Влажный воздух представляет собой смесь сухого воздуха с парциальным давлением и водяного пара с парциальным давлением
. Давление влажного воздуха:
.
Основной характеристикой влажного воздуха является влагосодержание d кг/кг.
Влагосодержанием называется весовое количество водяного пара, содержащееся в 1 кг сухого воздуха или, что то же самое, в кг влажного воздуха. Влагосодержание не определяет близость воздуха к состоянию насыщения. Более распространенной характеристикой влажного воздуха является абсолютная влажность – весовое количество водяного пара, содержащееся в 1 м3 влажного воздуха. Она численно равнаудельному весу водяного пара при его парциальном давлении
и данной температуре воздуха t. Связь между параметрами влажного воздуха выражается уравнением:
, кг/кг,
где – насыщающая упругость водяного пара при данной температуре воздуха (мм.рт. ст.).;
– барометрическое давление, мм. рт. ст.;
– действительное парциальное давление водяного пара в воздухе, мм. рт. ст.
Энтальпия влажного воздуха находим из выражения:
ккал/кг,
где 0,24 – теплоемкость сухого воздуха, ккал/кг о.С;
507 – скрытая теплота испарения воды при 0 оС, ккал/кг;
0,45 – теплоемкость водяных паров, ккал/кг оС.
Выражение можно представить иначе:
,
где – явное или ощутимое тепло
,
- скрытое тепло:
,
Рис. 64. Диаграмма d – i.
Приведенные уравнения используются для построения диаграммы d – i, которая в графической форме представляет взаимосвязь между параметрами влажного пара. Ее строят в косоугольной системе координат. Правая крайняя линия носит название пограничной кривой. Справа от нее – область тумана, т.е. воздуха, пересыщенного влагой, слева – область влажного воздуха (не насыщенного влагой).
Метод диаграммы d - i в отличие от аналитического более нагляден. На диаграмме нанесены семейство линий постоянной относительной влажности AB = const. Линия насыщения АВ, для которой , разделяет область ненасыщенного воздуха D (где водяной пар находится в перегретом состоянии) и область пересыщенного воздуха (тумана) Е.
В прямоугольной системе координат хорошо видна только область тумана Е. Чтобы расширить наиболее важную область ненасыщенного воздуха D, диаграмму строят в косоугольной системе координат, с углом между осями 135 градусов. Поэтому изоэнтальпы располагаются не горизонтально, а параллельно наклонной оси абсцисс d. Однако для уменьшения площади диаграммы влагосодержание d переносят на вспомогательную горизонтальную координатную ось, а наклонную ось абсцисс отбрасывают.
Изотермы t = const изображаются прямыми линиями. В области тумана они почти совпадают по направлению с линиями .
Температура, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным, называется температурой выделения росы . Если ненасыщенный воздух, имеющий начальное состояние С, подвергнуть охлаждению, то оно будет протекать при постоянном влагосодержании dc = const до состояния насыщения Р. Температура в точке Р является температурой выделения росы для воздуха состояния С и любых других состояний, влагосодержание которых равно dc. Дальнейшее охлаждение воздуха приводит к конденсации избытка водяного пара и уменьшению влагосодержания воздуха.
Температуру росы можно также определить по таблицам насыщенного пара, как температуру насыщения при заданном парциальном давлении пара рп.
Пользуясь диаграммой d - i, можно найти температуру мокрого термометра , перемещаясь из точки С (с заданной температурой сухого термометра
) по линии постоянной энтальпии до пересечения с линией насыщения
в точке М.