Уравнение состояния влажного воздуха

Уравнение состояние водяного пара и влажного воздуха.

Давление водяного пара входящего в состав влажного воздуха обозначается через e,гПа(парциальное давление водяного пара) (упругость водяного пара старвй термин). Температура водяного пара тоже что и воздуха, поэтому уравнение состояние водяного пара будет:

e =?вп * T (5) Откуда:? = (6)

a (г/м3) = 217 a - (абсолютная ВП) Реальный воздух всегда влажный при температуре (-10 С; -20 С) влажностью можно пренебречь. Атмосферное давление по барометру поэтому:

P = (Pсух + e)

Для влажного воздуха можно записать в виде:

P =?вв*Rсв *T (1+0.608*S) (7)

P =?вв* T (1+0.378) (8)

S (кг/кг) - массовая доля водяного пара в системе СИ. Из формул (7) и (8) следует:

?вв = (9)

?вв = (10)

В формулах (7 - 10) если (е = 0; S = 0), то они преобразуются в формулу для сухого воздуха. Если по формулам (9) и (10) рассчитать?вв, то?вв на 10 грамм на м3 будет меньше?св. Сухой воздух чуть-чуть тяжелее влажного поэтому?вв учитывают только при точных расчётах. Например:

Р = 930гПа; е = 10гПа; Т = 15 С;?св = 1,125кг/м3;?вв = 1,120 кг/м3.

2.1.3 Виртуальная температура и запись уравнения влажного воздуха в компактной универсальной форме

P =?RTу.

Множители входящего уравнения состояния - (1+0.608*S) и (1+0.378) возникли вследствие того, что воздух влажный и для него следовало бы записать:

Rвв = Rсв (1+0.608*S) = Rсв (1+0.378)

Однако исторически что эти множители были отнесены к температуре и возник термин «виртуальная температура».

TV = T (1+0.608*S) = T (1+0.378) (11)

или Tv = T + 0.608S * T = T +?Tv = 0.608ST (12)

Tv = T + 0.378 *T= T +?Tv = 0.378 *T (13)

Использовали Tv позволяет для влажного воздуха компактно записать:

P =?RTу (14)

Атмосферный воздух, представляющий собой смесь сухого воздуха и водяного пара, называется влажным воздухом. Хотя сухой воздух, в свою очередь, является смесью газов, мы будем рассматривать его как единое целое, так как состав его в рассматриваемых процессах не изменяется.

Для практики представляет интерес воздух при атмосферном давлении в интервале температур от –50 до +100 ОС. В этих условиях сухой воздух, или первых компонент влажного воздуха, может находиться в смеси только в газообразном состоянии и подчиняется законам идеальных газов. Второй компонент может быть как в газообразном, так и в жидком или твердом состоянии.

Как известно, давление насыщения зависит от температуры. Если давление водяного пара, находящегося в воздухе, меньше давления насыщения при данной температуре, то водяной пар является перегретым. Влажный воздух, содержащий перегретый пар, называется ненасыщенным ().

Если давление водяного пара в воздухе равно давлению насыщения при данной температуре, то водяной пар находится в воздухе в состоянии насыщения. Влажный воздух, содержащий сухой насыщенный пар, называется насыщенным ().

При охлаждении воздуха ниже температуры насыщения, соответствующей парциальному давлению содержащегося в нем водяного пара, последний частично конденсируется, переходя в жидкую (капельки воды) или твердую (кристаллики льда) фазу. В этих случаях влажный воздух можно рассматривать как смесь насыщенного воздуха и воды (или льда) либо как смесь сухого воздуха и влажного водяного пара. При дальнейшем изложении мы будем исходить из первого представления и относить понятие “пар” к газообразному состоянию водяного пара в воздухе, т.е. к перегретому и сухому насыщенному пару.

Смесь насыщенного воздуха и капелек воды называется водяным туманом, насыщенного воздуха и кристалликов льда (снег) – ледяным туманом. При температуре 0 ОС в воздухе могут одновременно существовать и жидкая и твердая фазы (мокрый снег) – смешанный туман.

Количество одного из компонентов смеси – сухого воздуха в рассматриваемых далее процессах остается постоянным, количество других – обычно меняется. Поэтому удобно в качестве единицы, к которой относятся все остальные величины, выбрать 1 кг массы сухого воздуха.

Влагосодержание

Точка росы

Степень насыщения

Объемная (абсолютная) влажность

Относительная влажность

Удельный объем и плотность влажного воздуха

Массовая концентрация

Уравнение состояния влажного воздуха

Энтальпия влажного воздуха

Влагосодержание

Влагосодержанием называется массовое количество влаги, приходящееся на 1 кг сухого воздуха.