ сухої частини вологого повітря, в _кДж/кг_, при довільній температурі _t_ і довільному вмісті вологи _d_, дорівнює:

p= (Ентальпія J вологого повітря, віднесена до 1 кг сухої частини вологого повітря)

де: _1,005_ - _C_с.в. теплоємність сухого повітря, _кДж/(кг×°С)_;
_2500_ – _r_ питома теплота пароутворення, _кДж/(кг×°С)_;
_1,8_ - _C_п_ теплоємність водяної пари, _кДж/(кг×°С)_.

Якщо повітря передає *явне тепло*, воно нагрівається, тобто. його температура підвищується. При нагріванні вологого повітря ентальпія змінюється внаслідок зміни температури сухої частини повітря та водяної пари. При надходженні повітря водяної пари з тією ж температурою від зовнішніх джерел (ізотермічне зволоження парою), йому передається *прихована теплота* пароутворення. Ентальпія вологого повітря при цьому також зростає, тому що до ентальпії сухої частини повітря додається ентальпія водяної пари. Температура повітря при цьому майже не змінюється, що й спричинило запровадження цього терміну — приховану теплоту.

*_У загальному випадку, ентальпія вологого повітря складається з явної та прихованої теплоти, тому ентальпію іноді називають повною теплотою._*

Для подальших розрахунків систем вентиляції та кондиціонування нам знадобляться такі основні параметри вологого повітря:

* температура *_t_в_*, *_°С_*;
* вологовміст *_d_в_*, *_г/кг_*;
* відносна вологість *_φ_в_*, *_%_*;
* Тепловміст *_J_в_*, *_кДж/кг_*;
* Концентрація шкідливих домішок *_С_*, *_мг/м 3 _*;
* Швидкість руху *_V_в_*, *_м/сек._*