Рис. 4.32 Рис. 4.33
Если при одной и той же температуре воздуха tв увеличивать содержание в нем влаги, то давление pп будет расти и в точке 2 сравняется с pн, т. е. влажный воздух достигнет состояния насыщения.
С другой стороны, можно прийти к состоянию насыщения при сохранении постоянного парциального давления pп путем снижения температуры воздуха tв (рис. 4.33). Когда температура воздуха (а следовательно, и пара) достигнет в точке 3 значения tр, то наступит насыщение паров и дальнейшее понижение tв приведет к выпадению влаги, появлению тумана или росы. Поэтому температуру tРназывают точкой росы.
Содержание влаги в воздухе может оцениваться несколькими характеристиками: абсолютной и относительной влажностью ивлагосодержанием.
Абсолютная влажность воздуха численно равна плотности содержащегося в нем водяного пара и представляет собой количество пара в килограммах или граммах, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха. Для ненасыщенного пара, например, в точке 1 (рис.4.33),
. (4.57)
Относительная влажность воздуха φ есть отношение действительного содержания влаги в воздухе к максимально возможному при данной температуре, т. е. 
. Воспользовавшись уравнением состояния идеального газа pv = RT, можно записать: 
, 
. Поскольку Rп = Rн и по условию
T = idem, то получаем
. (4.58)
Для абсолютно сухого воздуха pп = 0иφ = 0, а при насыщении, когда
pп = pн, φ = 1. Часто величину φ выражают в процентах.
Влагосодержаниеdпредставляет собой отношение массы пара Mп к массе сухого воздуха Mв, содержащегося в смеси:
. (4.59)
Из уравнения Клапейрона для М кг идеального газа pV = MRT. Подставив это выражение в уравнение (4.59) с соответствующими индексами, имеем:
. (4.60)
Используя выражения (4.56) и (4.58), получаем:
. (4.61)
Влагосодержание d имеет размерность кг влаги / кг сухого воздуха.
Энтальпию влажного воздуха H также принято относить к 1 кг сухого воздуха. Она суммируется из энтальпии 1 кг сухого воздуха и энтальпии d кг содержащегося в нем пара:
. (4.62)
Для расчетов используется формула профессора Л. К. Рамзина, ккал/кг сухого воздуха:
. (4.63)
Или в пересчете на единицы системы СИ, кДж/кг сухого воздуха,
. (4.64)
Определение параметров влажного воздуха, а также расчет процессов изменения его состояния удобно проводить с помощью H, d-диаграммы.
Диаграмма H, d строится для давления воздуха B = 745 мм рт. ст., но с достаточной точностью ее можно использовать и при другом атмосферном давлении. При ее построении используется косоугольная система координат с осями, расположенными под углом 135º. Поэтому линии постоянных энтальпий H = const имеют наклон к горизонтали 45º (рис. 4.34).
Изотермы t = constстроятся по уравнениям (4.63) или (4.64). Поскольку они являются уравнениями первой степени относительно t, то изотермы – прямые линии.
Затем строится кривая насыщения φ = 100 % и другие линии φ = const c использованием выражения (4.61) и таблиц насыщенного водяного пара.
Такие диаграммы могут быть построены для различных интервалов температуры воздуха и применяются для расчетов соответствующих установок. Так, в устройствах кондиционирования воздуха интервал интересующих температур находится в пределах от –35 до +40 ºC, в то время как в сушильных установках используются температуры воздуха до 1000 ºC и выше.
В качестве примера использования H, d-диаграммы рассмотрим процессы, протекающие в теоретической сушилке. Схема простейшей сушильной установки показана на рис. 4.35.
Воздух, пройдя калорифер, нагревается от наружной температуры t0 до температуры t1. Этот процесс 0 – 1 протекает при постоянном влагосодержании: d0 = d1.
Нагретый воздух, имеющий в точке 1весьма малую относительную влажность, подается в сушильную камеру. Процесс теоретической сушки протекает при постоянной энтальпии влажного воздуха:
H = const. Влагосодержание воздуха возрастает, а температура снижается.
С каждым килограммом воздуха от высушиваемого материала уносится d2 – d1 кг влаги, поэтому расход воздуха на 1 кг влаги
, (4.65)
а общий расход воздуха, если сушилка имеет производительность по влаге W, определится как
. (4.66)
Количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг воздуха,
, (4.67)
а общий расход тепла
. (4.68)
С помощью диаграммы H, d весьма просто определить относительную влажность воздуха. Представляют интерес два случая.
При известной температуре точки росы tр находят точку 1(рис. 4.36) пересечения изотермы tр = constc линией насыщения φ = 100 %.
Затем при постоянном влагосодержании d = const поднимаются вверх до пересечения с изотермой tв = const в точке 2. Линия φв = const, проходящая через эту точку, будет характеризовать искомую относительную влажность. Приборы, основанные на определении φ по температуре точки росы, называются гигрометрами.
