環境内の空気湿度。 絶対および相対空気湿度

地球上には開いた水域が数多くあり、その表面から水が蒸発します。海洋と海は地球の表面の約 80% を占めています。 したがって、空気中には常に水蒸気が存在します。

水のモル質量（18 * 10 -3 kg mol -1）は、空気が主に構成されている窒素と酸素のモル質量より小さいため、空気より軽いです。 したがって、水蒸気は上昇します。 同時に、大気の上層では圧力が地表よりも低いため、膨張します。 このプロセスは、プロセスが行われている間、蒸気と周囲の空気との熱交換が起こる時間がないため、ほぼ断熱的であると考えることができます。

1. 蒸気が冷える理由を説明してください。

ハング グライダーが上昇するのと同じように、上昇気流で上昇するため、落下しません (図 45.1)。 しかし、雲の水滴が大きくなりすぎると、落ち始めます。 雨が降っている(図45.2)。

水蒸気圧が一定のとき、私たちは快適に感じます。 室温(20℃)は約1.2kPaです。

2. 同じ温度における飽和蒸気圧の表示圧力は何パーセント(パーセント)ですか?
手がかり。 飽和水蒸気圧の値の表を使用してください。 さまざまな意味温度。 それは前の段落で与えられました。 ここではより詳細な表を提供します。

これで相対湿度がわかりました。 定義しましょう。

相対空気湿度 φ は、同じ温度における水蒸気の分圧 p と飽和蒸気の圧力 pn の比であり、パーセンテージで表されます。

φ = (p/p n) * 100%。 (1)

人間にとって快適な条件は、相対湿度 50 ～ 60% に相当します。 もし 相対湿度かなり少ないと空気が乾燥しているように見え、多いと湿っているように見えます。 相対湿度が 100% に近づくと、空気は湿ったものとして認識されます。 この場合、水の蒸発と水蒸気の凝縮のプロセスが互いに補い合うため、水たまりは乾燥しません。

したがって、空気の相対湿度は、空気中の水蒸気が飽和にどれだけ近いかによって判断されます。

不飽和水蒸気を含む空気を等温圧縮すると、空気の圧力と不飽和蒸気圧の両方が増加します。 しかし、水蒸気圧は飽和するまでしか増加しません。

体積がさらに減少すると、気圧は増加し続けますが、水蒸気圧は一定のままで、特定の温度での飽和蒸気圧に等しくなります。 過剰な蒸気は凝縮、つまり水になります。

3. ピストンの下の容器には相対湿度 50% の空気が入っています。 ピストンの下の初期容積は6リットル、気温は20℃です。 空気は等温的に圧縮され始めます。 蒸気から形成される水の体積は、空気と蒸気の体積に比べて無視できると仮定します。
a) ピストンの下の容積が 4 リットルになったとき、相対湿度はいくらになりますか?
b) ピストンの下のどの体積で蒸気は飽和しますか?
c) 蒸気の初期質量はいくらですか?
d) ピストンの下の体積が 1 リットルになったとき、蒸気の質量は何倍に減少しますか?
e) 凝縮する水の質量はどれくらいですか?

2. 相対湿度は温度にどのように依存しますか?

空気の相対湿度を決める式(1)の分子と分母が、温度の上昇とともにどのように変化するかを考えてみましょう。
分子は不飽和水蒸気の圧力です。 それは絶対温度に正比例します (水蒸気は理想気体の状態方程式によってよく記述されることを思い出してください)。

4. 温度が0℃から40℃に上昇すると、不飽和蒸気の圧力は何パーセント増加しますか?

では、分母の飽和蒸気圧がどのように変化するかを見てみましょう。

5. 温度が0℃から40℃に上昇すると、飽和蒸気圧は何倍になりますか?

これらの作業の結果、温度が上昇すると、飽和蒸気圧は不飽和蒸気圧よりもはるかに速く増加するため、式 (1) で求められる相対湿度は温度の上昇とともに急速に低下することがわかります。 したがって、温度が低下すると、相対湿度が増加します。 以下で詳しく見ていきます。

理想気体の状態方程式と上の表は、次のタスクを完了するのに役立ちます。

6. 20 °C では、相対湿度は 100% でした。 気温は40℃まで上昇しましたが、水蒸気の質量は変化しませんでした。
a) 水蒸気の初期圧力はいくらですか?
b) 水蒸気の最終圧力はいくらですか?
c) 40 ℃における飽和蒸気圧はいくらですか?
d) 最終状態の相対湿度はどれくらいですか?
e) この空気は人によってどのように認識されますか: 乾燥しているか湿っているように見えますか?

7. 湿った秋の日、外気温は 0 ℃です。 室温は 20 ℃、相対湿度は 50% です。
a) 水蒸気の分圧は部屋と屋外のどちらが大きいですか?
b) 窓を開けると、水蒸気はどちらの方向に流れますか?部屋の中へ、または部屋の外へ?
c) 室内の水蒸気の分圧が屋外の水蒸気の分圧と等しくなった場合、室内の相対湿度はどうなりますか?

8. 濡れた物体は通常、乾いたものより重いです。たとえば、濡れた服は乾いたものより重く、湿った薪は乾いたものより重いです。 これは、それに含まれる水分の重さも体の自重に加わるという事実によって説明されます。 しかし、空気の場合はその逆が当てはまります。湿った空気は乾燥した空気よりも軽いのです。 これをどう説明すればいいでしょうか？

3. 露点

温度が低下すると、空気の相対湿度が増加します (ただし、空気中の水蒸気の質量は変わりません)。
相対湿度が 100% に達すると、水蒸気が飽和状態になります。 （特別な条件下では、過飽和水蒸気が得られます。霧箱で加速器内の素粒子の痕跡（軌跡）を検出するために使用されます。）温度がさらに低下すると、水蒸気の凝縮が始まり、露が降ります。 したがって、特定の水蒸気が飽和する温度は、その蒸気の露点と呼ばれます。

9. 露 (図 45.3) が通常早朝に降る理由を説明してください。

特定の湿度、特定の温度の空気の露点を求める例を考えてみましょう。 このためには、次の表が必要です。

10. メガネをかけた男性が通りから店に入ってきて、メガネが曇っていることに気づきました。 ガラスとそれに隣接する空気層の温度が外気の温度と等しいと仮定します。 店内の気温は20℃、相対湿度は60％です。
a) ガラスに隣接する空気層の水蒸気は飽和していますか?
b) 店内の水蒸気の分圧はどれくらいですか?
c) 水蒸気の圧力は何度の温度で飽和蒸気の圧力と等しくなりますか?
d) 外気温はどれくらいでしょうか?

11. ピストンの下の透明なシリンダーには、相対湿度 21% の空気が入っています。 初期気温は60℃です。
a) シリンダー内に露が発生するには、空気を一定の体積でどの温度まで冷却する必要がありますか?
b) シリンダー内に結露が発生するには、一定の温度で空気の体積を何倍に減らす必要がありますか?
c) 空気は最初に等温で圧縮され、次に一定の体積で冷却されます。 気温が20℃まで下がると露が降り始めました。 空気の体積は初期の体積に比べて何倍に減少しましたか?

12. 湿度が高いと、なぜ極度の暑さに耐えるのが難しくなりますか?

4. 湿度測定

空気湿度は、多くの場合、乾湿計で測定されます (図 45.4)。 （ギリシャ語の「psychros」（冷たい）に由来。この名前は、湿式温度計の測定値が乾式温度計よりも低いという事実によるものです。）乾式温度計と湿式温度計で構成されます。

液体は蒸発するにつれて冷えるため、湿球測定値は乾球測定値よりも低くなります。 相対湿度が低いほど、蒸発はより激しくなります。

13. 図 45.4 の左側にある温度計はどれですか?

したがって、温度計の測定値に従って、空気の相対湿度を決定することができます。 これを行うには、乾湿計自体の上に置かれることが多い乾湿計テーブルを使用します。

空気の相対湿度を決定するには、次のことを行う必要があります。
– 温度計の測定値を取得します (この場合は 33 °С と 23 °С)。
– 表内で、乾燥温度計の測定値に対応する行と、温度計の測定値の差に対応する列を見つけます (図 45.5)。
– 行と列の交差点で、相対空気湿度の値を読み取ります。

14. 乾湿表 (図 45.5) を使用して、温度計の測定値が相対湿度 50% であることを判断します。

追加の質問とタスク

15. 容積 100 m3 の温室では、相対湿度を少なくとも 60% に維持する必要があります。 早朝、気温15℃で温室に露が降りました。 日中の温室内の温度は30℃まで上がりました。
a) 15℃における温室内の水蒸気の分圧はいくらですか?
b) この温度における温室内の水蒸気の質量はいくらですか?
c) 30 °C における温室内の水蒸気の最小許容分圧はいくらですか?
d) 温室内の水蒸気の質量はいくらですか?
e) 温室内で必要な相対湿度を維持するには、温室内でどのくらいの水の質量を蒸発させる必要がありますか?

16. 乾湿計では、両方の温度計が同じ温度を示します。 相対湿度とは何ですか? あなたの答えを説明しなさい。

必要になるだろう

• - 水銀温度計;
• - 密閉容器;
• - 飽和水蒸気の温度依存性の表。
• - 乾湿計。

説明書

湿度を直接測定するには、サンプルを採取します。 空気密閉容器に入れて冷やし始めます。 容器の壁に露が現れる (蒸気が凝縮する) 場合、これが発生する温度を書き留めます。 専用の表を使用して、飽和蒸気が凝縮した温度における密度を求めます。 これは絶対的なものになります 湿度 空気のサンプルを採取しました。

2 つの温度計を使用して相対湿度を決定する 同じ温度計を 2 つ用意します。 液体の方が良いよ 水銀体温計。 そのうちの 1 つからの作動液のボトルをガーゼで包み、水でたっぷりと湿らせます。 しばらく待った後、温度計の測定値を摂氏で測定します。 次に、湿式温度計と乾式温度計の温度差を調べます。温度計の測定値は、乾式温度計と同じか、それより低くなります。 乾湿表で乾球測定値の列を見つけ、測定値に最も近い値を見つけます。 次に、その線を使用して、乾式温度計と湿式温度計の測定値の計算された差に対応する値を見つけます。セルには相対温度が含まれます。 湿度 空気パーセンテージで。

毛髪湿度計による相対湿度の測定馬毛は湿度によって長さが変化するため 空気、締めて敏感なダイナモメーターに取り付けます。 強さによって相対的なものを判断できます 湿度 空気。 この測定は最も精度が低くなります。

役立つアドバイス

計算する際、飽和蒸気圧はその密度に置き換えることができますが、これは結果には影響しません。

湿度は空気中にどれだけの水蒸気が含まれているかを示します。 環境の重要な環境指標は相対湿度です。 彼女があまりにも低すぎる、または多すぎる場合 高い値、人はすぐに疲れ、彼の知覚、記憶、幸福感が悪化します。

説明書

湿度には絶対湿度と相対湿度があります。 絶対湿度 f を示します 実量 1つの空気中に存在する質量当たりの水蒸気。 空気の絶対湿度を求めるには、蒸気の質量を総体積で割ります。 測定単位 – 立方メートルあたり、g/m3。

最大値という概念がある 絶対湿度一定の温度で。 実際のところ、密度は無限に増加することはなく、ある時点で熱力学的平衡が存在します。 これは、温度、体積、圧力、エントロピーなどの巨視的パラメータが時間的に一定である系の状態です。 これらの値は、平均値を中心に変動します。 外部環境.

したがって、水蒸気と空気の間に熱力学的平衡が生じると、空気は水蒸気で飽和したと言われます。 蒸気で飽和した空気の湿度は最大になります。 飽和限界とも呼ばれます。 g/m3 単位でも表示されます。 F と指定することもできます。

絶対湿度

絶対空気湿度は空気中の水蒸気の密度、つまり空気 1 立方メートルに実際に収まる水蒸気の質量です。 インジケーターは立方メートルあたりのグラムで測定されます。

空気は完全な飽和状態に達する可能性が非常に高く、これは一定の温度では一定量の蒸気しか吸収できないという事実によるものです。 この絶対湿度 (空気が完全に飽和したとき) を耐湿量と呼びます。

相対湿度

水分容量は温度に直接依存し、温度が上昇すると急激に増加します。 特定の温度での空気の絶対湿度と、同じ温度での湿気容量の比を計算すると、という指標が得られます。

相対湿度の値を地球規模で分析すると、相対湿度は最も高くなります。 赤道帯、極緯度および中緯度大陸内で 冬時間、亜熱帯で最も低く、 。 高度が上がると、空気の湿度は急速に低下します。

相対湿度を調べる方法

空気の相対湿度を決定するには、特別な装置、乾湿計が使用されます。 基本的に、これは 2 つの温度計からなるシステムです。 そのうちの1つにガーゼのカバーが置かれ、その先端が水の中に下げられます。 2 番目の温度計は通常どおり動作し、現在の気温を示します。 1 つ目は、カバー付きの温度計です。 低温（結局のところ、カバーから水分が蒸発するときに熱が消費されます）。

湿球温度計が示す温度値は冷却限界と呼ばれ、乾球と湿球の測定値の差は乾湿差と呼ばれます。 この場合、空気の相対湿度は乾湿差に反比例します。湿度が低いほど、空気はより多くの水分を吸収できます。

相対湿度の数値指標を取得するには、絶対湿度の値を可能な最大湿度で割る必要があります。 通常、結果はパーセンテージで表されます。

湿度が低すぎたり高すぎたりすると、人の健康状態が悪化し、パフォーマンスが低下し、知覚や記憶力が低下するため、空気湿度インジケーターは非常に重要です。 さらに、食品、建築材料、および多くの電子部品は、厳密に定義された空気湿度制限内で保管する必要があります。

次に、デバイスと動作原理を考えてみましょう 乾湿計– 空気湿度を測定するためのより正確な機器。 乾湿計には、乾式温度計と湿式温度計の 2 つの温度計があります。 温度計の一方の端が空中にあり、もう一方の端が水に浸したガーゼで縛られているため、このように呼ばれます（写真を参照）。 ガーゼの表面から水分が蒸発すると、ガーゼの温度が下がります。 2 番目の「乾燥」温度計は、通常の気温を示します。 乾湿計で測定された温度値は、表を使用して相対湿度に変換できます（以下を参照）。

乾球、℃	温度計の測定値の違い、°C
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	相対湿度、 ％
18	91	82	73	65	56	49	41	34	27
20	91	83	74	66	59	51	44	37	30
22	92	83	76	68	61	54	47	40	34
24	92	84	77	69	62	56	49	43	37

例を見てみましょう。 室温が 20 °C で、湿球温度計が 15 °C を示しているとします。 つまり、温度計の測定値の差は 5 °C です。 表では、行「20」に沿って列「5」に移動します。 そこにある数字は 59 です。したがって、乾湿計が吊るされている部屋の相対湿度はちょうど 59% になります。

乾湿計が設置されている空気中に水蒸気がほとんどない場合、ガーゼの表面からの蒸発が激しくなります。 式 Q=rm (§ 6-d を参照) によれば、ガーゼ上の水から「奪った」熱はガーゼに費やされ、式 $Q=C\cdot m\cdot \Delta に従って冷却されます。 t^o$ (§ 6-c を参照)。 それが理由です 湿式温度計は乾球よりも低い温度を示します。空気が非常に湿っていて、空気中に含まれる水蒸気が飽和している場合、ガーゼの表面から水分は蒸発しません。 したがって、両方の温度計は同じ温度を示し、これは相対湿度が 100% であることを意味します。

資料の理解度を確認してください。

1. この段落の目的は...を考慮することです。
2. 空気の湿度は人間の健康にとって重要であるだけでなく、...
3. 空気中の水蒸気が（ほぼ）飽和していないことが重要なのはなぜですか?
4. 今回ご紹介する新作は 物理量...を表示する必要があります
5. 相対空気湿度は、空気中の水蒸気の密度と...
6. 毛髪湿度計は…
7. 湿度計は相対空気湿度の変化に反応します...
8. 湿度計を使用すると、空気の相対湿度を測定できます。
9. 湿度を測定するために湿度計を使用する便利な点は、針が...
10. 湿度計の代わりに、乾湿計がよく使用されます。
11. 乾湿計の右側の温度計が通常より低い温度を示すのはなぜですか?
12. 特別に編集されたいわゆる乾湿表は、次の目的で使用されます。
13. 部屋の気温が 30 °C、湿球温度が 25 °C の場合、...
14. ガーゼの表面から水分の蒸発が早く起こるのはどのような条件ですか?
15. 濡れたガーゼとそれに合わせて適切な温度計が冷えていきます...
16. どのような条件下で両方の温度計が同じ温度を示すでしょうか?

水の飽和蒸気圧は、温度が上昇すると大幅に増加します。 したがって、一定の蒸気濃度で空気を等圧（つまり、一定の圧力）で冷却すると、蒸気が飽和する瞬間（露点）が生じます。 この場合、「余分な」蒸気は霧、露、または氷の結晶の形で凝縮します。 水蒸気の飽和と凝縮のプロセスは、大気物理学、つまり雲の形成と形成のプロセスにおいて大きな役割を果たします。 大気前線飽和と凝縮のプロセスによって主に決定され、大気中の水蒸気の凝縮中に放出される熱が、熱帯低気圧 (ハリケーン) の発生と発達のエネルギー メカニズムを提供します。

相対湿度は、直接機器による測定を可能にする唯一の空気の湿度指標です。

相対湿度の推定

水と空気の混合物の相対湿度は、その温度がわかっていれば推定できます ( T) および露点温度 ( TD)、次の式に従って計算されます。

R H = P s (T d) P s (T) × 100% 、 (\displaystyle RH=((P_(s)(T_(d))) \over (P_(s)(T)))\times 100 \%,)

どこ 追伸- 対応する温度の飽和蒸気圧。Arden Buck の公式を使用して計算できます。

P s (T) = 6.1121 exp ⁡ ((18.678 − T / 234.5) × T 257.14 + T) , (\displaystyle P_(s)(T)=6.1121\exp \left((\frac ((18.678-T/) 234.5)\times T)(257.14+T))\right),)

概算計算

相対湿度は、次の式を使用しておおよそ計算できます。

R H ≈ 100 − 5 (T − 25 T d) 。 (\displaystyle R\!H\約 100-5(T-25T_(d))。)

つまり、気温と露点温度の差が摂氏 1 度増えるごとに、相対湿度は 5% 減少します。

さらに、相対湿度は乾湿図を使用して推定できます。

過飽和水蒸気

凝結中心が存在しない場合、温度が低下すると過飽和状態、つまり相対湿度が 100% を超える状態が形成される可能性があります。 イオンまたはエアロゾル粒子は凝縮中心として機能する可能性があります。ウィルソンチャンバーと拡散チャンバーの動作原理は、蒸気中の荷電粒子の通過中に形成されるイオン上の過飽和蒸気の凝縮に基づいています。形成されたイオンは、目に見える痕跡 (トラック) 荷電粒子を形成します。

過飽和水蒸気の凝縮の別の例は、航空機の飛行機雲です。これは、過飽和水蒸気がエンジン排気からの煤粒子に凝縮するときに発生します。

制御の手段と方法

空気の湿度を測定するには、乾湿計と湿度計と呼ばれる機器が使用されます。 オーガストの乾湿計は、乾燥温度計と湿潤温度計の 2 つの温度計で構成されています。 湿式温度計は乾式温度計よりも低い温度を示します。これは、そのリザーバーが水に浸した布で包まれており、水が蒸発するときに冷却されるためです。 蒸発の強さは空気の相対湿度によって異なります。 乾湿温度計の測定値に基づいて、乾湿表を使用して空気の相対湿度が求められます。 で 最近空気中に含まれる水蒸気の影響下で電気的特性（媒体の誘電率など）を変化させる一部のポリマーの特性に基づいて、統合型湿度センサー（通常は電圧出力付き）が広く使用されるようになりました。

人間にとって快適な空気湿度は、GOSTやSNIPなどの文書によって決定されます。 冬には室内の人にとって最適な湿度は30〜45％、夏には30〜60％であると規定されています。 SNIP のデータは若干異なります。年間を通じてどの時期でも 40 ～ 60%、 最大レベル 65%、ただし非常に湿気の多い地域では 75%。

湿度を測定する機器の計量学的特性を決定および確認するには、気候室（恒湿器）またはガス湿度の動的発生器などの特別な基準（モデル）設備が使用されます。

意味

相対空気湿度は、環境を示す重要な環境指標です。 湿度が低すぎたり高すぎたりすると、 疲労が早い人間の知覚と記憶力の低下。 人間の粘膜は乾燥し、動く表面に亀裂が生じ、ウイルス、細菌、微生物が直接侵入する微小亀裂が形成されます。 屋外のマイナス温度が長期間にわたって低い地域では、アパートやオフィスの相対湿度が低い (最大 5 ～ 7%) ことが観察されています。 通常、-20 °C 以下の温度が 1 ～ 2 週間続くと、敷地内が乾燥します。 相対湿度の維持における重大な悪化要因は、低温での空気交換です。 マイナスの気温。 室内の空気交換が増えるほど、これらの部屋ではより早く低相対湿度 (5 ～ 7%) が生成されます。

寒い季節に湿度を上げるために部屋を換気するのは大きな間違いです - これが最も重要です 効果的な方法反対のことを達成します。 誤解が広まっている理由は、天気予報で誰もが知っている相対湿度の数値の認識にあります。 これらは一定の数値に対する割合ですが、この数値は部屋と道路では異なります。 この数値は、温度と絶対湿度を関連付けた表から知ることができます。 たとえば、-15 °C の街路空気の湿度 100% は、1 立方メートルあたり 1.6 g の水分を意味しますが、+20 °C の同じ空気 (および同じグラム) では、湿度は 8% しか意味しません。

食品、 建設資材また、多くの電子部品でさえ、厳密に定義された相対湿度範囲で保管できます。 多くの 技術的プロセスこの問題は、生産施設の空気中の水蒸気含有量を厳密に管理した場合にのみ発生します。

部屋の湿度を変えることができます。

加湿器は湿度を高めるために使用されます。

空気の除湿（湿度を下げる）機能は、ほとんどのエアコンに実装されており、別のデバイスである空気除湿器の形で実装されています。

花卉栽培において

植物の栽培に使用される温室や住宅の敷地内の相対空気湿度は変動しやすく、季節、気温、植物への水やりや噴霧の程度と頻度、加湿器、水槽、その他の容器の有無によって決まります。オープン水面、換気および暖房システムを備えています。 サボテンや多くの多肉植物は、多くの熱帯や亜熱帯の植物よりも乾燥した空気に容易に耐えます。
原則として、故郷が湿っている植物の場合 熱帯雨林、最適な相対空気湿度は80〜95％です（冬には65〜75％に下げることができます）。 暖亜熱帯植物の場合 - 75 ～ 80%、寒冷亜熱帯植物 - 50 ～ 75% (レビー、シクラメン、サイネリアなど)
住宅地で植物を飼育する場合、多くの種は空気の乾燥に悩まされます。 まずこれが影響するのは、

相対湿度

絶対湿度の実際の値と、同じ温度におけるその最大値の比は、相対湿度と呼ばれます。

相対湿度 φ を表す:

通常、相対湿度はパーセンテージで表され、

∙ 100, % および ∙ 100, %。

乾燥した空気の場合は φ = 0%、湿った飽和空気の場合は φ = 100% になります。

空気の相対湿度の上昇は、空気に水蒸気が加わることによって起こります。 同時に、一定の水蒸気分圧で湿った空気を冷却すると、φ は φ = 100% まで増加します。

湿った空気が飽和状態に達する温度は露点温度と呼ばれ、指定されます。 てら .

以下の温度では てら空気は飽和したままですが、余分な水分は抜け落ちます。 湿った空気水滴や霧の形で。 この性質は決定原理の基礎となる てら湿度計と呼ばれる器具。

湿った空気を処理するとき（加熱、冷却）、その中の乾燥空気の量は変化しないため、すべての特定の値は1 kgの乾燥空気を参照することをお勧めします。

乾燥した空気1kgあたりの水蒸気の質量を含水率といいます。 .

水分含有量を示す d、g/kgで測定されます。

定義から次のようになります。

水蒸気と乾燥空気が理想気体であると仮定すると、次のように書くことができます。

p p V p = m p R p T p および ps s V c = m c R c T s。

混合ガスの特性（蒸気と乾燥空気は同じ体積を占め、同じ温度を有する）を考慮して、それらを用語ごとに分割してみましょう。 V p = V cそして T p = T s）、 我々が得る：

(3.5)

式 (3.5) から、特定の気圧 (p bar) での水分含量は水蒸気の分圧のみに依存することがわかります。 式 (3.5) では、相対湿度 φ の値を入力できます。つまり、(3.3) を考慮すると、

. (3.6)

式 (3.5) から、含水量を通じて湿った空気中の水蒸気の分圧を決定します。

. (3.7)

3.2.2. 湿った空気IDチャート

を使用すると、湿った空気のパラメータを決定し、熱と物質の移動プロセスを計算することが大幅に簡素化されます。 ID- 1918 年に L.K. Ramzin によって提案された図。 この図 (図 3.3) は、745 mm Hg の気圧に対して作成されました。 芸術、つまり 99.3 kPa (ロシア中部の年間平均気圧) ですが、他の用途にも使用できます。 気圧許容できる精度の範囲内です。

図を作成する場合、乾燥空気の比エンタルピーが縦軸に沿ってプロットされます。 私、そして横軸に沿って水分含有量 – d。 飽和湿った空気に相当する、計算に最も使用される領域を拡大するために、軸間の角度は 135 ° に等しくなるように選択されました。 補助軸が水平に引かれ、その上に傾斜軸からの含水率の値が投影されます。 通常、横軸は図上にプロットされませんが、イエンタルプはそれに平行に走るため、図上では傾いた直線として描かれます。 線 d = const は縦軸に平行に引かれます。

価値観 d= 定数と 私= const は、一定温度の線 (等温線) と相対湿度の曲線 (φ=const) がプロットされる座標グリッドを形成します。

等温線を作成するには、含水量の観点からエンタルピーを表す必要があります。 加法条件に基づく湿った空気のエンタルピーは次のように表されます。

I = I c + I p .

この方程式の値を乾燥空気の質量で割ると、次のようになります。

i = i c + .

第 2 項を掛けて蒸気の質量で割ると、次のようになります。

(3.8)

エンタルピーを 0 0 C からカウントすると、式 (3.8) は次のように書くことができます。

i = c pc t + d (r 0 + c pp t), (3.9)

どこ パソコンからそして CP– 乾燥空気と蒸気の質量熱容量。

r0– 0℃における水の蒸気への相転移熱。

t– 現在の温度値。

乾燥空気と蒸気の熱容量が測定温度範囲で一定であると仮定すると、一定の場合、 t式 (3.9) は次のことを表します。 線形依存性私から d.したがって、座標における等温線は 私は直線になります。

式 (3.6) と飽和蒸気圧の温度依存性の表を使用する pn = f(t)、相対湿度曲線を作成するのは難しくありません。 したがって、特定のφの曲線を作成するときは、いくつかの温度値が選択され、テーブルからそれらが決定されます。 プンそして (3.6) を使用して計算します d.点と座標を結ぶ ティ、ディ線を引くと、曲線 φ = const が得られます。 線 (φ = const) は、t = 99.4 ℃ (745 mm Hg の圧力における水の沸点) で破断し、その後垂直に進む発散曲線の形をしています。 φ=100% 曲線は、図の領域を 2 つの部分に分割します。 曲線の上は不飽和蒸気を含む湿った空気の領域であり、曲線の下は飽和および部分的に凝縮した蒸気を含む湿った空気の領域です。 図上の空気の断熱飽和温度 (t m) に対応する等温線は、等温タルプに対してわずかな角度をなして通過し、点線で示されています。 それらは「湿式」温度計で測定され、t m と指定されます。曲線 φ = 100% 上で、乾式温度計と湿式温度計の等温線は 1 点で交差します。 図の下部では、方程式 (3.7) に従って、p bar = 745 mm Hg に対する依存性 p p = f(d) がプロットされています。

ID ダイアグラムを使用すると、任意の 2 つのパラメーターがわかれば、湿った空気の他のすべてのパラメーターを決定できます。 たとえば、状態 A の場合、

(図 3.6 を参照) t a、ia、φ a、da、p pa、t p があります。 温度 ta、エンタルピー i a、および含水率 d a の値は、i、d、および t 軸上の点 A の投影です。 相対湿度の値は、特定の状態を通過する曲線上の値によって特徴付けられます。

露点温度を決定するには、点 A を曲線 φ = 100% に投影する必要があります。 この投影を通る等温線は t p の値を与えます。 蒸気圧は、水分含有量 d a と直線 p p = f(d) によって決まります。

空気が加熱されると、その含水量は変化しません（d=const）が、エンタルピーは増加するため、id-diagram 上の加熱プロセスは垂直直線 AB で表されます。

空冷プロセスも d=const で発生します。 エンタルピーは減少し (CE 線)、相対湿度は露点まで増加します。露点は、冷却直線 CE と曲線 φ = 100% の交点です。

材料の乾燥プロセス中、空気は加湿されます。 水分の蒸発に費やされる熱が空気から奪われる場合、消費された熱は蒸発した水分とともに再び空気に戻されるため、このプロセスはほぼ（水のエンタルピーを考慮せずに）等エンタルピーであると考えられます。 したがって、id ダイアグラム上では、乾燥プロセスは、直線 i = const に平行な直線 CR として描かれます。

空気が蒸気（KM 線）で加湿されると、湿った空気のエンタルピーが増加します。 状態パラメータ（ｉ ｍ 、ｄ ｍ ）は、初期パラメータ（ｉ ｋ 、ｄ ｋ ）から決定される。 混合プロセスの熱と材料バランスから

i m = i k + d p i p および d m = d k + d p、

ここで、i p と d p はそれぞれエンタルピーと乾燥空気 1 kg あたりの供給蒸気量です。

湿った空気流を混合する場合、混合パラメータは質量、エンタルピー、水分のバランスに基づいて決定されます。 混合流内の湿った空気の流量と 、エンタルピーと水分含有量がそれぞれ i 1、d 1 および i 2、d 2 である場合、混合物のエンタルピーと水分含有量を求める式は次のとおりです。 :

i cm = (i 1 m 1 + i 2 m 2)/(m 1 +m 2) 、

d cm = (d 1 m 1 +d 2 m 2)/(m 1 +m 2)。

2 つの空気流を混合する場合、混合物の相対湿度は 100% を超えることはできません。