Lezione ASCIUGATURA.

L'essiccazione è il processo di rimozione dell'umidità solidi facendolo evaporare e rimuovendo i vapori risultanti.

L'essiccazione a caldo è spesso preceduta metodi meccanici rimozione dell'umidità (spremitura, decantazione, filtrazione, centrifugazione).

In ogni caso, l'essiccazione sotto forma di vapori rimuove la componente volatile (acqua, solvente organico, ecc.)

Secondo l'essenza fisica, l'essiccazione è un processo di calore articolare, trasferimento di massa e si riduce al movimento dell'umidità sotto l'influenza del calore dalla profondità del materiale essiccato alla sua superficie e alla sua successiva evaporazione. Nel processo di essiccazione, un corpo bagnato tende ad uno stato di equilibrio con ambiente, quindi la sua temperatura e il suo contenuto di umidità sono generalmente una funzione del tempo e delle coordinate.

In pratica, il concetto viene utilizzato umidità v, che è definito come:

(5.2)

Se allora

Secondo il metodo di fornitura del calore, ci sono:

Essiccazione convettiva, effettuata per contatto diretto del materiale e dell'essiccante;

Essiccazione a contatto (conduttiva), il calore viene trasferito al materiale attraverso la parete che lo separa;

Essiccazione per radiazione - trasferendo calore mediante radiazione infrarossa;

La liofilizzazione, in cui l'umidità viene rimossa dal materiale allo stato congelato (di solito sotto vuoto);

Essiccazione dielettrica, in cui il materiale viene essiccato nel campo delle correnti ad alta frequenza.

Con qualsiasi metodo di essiccazione, il materiale è a contatto con aria umida. Nella maggior parte dei casi, l'acqua viene rimossa dal materiale, quindi viene generalmente considerato un sistema di aria secca - vapore acqueo.

Opzioni aria umida.

Una miscela di aria secca e vapore acqueo è aria umida. Parametri dell'aria umida:

Umidità relativa e assoluta;

Capacità termica ed entalpia.

Aria umida, al minimo P e T, può essere considerata una miscela binaria di gas ideali: aria secca e vapore acqueo. Quindi, secondo la legge di Dalton, possiamo scrivere:

(5.3)

dove P– pressione della miscela vapore-gas , p c gè la pressione parziale dell'aria secca, è la pressione parziale del vapore acqueo.

Vapore libero o surriscaldato - somministrato T e R non condensa. Il massimo contenuto di vapore possibile nel gas, al di sopra del quale si verifica la condensazione, corrisponde a condizioni di saturazione ad un certo punto T e pressione parziale .

Distinguere l'umidità assoluta, relativa e il contenuto di umidità dell'aria.

Umidità assolutaè la massa di vapore acqueo per unità di volume di aria umida (kg/m3). concetto umidità assoluta coincide con il concetto di densità di vapore a temperatura T e pressione parziale .

Umidità relativaè il rapporto tra la quantità di vapore acqueo nell'aria e la massima possibile, in determinate condizioni, o il rapporto tra la densità del vapore in determinate condizioni e la densità del vapore saturo nelle stesse condizioni:

Secondo l'equazione di stato di un gas ideale Mendeleev - Klaiperon per il vapore allo stato libero e saturo, abbiamo:

e (5.5)

Qui M p è la massa di una mole di vapore in kg, R è la costante del gas.

Tenendo conto della (5.5), l'equazione (5.4) assume la forma:

L'umidità relativa determina il contenuto di umidità dell'essiccante (aria).

Qui G Pè la massa (portata massica) del vapore, L è la massa (portata massica) del gas assolutamente secco. Esprimiamo le quantità G P e L attraverso l'equazione di stato di un gas ideale:

,

Quindi la relazione (5.7) viene trasformata nella forma:

(5.8)

Massa di 1 mole di aria secca all'interno kg.

Presentazione e considerando noi abbiamo:

(5.9)

Per sistema aria-vapore , . Poi abbiamo:

(5.10)

Quindi, è stata stabilita una relazione tra il contenuto di umidità x e l'umidità relativa φ dell'aria.

Calore specifico il gas umido è preso come capacità termica additiva del gas secco e del vapore.

Calore specifico del gas umido c, riferito a 1 kg di gas secco (aria):

(5.11)

dove è il calore specifico del gas secco, il calore specifico del vapore.

Capacità termica specifica, riferita a 1 kg miscela vapore-gas:

(5.12)

Solitamente utilizzato nei calcoli Insieme a.

Entalpia specifica dell'aria umida H si riferisce a 1 kg di aria assolutamente secca ed è determinato ad una data temperatura dell'aria T come somma delle entalpie dell'aria assolutamente secca e del vapore acqueo:

(5.13)

L'entalpia specifica del vapore surriscaldato è determinata dalla seguente espressione.

Asciugaturaè il processo di rimozione dell'umidità dai materiali.

L'umidità può essere rimossa meccanicamente(spremitura, filtraggio, centrifugazione) o termico, cioè evaporando l'umidità e rimuovendo i vapori risultanti.

Nella sua essenza fisica, l'essiccazione è una combinazione di processi di trasferimento di calore e massa correlati tra loro. La rimozione dell'umidità durante l'essiccazione si riduce al movimento di calore e umidità all'interno del materiale e al loro trasferimento dalla superficie del materiale all'ambiente.

Secondo il metodo di fornitura di calore al materiale essiccato, si distinguono i seguenti tipi di essiccazione:

– essiccamento convettivo– contatto diretto del materiale essiccato con un essiccante, che viene solitamente utilizzato come aria riscaldata o fumi (di norma, miscelati con aria);

– essiccazione a contatto- trasferimento di calore dal refrigerante al materiale attraverso la parete che li separa;

– essiccamento per radiazioni- trasferimento di calore tramite raggi infrarossi;

– essiccamento dielettrico– riscaldamento nel campo delle correnti ad alta frequenza;

– liofilizzazione– essiccazione allo stato congelato in alto vuoto.

Forma di legame dell'umidità nel materiale

Il meccanismo del processo di essiccazione è in gran parte determinato dalla forma di legame dell'umidità con il prodotto: più forte è questo legame, più difficile sarà il processo di essiccazione. Il processo di rimozione dell'umidità dal prodotto è accompagnato da una violazione della sua connessione con il prodotto, che richiede una certa quantità di energia.

Tutte le forme di comunicazione dell'umidità con il prodotto sono divise in tre grandi gruppi Parole chiave: legame chimico, legame fisico-chimico, legame fisico-meccanico. Nel processo di essiccazione dei prodotti alimentari, di norma, viene rimossa l'umidità legata fisicamente e fisicamente.

Acqua chimicamente legata viene trattenuto più saldamente e non viene rimosso quando il materiale viene riscaldato a 120 ... 150 ° C. L'umidità legata chimicamente è più saldamente attaccata al prodotto e può essere rimossa solo quando il materiale viene riscaldato a temperature elevate o come risultato di reazione chimica. Questa umidità non può essere rimossa dal prodotto durante l'asciugatura.

Umidità legata fisico-meccanica è il liquido nei capillari e il liquido bagnante.

L'umidità nei capillari è suddivisa in umidità macrocapillari e microcapillari. I macrocapillari sono pieni di umidità a diretto contatto con il materiale. L'umidità entra nei microcapillari sia per contatto diretto che come risultato del suo assorbimento dall'ambiente.

Legame fisico-chimico combina due tipi di umidità: adsorbimento e osmoticamente umidità legata. L'umidità di assorbimento è trattenuta saldamente sulla superficie e nei pori del corpo. Osmoticamente umidità legata, chiamato anche umidità rigonfiante, si trova all'interno delle cellule del materiale ed è trattenuto dalle forze osmotiche. Adsorbimento umidità richiede molta più energia per la sua rimozione rispetto al gonfiore dell'umidità.

Parametri di base dell'aria umida

Durante l'essiccazione convettiva, il vettore di calore (essiccante) trasferisce calore al prodotto e rimuove l'umidità che evapora dal prodotto. Pertanto, l'agente essiccante svolge il ruolo di vettore di calore e umidità. Lo stato dell'aria umida è caratterizzato dai seguenti parametri: pressione barometrica e pressione di vapore parziale, umidità assoluta e relativa, contenuto di umidità, densità, volume specifico, temperatura ed entalpia. Conoscendo i tre parametri dell'aria umida, puoi trovare tutti gli altri.

L'importanza assoluta dell'aria chiamato la massa di vapore acqueo in 1 m 3 di aria umida (kg / m 3).

Umidità relativa , cioè. grado di saturazione dell'aria  , è il rapporto tra l'umidità assoluta e la massa massima possibile di vapore acqueo (
), che può essere contenuta in 1 m 3 di aria umida nelle stesse condizioni (temperatura e pressione barometrica),

, cioè.
100. (1)

La massa di vapore acqueo, kg, contenuta nell'aria umida e per 1 kg di aria assolutamente secca è chiamata contenuto di umidità dell'aria:

, (2)

Entalpia io l'aria umida si riferisce a 1 kg di aria assolutamente secca ed è determinata ad una data temperatura dell'aria t°C come somma delle entalpie dell'aria assolutamente secca
e vapore acqueo
(J/kg aria secca):

, (3)

dove Insieme a rv– capacità termica specifica media dell'aria assolutamente secca, J/(kgK); io nè l'entalpia del vapore acqueo, kJ/kg.

io  d -diagramma dell'aria umida. Le principali proprietà dell'aria umida possono essere determinate utilizzando io X-diagramma, sviluppato per la prima volta da L.K. Ramzin nel 1918. Diagramma io-X(Fig. 1) costruito per pressione costante R= 745 mm Hg Arte. (circa 99 kN/m2).

Sull'asse verticale delle ordinate, l'entalpia è tracciata su una certa scala io, e sull'asse delle ascisse - contenuto di umidità d. L'asse delle ascisse si trova ad un angolo di 135 rispetto all'asse delle ordinate (per aumentare la parte di lavoro del campo grafico e la comodità di girare le curve  = cost).

Le linee del diagramma sono:

contenuto di umidità costante (d= const) sono linee verticali parallele all'asse y;

entalpia costante ( io\u003d const) - linee rette parallele all'asse dell'ascissa, cioè che vanno con un angolo di 135 ° rispetto all'orizzonte;

temperature costanti o isoterme (t= cost);

umidità relativa costante (  = cost);

pressioni parziali del vapore acqueo R P in aria umida, i cui valori sono tracciati sulla scala sull'asse y destro del diagramma.

Riso. uno. io–d- diagramma

Umidità assoluta dell'aria ρ n, kg / m, chiamano la massa di vapore acqueo contenuta in 1 m 3 di aria umida, ovvero l'umidità assoluta dell'aria è numericamente uguale alla densità di vapore ad una data pressione parziale P p e temperatura della miscela t.

Il contenuto di umidità è il rapporto tra la massa di vapore e la massa di aria secca contenuta nello stesso volume di gas umido. A causa dei piccoli valori della massa di vapore nell'aria umida, il contenuto di umidità è espresso in grammi per 1 kg di aria secca ed è indicato con d. L'umidità relativa φ è il grado di saturazione del gas con il vapore ed è espressa dal rapporto dell'umidità assoluta ρ n al massimo possibile alle stesse pressioni e temperature ρ n.

Rispetto ad un volume arbitrario di aria umida V, che contiene D p kg, vapore acqueo e L kg, aria secca a pressione barometrica P b e temperatura assoluta T, possiamo scrivere:

(5.2)

(5.3)

(5.4)

Se si considera l'aria umida come una miscela di gas ideali, per la quale vale la legge di Dalton, P b = R c + P p e l'equazione di Clapeyron, PV \u003d G ∙ R ∙ T, quindi per aria insatura:

(5.5)

per aria satura:

(5.6)

dove D p, D n - massa di vapore negli stati dell'aria insatura e satura;
R p - coppia costante di gas.

Da dove viene:

(5.7)

Dalle equazioni di stato scritte per aria e vapore si ottiene:

(5.9)

Rapporto di gas aria costante e la coppia è 0,622, quindi:

Poiché la massa della sua parte secca rimane invariata nei processi di scambio termico con la partecipazione dell'aria umida, è conveniente utilizzare l'entalpia dell'aria umida H, riferita alla massa dell'aria secca, per i calcoli di ingegneria termica:

dove C in è la capacità termica specifica media dell'aria secca nell'intervallo di temperatura 0÷100 o C, (C in = 1.005 kJ/kg∙K); C p - calore specifico medio del vapore acqueo (C p = 1.807 kJ / kg ∙ K).

Un'immagine del cambiamento dello stato di un gas umido negli impianti industriali è mostrata nel diagramma H-d (Fig. 5.3).

Il grafico H-d lo è immagine grafica alla pressione barometrica selezionata dei principali parametri dell'aria (H, d, t, φ, R p). Per comodità dell'uso pratico del diagramma H-d, viene utilizzato un sistema di coordinate oblique, in cui le linee H \u003d const si trovano ad un angolo di \u003d 135 ° rispetto alla verticale.

Figura 5.3 - Costruzione delle linee t \u003d const, P p e φ \u003d 100% nel diagramma H-d

Il punto a corrisponde a H \u003d 0. Dal punto a, sulla scala accettata viene stabilito un valore positivo di entalpia, verso il basso - negativo, corrispondente a temperature negative. Per costruire la linea t=const, utilizzare l'equazione H=1.0t + 0.001d(2493+1.97t). L'angolo α tra l'isoterma t = 0 e l'isoentalpo H = 0 è determinato dall'equazione:

Quindi α≈45°, e l'isoterma t = 0 o C è una linea orizzontale.

Per t > 0, ogni isoterma è costruita su due punti (isoterma t 1 su punti b e in). All'aumentare della temperatura, la componente entalpica aumenta, il che porta a una violazione del parallelismo delle isoterme.

Per costruire la linea φ = const, viene tracciata una linea di pressioni di vapore parziali su una certa scala a seconda del contenuto di umidità. P p dipende dalla pressione barometrica, quindi il diagramma è costruito per P b = cost.

La linea di pressione parziale è costruita secondo l'equazione:

(5.11)

Dati i valori d 1 , d 2 , e determinando P p1 P p2 trova i punti g, d ..., collegando i quali, ottieni una linea di pressione parziale del vapore acqueo.

La costruzione delle rette φ = cost inizia con la retta φ =1 (P p = P s). Utilizzando le tabelle termodinamiche del vapore acqueo, trova per diverse temperature arbitrarie t 1 , t 2 ... i valori corrispondenti di P s 1 , P s 2 ... Punti di intersezione delle isoterme t 1 , t 2 ... con linee d = cost corrispondente a P s 1 , P s 2 ..., determina la linea di saturazione φ = 1. L'area del diagramma che si trova sopra la curva φ = 1 caratterizza l'aria insatura; l'area del diagramma sotto φ = 1 caratterizza l'aria in uno stato saturo. Le isoterme nella zona al di sotto della linea φ = 1 (nella zona della nebbia) subiscono una rottura e hanno una direzione coincidente con H = cost.

Data diversa umidità relativa e calcolando contemporaneamente P p =φP s , le rette φ = const sono costruite in modo simile alla costruzione della retta φ = 1.

A t = 99,4 o C, che corrisponde al punto di ebollizione dell'acqua a pressione atmosferica, le curve φ \u003d const subiscono un'interruzione, poiché a t≥99,4 о С P p max \u003d P b. Se una , quindi le isoterme deviano a sinistra dalla verticale e se , le linee φ = const saranno verticali.

Quando l'aria umida viene riscaldata in uno scambiatore di calore recuperativo, la sua temperatura e l'entalpia aumentano e l'umidità relativa diminuisce. Il rapporto tra le masse di umidità e aria secca rimane invariato (d = const) - processo 1-2 (Fig. 5.4 a).

Nel processo di raffreddamento dell'aria in un HE recuperativo, la temperatura e l'entalpia diminuiscono, l'umidità relativa aumenta e il contenuto di umidità d rimane invariato (processo 1-3). Con un ulteriore raffreddamento, l'aria raggiungerà la piena saturazione, φ \u003d 1, punto 4. La temperatura t 4 è chiamata temperatura del punto di rugiada. Quando la temperatura scende da t 4 a t 5, il vapore acqueo si condensa (parzialmente), si forma nebbia e il contenuto di umidità diminuisce. In questo caso, lo stato dell'aria corrisponderà alla saturazione a una determinata temperatura, ad es. il processo procederà lungo la linea φ \u003d 1. L'umidità delle goccioline d 1 - d 5 viene rimossa dall'aria.

Figura 5.4 - I principali processi di modifica dello stato dell'aria in Grafico H-d

Quando si mescola l'aria di due stati, l'entalpia della miscela è N cm:

Rapporto di miscelazione k \u003d L 2 / L 1

ed entalpia
(5.13)

Nel diagramma H-d, il punto di miscela giace su una linea retta che collega i punti 1 e 2 per k → ~ H cm = H 2, per k → 0, H cm → H 1. È possibile che lo stato della miscela sia nella regione dell'aria sovrasatura. In questo caso si forma la nebbia. Il punto della miscela viene prelevato lungo la linea H = const fino alla linea φ = 100%, parte dell'umidità del gocciolamento ∆d cade (Fig. 5.4 b).

L'aria atmosferica è una miscela di gas (azoto, ossigeno, gas nobili, ecc.) con del vapore acqueo. La quantità di vapore acqueo contenuta nell'aria è di grande importanza per i processi che avvengono nell'atmosfera.

Aria umida- una miscela di aria secca e vapore acqueo. La conoscenza delle sue proprietà è necessaria per comprendere e calcolare dispositivi tecnici come essiccatori, sistemi di riscaldamento e ventilazione, ecc.

Viene chiamata aria umida contenente la quantità massima di vapore acqueo a una data temperatura ricco. Viene chiamata aria che non contiene la quantità massima di vapore acqueo possibile a una data temperatura insaturo. L'aria umida insatura è costituita da una miscela di aria secca e vapore acqueo surriscaldato, mentre l'aria umida satura è costituita da aria secca e vapore acqueo saturo. Il vapore acqueo è contenuto nell'aria, di solito in piccole quantità e nella maggior parte dei casi in uno stato surriscaldato, quindi ad esso si applicano le leggi dei gas ideali.

Pressione dell'aria umida A, secondo la legge di Dalton, è uguale alla somma delle pressioni parziali dell'aria secca e del vapore acqueo:

B = p B + p P, (2.1)

dove A– pressione barometrica, Pa, p B, r p sono le pressioni parziali dell'aria secca e del vapore acqueo, rispettivamente, Pa.

Nel processo di raffreddamento isobarico dell'aria umida insatura si può raggiungere uno stato di saturazione. La condensazione del vapore acqueo contenuto nell'aria, la formazione di nebbia ne indicano il raggiungimento punti di rugiada o temperatura di rugiada. Il punto di rugiada è la temperatura alla quale l'aria umida deve essere raffreddata a pressione costante per diventare satura.

Il punto di rugiada dipende dall'umidità relativa dell'aria. Con un'umidità relativa elevata, il punto di rugiada è vicino alla temperatura dell'aria effettiva.

Umidità assoluta ρ P determina la massa di vapore acqueo contenuta in 1 m 3 di aria umida.

Umidità relativa φ determina il grado di saturazione dell'aria con il vapore acqueo:

quelli. rapporto effettivo di umidità assoluta ρP alla massima umidità assoluta possibile nell'aria satura ρH alla stessa temperatura.

Per aria satura φ = 1 o 100% e per aria umida non satura φ < 1.

Il valore del contenuto di umidità, espresso in termini di pressioni parziali:

(2.4)

Come si può vedere dall'equazione (2.4), all'aumentare della pressione parziale r p contenuto di umidità d aumenta.

L'entalpia dell'aria umida è uno dei suoi parametri principali ed è ampiamente utilizzata nei calcoli degli impianti di essiccazione, ventilazione e condizionamento. L'entalpia dell'aria umida è relativa ad una massa unitaria di aria secca (1 kg) ed è definita come la somma delle entalpie dell'aria secca io B e vapore acqueo io p, kJ/kg:

io = io B + io P ∙d(2.5)

id - diagramma dell'aria umida

id- il diagramma dell'aria umida è stato proposto nel 1918. prof. OK. Ramzin. Nel diagramma (Fig. 2.1), l'ascissa mostra i valori del contenuto di umidità d, g/kg e lungo l'asse y - entalpia io aria umida, kJ/kg, riferita a 1 kg di aria secca. Per miglior uso grafico a linee quadrate io=cost disegnato con un angolo di 135° rispetto alle linee d=const e valori d spostato su una linea orizzontale. isoterme ( t=const) sono tracciati come linee rette.

Di id– Nel diagramma dell'aria umida, per ogni stato dell'aria umida, è possibile determinare la temperatura del punto di rugiada. Per fare ciò, da un punto che caratterizza lo stato dell'aria, è necessario tracciare una verticale (linea d=const) prima di attraversare la linea φ =100%. L'isoterma che passa per il punto ottenuto determinerà il punto di rugiada desiderato dell'aria umida.

curva di saturazione φ =100% condiviso id- un diagramma per la regione superiore dell'aria umida insatura e la regione inferiore dell'aria supersatura, in cui l'umidità è in uno stato di goccioline (regione di nebbia).

id- il diagramma può essere utilizzato per risolvere problemi legati all'essiccazione dei materiali. Il processo di essiccazione consiste in due processi: riscaldare l'aria umida e inumidirla, a causa dell'evaporazione dell'umidità dal materiale essiccato.

Riso. 2.1. id– diagramma dell'aria umida

processo di riscaldamento procede ad un contenuto di umidità costante ( d=const) e visualizzato su id- diagramma con una linea verticale 1-2 (Fig. 2.1). La differenza di entalpia nel diagramma determina la quantità di calore consumata per riscaldare 1 kg di aria secca:

Q = M B∙(io 2 - io 1), (2.6)

Processo di saturazione ideale l'umidità dell'aria nella camera di essiccazione si verifica a un'entalpia costante ( io=const) e viene mostrato come una linea retta 2-3′. La differenza di contenuto di umidità fornisce la quantità di umidità rilasciata nella camera di essiccazione da ogni chilogrammo di aria:

M P \u003d M V∙(d 3 - d 2), (2.7)

Il processo di essiccazione vero e proprio è accompagnato da una diminuzione dell'entalpia, cioè io≠const e viene disegnato dritto 2-3 .

GAS VERI

L'aria atmosferica è quasi sempre umida a causa dell'evaporazione dell'acqua dai serbatoi aperti nell'atmosfera, nonché per la combustione di combustibili organici con formazione di acqua, ecc. riscaldato aria atmosferica molto spesso utilizzato per l'essiccazione di vari materiali in camere di essiccazione e in altri processi tecnologici. Il contenuto relativo di vapore acqueo nell'aria è anche una delle componenti più importanti del comfort climatico nei locali residenziali e nei locali per lo stoccaggio a lungo termine. prodotti alimentari e prodotti industriali. Queste circostanze determinano l'importanza di studiare le proprietà dell'aria umida e di calcolare i processi di essiccazione.

Qui prenderemo in considerazione la teoria termodinamica dell'aria umida, principalmente con l'obiettivo di imparare a calcolare il processo di essiccazione del materiale umido, ad es. imparare a calcolare la portata d'aria che fornirebbe la velocità di essiccazione richiesta del materiale per i parametri dati dell'impianto di essiccazione, nonché a considerare l'analisi e il calcolo degli impianti di condizionamento e condizionamento.

Il vapore acqueo presente nell'aria può essere surriscaldato o saturo. In determinate condizioni, il vapore acqueo nell'aria può condensare; quindi l'umidità cade sotto forma di nebbia (nuvola) o la superficie si appanna - cade la rugiada. Tuttavia, nonostante le transizioni di fase, il vapore acqueo nell'aria umida può essere considerato con grande precisione come un gas ideale fino a uno stato saturo secco. Infatti, ad esempio, a temperatura t\u003d Il vapore acqueo saturo a 50 ° C ha una pressione ps = 12300 Pa e volume specifico. Tenendo presente che la costante del gas per il vapore acqueo

quelli. con questi parametri anche il vapore acqueo saturo con un errore non superiore allo 0,6% si comporta come un gas ideale.

Pertanto, considereremo l'aria umida come una miscela di gas ideali con l'unico avvertimento che negli stati vicini alla saturazione, i parametri del vapore acqueo saranno determinati da tabelle o diagrammi.

Introduciamo alcuni concetti che caratterizzano lo stato dell'aria umida. Lascia che nel volume dello spazio 1 m 3 ci sia aria umida in uno stato di equilibrio. Quindi la quantità di aria secca in questo volume sarà, per definizione, la densità dell'aria secca ρ sv (kg / m 3) e la quantità di vapore acqueo, rispettivamente, ρ VP (kg / m 3). Questa quantità di vapore acqueo è chiamata umidità assoluta aria umida. La densità dell'aria umida sarà ovviamente

In questo caso va tenuto presente che le densità dell'aria secca e del vapore acqueo devono essere calcolate alle corrispondenti pressioni parziali, in modo tale che

quelli. consideriamo la legge di Dalton valida per l'aria umida.

Se la temperatura dell'aria importante è t, poi

Spesso invece della densità del vapore acqueo, ad es. invece dell'umidità assoluta, l'aria umida è caratterizzata dalla cosiddetta contenuto di umidità d, che è definita come la quantità di vapore acqueo per 1 kg di aria secca. Per determinare il contenuto di umidità d allocare un po' di volume nell'aria umida v 1, in modo tale che la massa di aria secca al suo interno sia 1 kg, cioè dimensione v 1 nel nostro caso c'è m 3 / kg St. Quindi sarà la quantità di umidità in questo volume d kg VP / kg S. È chiaro che il contenuto di umidità d associato all'umidità assoluta ρ vp. In effetti, la massa di aria umida in volume v 1 è uguale

Ma poiché il volume v 1 abbiamo scelto in modo che contenesse 1 kg di aria secca, quindi ovviamente . Il secondo termine è, per definizione, contenuto di umidità d, cioè.

Considerando l'aria secca e il vapore acqueo come gas ideali, otteniamo

Tenendo conto, troviamo la relazione tra il contenuto di umidità e la pressione parziale del vapore acqueo nell'aria

Sostituendo qui i valori numerici, finalmente abbiamo

Poiché il vapore acqueo non è ancora un gas ideale, nel senso che la sua pressione parziale e temperatura sono molto inferiori a quelle critiche, l'aria umida non può contenere una quantità arbitraria di umidità sotto forma di vapore. Illustriamo questo con un diagramma. p–v vapore acqueo (vedi Fig. 1).

Lascia che lo stato iniziale del vapore acqueo nell'aria umida sia rappresentato dal punto C. Se ora a temperatura costante t Con l'aggiunta di umidità sotto forma di vapore all'aria umida, ad esempio facendo evaporare l'acqua da una superficie aperta, il punto che rappresenta lo stato del vapore acqueo si sposterà lungo l'isoterma t C = cost a sinistra. La densità del vapore acqueo nell'aria umida, ad es. la sua umidità assoluta aumenterà. Questo aumento dell'umidità assoluta continuerà fino al vapore acqueo a una data temperatura t C non diventerà saturo secco (stato S). Un ulteriore aumento dell'umidità assoluta a una data temperatura è impossibile, poiché il vapore acqueo inizierà a condensare. Pertanto, il valore massimo dell'umidità assoluta a una data temperatura è la densità del vapore saturo secco a questa temperatura, cioè

Il rapporto tra l'umidità assoluta a una data temperatura e l'umidità assoluta massima possibile alla stessa temperatura è chiamato umidità relativa dell'aria umida, cioè per definizione abbiamo

È anche possibile un'altra variante della condensazione del vapore nell'aria umida, ovvero il raffreddamento isobarico dell'aria umida. Quindi la pressione parziale del vapore acqueo nell'aria rimane costante. Punto C sul diagramma p–v si sposterà a sinistra lungo l'isobare fino al punto R. Inoltre, l'umidità inizierà a cadere. Questa situazione si verifica molto spesso durante l'estate durante la notte quando l'aria si raffredda, quando la rugiada cade sulle superfici fredde e si forma la nebbia nell'aria. Per questo motivo, la temperatura nel punto R in cui la rugiada inizia a cadere è chiamata punto di rugiada ed è indicata t R. Si definisce come la temperatura di saturazione corrispondente ad una determinata pressione di vapore parziale

L'entalpia dell'aria umida per 1 kg di aria secca viene calcolata sommando

si tiene conto che le entalpie dell'aria secca e del vapore acqueo si misurano a partire da una temperatura di 0 o C (più precisamente, dalla temperatura del punto triplo dell'acqua, pari a 0,01 o C).