Prelegere USCARE.

Uscarea este procesul de îndepărtare a umezelii din solide prin evaporarea lui şi eliminarea vaporilor rezultaţi.

Uscarea la căldură este adesea precedată de metode mecanice eliminarea umezelii (stors, decantare, filtrare, centrifugare).

În toate cazurile, la uscare sub formă de vapori, se îndepărtează o componentă foarte volatilă (apă, solvent organic etc.).

În esența sa fizică, uscarea este un proces de transfer combinat de căldură și masă și se reduce la mișcarea umidității sub influența căldurii de la adâncimea materialului care este uscat la suprafața sa și la evaporarea lui ulterioară. În timpul procesului de uscare, un corp umed tinde să ajungă la o stare de echilibru cu mediu, prin urmare, temperatura și conținutul său de umiditate în cazul general sunt o funcție de timp și de coordonate.

În practică este folosit conceptul umiditate v, care este definit ca:

(5.2)

Dacă atunci

După metoda de alimentare cu căldură, se disting:

Uscarea convectivă, realizată prin contact direct al materialului cu agentul de uscare;

Uscarea de contact (conductivă), căldura este transferată materialului prin peretele care le desparte;

Uscarea prin radiație - prin transfer de căldură prin radiație infraroșie;

Liofilizarea, în care umezeala este îndepărtată din material în timp ce este înghețat (de obicei în vid);

Uscarea dielectrică, în care materialul este uscat într-un câmp de curenți de înaltă frecvență.

Cu orice metodă de uscare, materialul este în contact cu aerul umed. În cele mai multe cazuri, apa este îndepărtată din material, astfel încât se ia în considerare de obicei un sistem uscat aer-vapori de apă.

Opțiuni aer umed.

Un amestec de aer uscat și vapori de apă este aer umed. Parametrii aerului umed:

Umiditatea relativă și absolută;

Capacitatea termică și entalpia.

Aer umed, la nivel scăzut PŞi T, poate fi considerat un amestec binar de gaze ideale - aer uscat și vapori de apă. Apoi, conform legii lui Dalton, putem scrie:

(5.3)

Unde P– presiunea amestecului vapori-gaz , p c g- presiunea parțială a aerului uscat, – presiunea parțială a vaporilor de apă.

Abur liber sau supraîncălzit - în funcție de date T&R nu se condenseaza. Conținutul maxim de vapori posibil într-un gaz, peste care se observă condensarea, corespunde condițiilor de saturație la un anumit nivel Tși presiune parțială .

Există umiditate absolută, relativă și umiditate a aerului.

Umiditate absolută este masa vaporilor de apă pe unitatea de volum de aer umed (kg/m3). Conceptul de umiditate absolută coincide cu conceptul de densitate a vaporilor la temperatura T și presiune parțială .

Umiditatea relativă- acesta este raportul dintre cantitatea de vapori de apă din aer la maximul posibil, în condiții date, sau raportul dintre densitatea vaporilor în condiții date și densitatea vaporilor saturați în aceleași condiții:

Conform ecuației de stare a unui gaz ideal Mendeleev–Cliperon pentru abur în stare liberă și saturată, avem:

Şi (5.5)

Aici M p este masa unui mol de abur în kg, R este constanta gazului.

Ținând cont de (5.5), ecuația (5.4) ia forma:

Umiditatea relativă determină capacitatea de umiditate a agentului de uscare (aer).

Aici G P– masa (debitul de masă) aburului, L – masa (debitul de masă) de gaz absolut uscat. Să exprimăm valorile lui G P și L prin ecuația de stare a unui gaz ideal:

,

Apoi relația (5.7) se transformă în forma:

(5.8)

Masa de 1 mol de aer uscat în kg.

Prezentarea si avand in vedere obținem:

(5.9)

Pentru sistemul aer-vapori de apă , . Atunci avem:

(5.10)

Deci, s-a stabilit o legătură între conținutul de umiditate x și umiditatea relativaφ aer.

Căldura specifică de gaz umed se ia ca valoare aditivă a capacităților termice ale gazului uscat și aburului.

Capacitate termică specifică a gazului umed c, referitor la 1 kg de gaz uscat (aer):

(5.11)

Unde căldură specifică gaz uscat, capacitatea termică specifică a aburului.

Capacitate termică specifică, împărțită la 1 kg amestec vapori-gaz:

(5.12)

În calcule se folosesc de obicei Cu.

Entalpia specifică a aerului umed H se referă la 1 kg de aer absolut uscat și este determinată la o anumită temperatură a aerului T ca suma entalpiilor aerului absolut uscat și vaporilor de apă:

(5.13)

Entalpia specifică a aburului supraîncălzit este determinată de următoarea expresie.

Uscare este procesul de îndepărtare a umidității din materiale.

Umiditatea poate fi îndepărtată mecanic(prin stoarcere, filtrare, centrifugare) sau termic, adică prin evaporarea umidității și îndepărtarea vaporilor rezultați.

În esența sa fizică, uscarea este o combinație de procese interconectate de transfer de căldură și masă. Îndepărtarea umezelii în timpul uscării se reduce la mișcarea căldurii și a umidității în interiorul materialului și la transferul acestora de la suprafața materialului în mediu.

Pe baza metodei de furnizare a căldurii materialului care urmează să fie uscat, se disting următoarele tipuri de uscare:

– uscare convectivă– contactul direct al materialului care se usucă cu un agent de uscare, care este de obicei aer încălzit sau gaze de ardere (de obicei amestecate cu aer);

– uscarea contactului– transfer de căldură de la lichidul de răcire la material prin peretele care le separa;

– uscare prin radiații– transfer de căldură prin raze infraroșii;

– uscare dielectrică– încălzire în domeniul curenților de înaltă frecvență;

– uscare prin congelare– liofilizare sub vid înalt.

Forma de legătură de umiditate în material

Mecanismul procesului de uscare este determinat în mare măsură de forma legăturii dintre umiditate și produs: cu cât această legătură este mai puternică, cu atât procesul de uscare este mai dificil. Procesul de îndepărtare a umidității dintr-un produs este însoțit de o întrerupere a conexiunii acestuia cu produsul, care necesită o anumită cantitate de energie.

Toate formele de legătură dintre umiditate și produs sunt împărțite în trei grupuri mari: legătură chimică, legătură fizico-chimică, legătură fizico-mecanică. În timpul uscării produse alimentare De regulă, umiditatea legată fizico-chimic și fizico-mecanic este îndepărtată.

Apă legată chimic este păstrat cel mai ferm și nu este îndepărtat atunci când materialul este încălzit la 120...150 °C. Umiditatea legată chimic este legată cel mai ferm de produs și poate fi îndepărtată numai prin încălzirea materialului la temperaturi ridicate sau prin reacție chimică. Această umiditate nu poate fi îndepărtată din produs prin uscare.

Umiditate legată fizico-mecanic - Acesta este lichidul situat în capilare și lichidul de umectare.

Umiditatea din capilare este împărțită în umiditate macrocapilareŞi microcapilare. Macrocapilarele sunt umplute cu umiditate atunci când intră în contact direct cu materialul. Umiditatea pătrunde în microcapilare atât prin contact direct, cât și ca urmare a absorbției din mediu.

Legătura fizico-chimică combină două tipuri de umiditate: adsorbţieŞi osmotic umiditatea legată. Umiditatea de adsorbție este reținută ferm pe suprafață și în porii corpului. Osmotic umiditatea legată, numită și umiditate de umflare, este situată în interiorul celulelor materialului și este reținută de forțele osmotice. Adsorbţie umiditate necesită mult mai multă energie pentru îndepărtarea sa decât umezeala care se umflă.

Parametrii de bază ai aerului umed

În timpul uscării convective, lichidul de răcire (agent de uscare) transferă căldură produsului și duce la îndepărtarea umezelii care se evaporă din produs. Astfel, agentul de uscare joacă rolul de purtător de căldură și umiditate. Starea aerului umed se caracterizează prin următorii parametri: presiunea barometrică și presiunea parțială a vaporilor, umiditatea absolută și relativă, conținutul de umiditate, densitatea, volumul specific, temperatura și entalpia. Cunoscând trei parametri ai aerului umed, îi puteți găsi pe toți ceilalți.

Importanța absolută a aerului este masa vaporilor de apă conținută în 1 m 3 de aer umed (kg/m 3).

Umiditatea relativă a aerului , adică gradul de saturație a aerului  , se numește raportul dintre umiditatea absolută și masa maximă posibilă de vapori de apă (
), care poate fi conținut în 1 m 3 de aer umed în aceleași condiții (temperatură și presiune barometrică),

, adică
100. (1)

Masa de vapori de apă, kg, conținută în aer umed și la 1 kg de aer absolut uscat se numește conținutul de umiditate al aerului:

, (2)

Entalpie eu aerul umed se referă la 1 kg de aer absolut uscat și se determină la o anumită temperatură a aerului t°C ca suma entalpiilor aerului absolut uscat
și vapori de apă
(J/kg aer uscat):

, (3)

Unde Cu s.v.– capacitatea termică specifică medie a aerului absolut uscat, J/(kgK); i n– entalpia vaporilor de apă, kJ/kg.

eu  d -diagrama aerului umed. Proprietățile de bază ale aerului umed pot fi determinate folosind eu x-diagrama dezvoltată pentru prima dată de L.K. Ramzin în 1918. Diagrama eu-X(Fig. 1) construit pentru presiune constantă R= 745 mmHg Artă. (aproximativ 99 kN/m2).

Pe axa ordonatelor verticale, entalpia este reprezentată pe o anumită scară eu, iar pe axa x este conținutul de umiditate d. Axa absciselor este situată la un unghi de 135 față de axa ordonatelor (pentru a crește partea de lucru a câmpului diagramei și a facilita rotirea curbelor)  = const).

Liniile prezentate pe diagramă sunt:

continut constant de umiditate (d= const) – drepte verticale paralele cu axa ordonatelor;

entalpie constantă ( eu= const) – linii drepte, paralele cu axa absciselor, adică care se deplasează la un unghi de 135° față de orizont;

temperaturi constante sau izoterme (t= const);

umiditate relativă constantă (  = const);

presiunea parțială a vaporilor de apă r nîn aer umed, ale căror valori sunt reprezentate la scară pe axa ordonată din dreapta a diagramei.

Orez. 1. eu–d- diagramă

Umiditatea absolută a aerului ρ p, kg/m, este masa vaporilor de apă conținută în 1 m 3 de aer umed, adică umiditatea absolută a aerului este numeric egală cu densitatea vaporilor la o presiune parțială dată P p și temperatura amestecului t.

Conținutul de umiditate este raportul dintre masa de abur și masa de aer uscat conținută în același volum de gaz umed. Datorită valorilor mici ale masei de vapori în aer umed, conținutul de umiditate este exprimat în grame la 1 kg de aer uscat și este notat cu d. Umiditatea relativă φ este gradul de saturație a gazului cu abur și este exprimată ca raportul umidității absolute ρ n la maximum posibil la aceleaşi presiuni şi temperaturi ρ n.

În raport cu un volum arbitrar de aer umed V, care conține D p kg, vapori de apă și L kg, aer uscat la presiunea barometrică P b și temperatura absolută T, putem scrie:

(5.2)

(5.3)

(5.4)

Dacă aerul umed este considerat un amestec de gaze ideale pentru care legea lui Dalton este valabilă, P b = Rîn + P p, și ecuația Clapeyron, PV=G∙R∙T, apoi pentru aer nesaturat:

(5.5)

pentru aer saturat:

(5.6)

unde D p, D n este masa de abur în stările nesaturate și saturate ale aerului;
R p - abur constant de gaz.

Unde urmează:

(5.7)

Din ecuațiile de stare scrise pentru aer și abur, obținem:

(5.9)

Raportul gazelor aer constant iar perechea este 0,622, atunci:

Deoarece în procesele de schimb de căldură care implică aer umed masa părții sale uscate rămâne neschimbată, în calculele termotehnice este convenabil să se utilizeze entalpia aerului umed H, raportată la masa aerului uscat:

unde C in este capacitatea termică specifică medie a aerului uscat în domeniul de temperatură 0÷100 o C, (C in = 1,005 kJ/kg∙K); C p - capacitatea termică specifică medie a vaporilor de apă (C p = 1,807 kJ/kg∙K).

O imagine a schimbării stării gazului umed în instalațiile industriale este prezentată în diagrama H-d (Fig. 5.3).

Diagrama H-d este imagine grafică la presiunea barometrică selectată a parametrilor principali ai aerului (H, d, t, φ, P p). Pentru comoditate utilizare practică Diagramele H-d folosesc un sistem de coordonate oblic, în care dreptele H = const sunt situate la un unghi b = 135 o față de verticală.

Figura 5.3 - Construcția liniilor t = const, P p și φ = 100% în diagrama H-d

Punctul a corespunde cu H = 0. Din punctul a în jos, o valoare a entalpiei pozitive este trasată în sus pe scara acceptată, în jos - o valoare a entalpiei negative, corespunzătoare valorilor negative ale temperaturii. Pentru a construi linia t=const, utilizați ecuația H =1,0t + 0,001d(2493+1,97t). Unghiul α dintre izoterma t = 0 și isentalpa H = 0 se determină din ecuația:

Prin urmare α≈45°, iar izoterma t = 0 o C este o linie orizontală.

Pentru t > 0, fiecare izotermă este construită din două puncte (izoterma t 1 din puncte bŞi V). Odată cu creșterea temperaturii, componenta entalpie crește, ceea ce duce la o încălcare a paralelismului izotermelor.

Pentru a construi linia φ = const, o linie a presiunilor parțiale de vapori este trasată la o anumită scară în funcție de conținutul de umiditate. P p depinde de presiunea barometrică, deci diagrama este construită pentru P b = const.

Linia de presiune parțială este construită folosind ecuația:

(5.11)

Precizând valorile d 1, d 2 și determinând P p1 P p2, se găsesc punctele d, d..., conectându-le, obțin o linie de presiune parțială a vaporilor de apă.

Construcția dreptelor φ = const începe cu dreapta φ =1 (P p = P s). Folosind tabele termodinamice ale vaporilor de apă, găsiți pentru mai multe temperaturi arbitrare t 1, t 2 ... valorile corespunzătoare ale P s 1, P s 2 ... Punctele de intersecție ale izotermelor t 1, t 2 ... cu liniile d = const corespunzătoare lui P s 1, P s 2 ..., se determină linia de saturație φ = 1. Aria diagramei situată deasupra curbei φ = 1 caracterizează aerul nesaturat; Aria diagramei de mai jos φ = 1 caracterizează aerul în stare saturată. Izotermele din regiunea de sub linia φ = 1 (în regiunea de ceață) suferă o întrerupere și au o direcție care coincide cu H = const.

Având în vedere o umiditate relativă diferită și calculând P p =φP s, liniile φ = const sunt construite în același mod ca și dreapta φ = 1.

La t = 99,4 o C, care corespunde punctului de fierbere al apei la presiunea atmosferică, curbele φ = const suferă o pauză, întrucât la t≥99,4 o C P p max = P b. Dacă , atunci izotermele deviază la stânga de la verticală, iar dacă , dreptele φ = const vor fi verticale.

Când aerul umed este încălzit într-un încălzitor recuperator, temperatura și entalpia acestuia cresc, iar umiditatea relativă scade. Raportul dintre masele de umiditate și aer uscat rămâne neschimbat (d = const) - proces 1-2 (Fig. 5.4 a).

În timpul procesului de răcire a aerului într-un schimbător de căldură recuperator, temperatura și entalpia scad, umiditatea relativă crește, iar conținutul de umiditate d rămâne neschimbat (procesul 1-3). Cu o răcire suplimentară, aerul va atinge saturația completă, φ=1, punctul 4. Temperatura t 4 se numește temperatura punctului de rouă. Când temperatura scade de la t 4 la t 5, vaporii de apă se condensează (parțial), se formează ceață, iar conținutul de umiditate scade. În acest caz, starea aerului va corespunde saturației la o anumită temperatură, adică procesul va urma linia φ = 1. Umiditatea picăturii d 1 - d 5 este îndepărtată din aer.

Figura 5.4 - Principalele procese de modificare a stării aerului în Diagrama H-d

Când aerul din două stări este amestecat, entalpia amestecului este N cm:

Raportul de amestec k = L 2 /L 1

și entalpie
(5.13)

În diagrama H-d, punctul de amestec se află pe linia dreaptă care leagă punctele 1 și 2 la k → ~ H cm = H 2, la k → 0, H cm → H 1. Este posibil ca starea amestecului să fie în regiunea aerului suprasaturat. În acest caz, se formează ceață. Punctul de amestec este purtat de-a lungul liniei H = const până la linia φ = 100%, o parte din umiditatea picăturii ∆d cade (Fig. 5.4 b).

Aerul atmosferic este un amestec de gaze (azot, oxigen, gaze nobile etc.) cu o anumită cantitate de vapori de apă. Cantitatea de vapori de apă conținută în aer este de cea mai mare importanță pentru procesele care au loc în atmosferă.

Aer umed- un amestec de aer uscat si vapori de apa. Cunoașterea proprietăților sale este necesară pentru înțelegerea și calcularea unor astfel de dispozitive tehnice precum uscătoare, sisteme de încălzire și ventilație etc.

Se numește aer umed care conține cantitatea maximă de vapori de apă la o anumită temperatură bogat. Se numește aer care nu conține cantitatea maximă de vapori de apă posibilă la o anumită temperatură nesaturat. Aerul umed nesaturat constă dintr-un amestec de aer uscat și vapori de apă supraîncălziți, iar aerul umed saturat este format din aer uscat și vapori de apă saturați. Vaporii de apa sunt de obicei continuti in aer in cantitati mici si in majoritatea cazurilor in stare supraincalzita, astfel incat i se aplica legile gazelor ideale.

Presiunea aerului umed ÎN, conform legii lui Dalton, este egală cu suma presiunilor parțiale ale aerului uscat și vaporilor de apă:

B = p B + p P, (2.1)

Unde ÎN– presiunea barometrică, Pa, p V, r P– presiuni parțiale ale aerului uscat și respectiv vaporilor de apă, Pa.

În procesul de răcire izobară a aerului umed nesaturat, se poate obține o stare de saturație. Condensarea vaporilor de apă din aer și formarea de ceață indică faptul că punct de rouă sau temperatura de rouă. Punctul de rouă este temperatura la care aerul umed la presiune constantă trebuie răcit pentru ca acesta să devină saturat.

Punctul de rouă depinde de umiditatea relativă a aerului. Când umiditatea relativă este ridicată, punctul de rouă este aproape de temperatura reală a aerului.

Umiditatea absolută ρ P determină masa de vapori de apă conţinută în 1 m 3 de aer umed.

Umiditatea relativă φ determină gradul de saturație a aerului cu vapori de apă:

aceste. raportul real de umiditate absolută ρ P la umiditatea absolută maximă posibilă în aerul saturat ρ N la aceeasi temperatura.

Pentru aer saturat φ = 1 sau 100%, iar pentru aer umed nesaturat φ < 1.

Cantitatea de conținut de umiditate exprimată în termeni de presiuni parțiale:

(2.4)

După cum se poate observa din ecuația (2.4) cu creșterea presiunii parțiale r P continutul de umiditate d crește.

Entalpia aerului umed este unul dintre principalii săi parametri și este utilizat pe scară largă în calculele instalațiilor de uscare, sistemelor de ventilație și aer condiționat. Entalpia aerului umed se referă la o unitate de masă a aerului uscat (1 kg) și se determină ca suma entalpiilor aerului uscat eu Vși vapori de apă eu P, kJ/kg:

i = i B + i P ∙d(2.5)

id – diagrama aerului umed

id– diagrama aerului umed a fost propusă în 1918. prof. BINE. Ramzin. În diagramă (Fig. 2.1), valorile conținutului de umiditate sunt reprezentate pe axa absciselor d, g/kg, iar ordonata este entalpia i aer umed, kJ/kg, referitor la 1 kg de aer uscat. Pentru cea mai bună utilizare linii grafice cu zone i=const trasat la un unghi de 135° față de linii d=const și valori d mutat pe o linie orizontală. izoterme ( t=const) sunt trasate ca linii drepte.

De id– diagrama aerului umed pentru fiecare stare de aer umed poate determina temperatura punctului de roua. Pentru a face acest lucru, dintr-un punct care caracterizează starea aerului, trebuie să trasați o linie verticală (linie d=const) până când se intersectează cu linia φ =100%. Izoterma care trece prin punctul obținut va determina punctul de rouă dorit al aerului umed.

Curba de saturație φ = 100% cote id– o diagramă pentru regiunea superioară a aerului umed nesaturat și regiunea inferioară a aerului suprasaturat, în care umiditatea este în stare de picătură (regiune de ceață).

id– diagrama poate fi folosită pentru rezolvarea problemelor legate de uscarea materialelor. Procesul de uscare constă din două procese: încălzirea aerului umed și umidificarea acestuia, datorită evaporării umidității din materialul care se usucă.

Orez. 2.1. id– diagrama aerului umed

Proces de încălzire apare la conținut constant de umiditate ( d=const) și este înfățișat pe id– diagramă cu o linie verticală 1-2 (Fig. 2.1). Diferența de entalpie din diagramă determină cantitatea de căldură consumată pentru a încălzi 1 kg de aer uscat:

Q = M V∙(i 2 - i 1), (2.6)

Proces ideal de saturație umiditatea aerului din camera de uscare are loc la o entalpie constantă ( i=const) și este descris drept drept 2-3′. Diferența de conținut de umiditate dă cantitatea de umiditate eliberată în camera de uscare de către fiecare kilogram de aer:

M P = M V∙(d 3 - d 2), (2.7)

Procesul propriu-zis de uscare este însoțit de o scădere a entalpiei, adică. i≠const și este reprezentat ca o linie dreaptă 2-3 .

GAZE REALE

Aerul atmosferic este aproape întotdeauna umed din cauza evaporării apei în atmosferă din rezervoarele deschise, precum și din cauza arderii combustibililor organici cu formarea apei etc. Încălzit aerul atmosferic foarte des folosit pentru uscarea diverselor materiale în camere de uscare și în alte procese tehnologice. Conținutul relativ de vapori de apă din aer este, de asemenea, una dintre cele mai importante componente ale confortului climatic în spațiile rezidențiale și în spațiile pentru depozitare pe termen lung. produse alimentareși produse industriale. Aceste circumstanțe determină importanța studierii proprietăților aerului umed și a calculării proceselor de uscare.

Aici vom lua în considerare teoria termodinamică a aerului umed, în principal cu scopul de a învăța cum să calculăm procesul de uscare a materialului umed, de exemplu. să învețe să calculeze debitul de aer care ar asigura viteza de uscare necesară a materialului pentru parametrii dați ai instalației de uscare, precum și pentru a lua în considerare problemele de analiză și calcul ale instalațiilor de climatizare și climatizare.

Vaporii de apă care sunt prezenți în aer pot fi fie în stare supraîncălzită, fie în stare saturată. În anumite condiții, vaporii de apă din aer se pot condensa; apoi umiditatea cade sub formă de ceață (nori), sau are loc aburirea suprafeței - rouă. Cu toate acestea, în ciuda tranzițiilor de fază, vaporii de apă din aerul umed pot fi considerați cu mare precizie ca un gaz ideal până la starea saturată uscată. De fapt, de exemplu, la o temperatură t= 50 o C vaporii de apă saturati au o presiune p s = 12300 Pa și volum specific. Ținând cont de faptul că constanta de gaz pentru vaporii de apă

aceste. Cu acești parametri, chiar și vaporii de apă saturati se comportă ca un gaz ideal cu o eroare de cel mult 0,6%.

Astfel, vom considera aerul umed ca un amestec de gaze ideale cu singura avertizare că, în stări apropiate de saturație, parametrii vaporilor de apă vor fi determinați din tabele sau diagrame.

Să introducem câteva concepte care caracterizează starea aerului umed. Lăsați un volum de spațiu de 1 m3 să conțină aer umed în stare de echilibru. Atunci cantitatea de aer uscat din acest volum va fi, prin definiție, densitatea aerului uscat ρ aer uscat (kg/m 3), respectiv cantitatea de vapori de apă, ρ vp (kg/m 3). Această cantitate de vapori de apă se numește umiditate absolută aer umed. Densitatea aerului umed va fi evident

Trebuie avut în vedere faptul că densitățile aerului uscat și vaporilor de apă trebuie calculate la presiuni parțiale adecvate, astfel încât

aceste. Considerăm că legea lui Dalton este valabilă pentru aerul umed.

Dacă temperatura aerului important este t, Asta

Adesea, în loc de densitatea vaporilor de apă, de ex. În loc de umiditate absolută, aerul umed se caracterizează prin așa-numitul continutul de umiditate d, care este definită ca cantitatea de vapori de apă per 1 kg de aer uscat. Pentru a determina conținutul de umiditate d hai sa alocam ceva volum in aerul umed V 1, astfel încât masa de aer uscat din el să fie de 1 kg, adică dimensiune V 1 în cazul nostru este m 3 /kg St. Atunci cantitatea de umiditate din acest volum va fi d kg VP/kg uscat Este evident că conținutul de umiditate d raportat la umiditatea absolută ρ vp. De fapt, masa de aer umed în volum V 1 este egal

Dar din moment ce volumul V 1 am ales-o astfel incat sa contina 1 kg de aer uscat, apoi evident . Al doilea termen este, prin definiție, conținutul de umiditate d, adică

Considerând aerul uscat și vaporii de apă ca fiind gaze ideale, obținem

Luând în considerare acest lucru, găsim o relație între conținutul de umiditate și presiunea parțială a vaporilor de apă din aer

Înlocuind valorile numerice aici, avem în sfârșit

Deoarece vaporii de apă nu sunt încă un gaz ideal în sensul că presiunea și temperatura sa parțială sunt mult mai mici decât cele critice, aerul umed nu poate conține o cantitate arbitrară de umiditate sub formă de vapori. Să ilustrăm acest lucru cu o diagramă. p–v vapori de apă (vezi fig. 1).

Fie ca starea inițială a vaporilor de apă din aerul umed să fie reprezentată prin punctul C. Dacă acum la o temperatură constantă t Prin adăugarea de umiditate sub formă de abur la aerul umed, de exemplu, prin evaporarea apei de pe o suprafață deschisă, atunci punctul care reprezintă starea vaporilor de apă se va deplasa de-a lungul izotermei t Cu =const stânga. Densitatea vaporilor de apă în aerul umed, adică umiditatea sa absolută va crește. Această creștere a umidității absolute va continua atâta timp cât vaporii de apă la o anumită temperatură t C nu va deveni saturat uscat (starea S). O creștere suplimentară a umidității absolute la o anumită temperatură este imposibilă, deoarece vaporii de apă vor începe să se condenseze. Astfel, valoarea maximă a umidității absolute la o anumită temperatură este densitatea vaporilor saturați uscați la această temperatură, adică.

Raportul dintre umiditatea absolută la o temperatură dată și umiditatea absolută maximă posibilă la aceeași temperatură se numește umiditatea relativă a aerului umed, adică. prin definiţie avem

Este posibilă și o altă opțiune pentru condensarea vaporilor în aer umed, și anume răcirea izobară a aerului umed. Apoi presiunea parțială a vaporilor de apă din aer rămâne constantă. Punctul C pe diagramă p–v se va deplasa spre stânga de-a lungul izobarei până la punctul R. Apoi umiditatea va începe să cadă. Aceasta situatie apare foarte des vara in timpul noptii cand aerul se raceste, cand roua cade pe suprafete reci si se formeaza ceata in aer. Din acest motiv, temperatura din punctul R la care roua începe să scadă se numește punct de rouă și este desemnată t R. Este definită ca temperatura de saturație corespunzătoare unei presiuni parțiale de vapori date

Entalpia aerului umed la 1 kg de aer uscat se calculează prin însumare

se ține cont de faptul că entalpiile aerului uscat și vaporilor de apă se măsoară de la o temperatură de 0 o C (mai precis, de la temperatura punctului triplu al apei egală cu 0,01 o C).