Относительная влажность реальной паровоздушной смеси (ПВС)

[nicki 0]

Главное, что Рисх<Рвн, а при температуре 100°С в однофазной системе давление насыщенных паров воды не может быть меньше Рвн.

В этом и есть Ваша главная ошибка. В Вашем примере ПВС будет ненасыщенной.

[Виктор 414]

Для насыщенных паров зависимость экспоненциальная.

Зависимость чего от чего.

[nicki 0]

В определении приведенном в РМГ смущает фраза "... над водой [льдом]", хотя в английском (и др. яз.) этой добавки нет. Как думаете зачем ее приписали? Или это отечественное ноу-хау.

Это Алексей Васильевич в подтверждение того, что Вам уже указывали на Ваши ошибки, но Вы невнимательно читаете.

[Zorinav 2]

В определении приведенном в РМГ смущает фраза "... над водой [льдом]", хотя в английском (и др. яз.) этой добавки нет. Как думаете зачем ее приписали? Или это отечественное ноу-хау.

Это Алексей Васильевич в подтверждение того, что Вам уже указывали на Ваши ошибки, но Вы невнимательно читаете.

Я читал:

http://bestpravo.ru/rossijskoje/hw-dokumenty/q2w.htm

п.35. А Вы что имели в виду?

[libra 558]

<br />

Для насыщенных паров   зависимость экспоненциальная.

<br />Зависимость чего от чего.<br />

Если пары насыщеные, то зависимость давления паров воды над поверхностью воды от температуры , будет Pn=0,6112 exp(AbT/(Bb+T))

[Zorinav 2]

А серьезно - лучше бы подсказали иное определение относительной влажности, стандартизованное в РФ

Подойдём к проблеме с другой стороны - какую вы преследуете цель?

Виктор, спасибо за понимание! Мне надо с доказательной точностью рассчитывать массовую концентрацию водяного пара в ПВС, соответствующую заданной относительной влажности при заданных температуре и давлении. Расчет нужен для последующего получение заданной относительной влажности ПВС на выходе газосмесительной установки в термодиффузионном режиме. Водяной пар дозируется из ИМП (мг/м3), воздух – из баллона (см3/мин). Естественно, установка – в РГСИ, источники компонентов – рабочие эталоны.

Пределы t и Р достаточно узкие, а влажность – от долей % до десятков. Расчет параметров ПВС (как реального газа) проблем не вызывает. Вопросы опять только по соответствию терминам и определениям законодательной метрологии, но это другая история, это позже.

Попутная задача – пересчет относительной влажности ПВС при изменении ее температуры и (или) давления. Алгоритмы планируется аттестовать, скорее всего, в составе МИ, и предположительно в УНИИМ.

Ну вот и уперся в определение относительной влажности по РМГ 75-2004, в этот проклятый знаменатель...

[Zorinav 2]

<br />

Для насыщенных паров   зависимость экспоненциальная.

<br />Зависимость чего от чего.<br />

Если пары насыщеные, то зависимость давления паров воды над поверхностью воды от температуры , будет Pn=0,6112 exp(AbT/(Bb+T))

Узаконенная в РФ формула, по которой рассчитываются все таблицы - в ГОСТ 8.524-85 "ГСИ Таблицы психометрические Построение, содержание, расчетные соотношения" п.2.3 формула 2) «давление насыщенного водяного пара в однокомпонентной системе, находящейся в термодинамическом равновесии с жидкой фазой воды при плоской поверхности раздела фаз, имеющей температуру t». Диапазон относительной влажности 1 – 100%, температуры от минус 20 до 90С. А Ваша формула из какого нормативного документа? Может тот ГОСТ уже на что-то заменен?

[Виктор 414]

Мне надо с доказательной точностью рассчитывать массовую концентрацию водяного пара в ПВС, соответствующую заданной относительной влажности при заданных температуре и давлении.

Для этого существуют различные таблицы и калькуляторы.

Ну вот и уперся в определение относительной влажности по РМГ 75-2004, в этот проклятый знаменатель...

ВЫ где-то зациклились. Понятие относительной влажности очень простое - это процент от той влаги, Которая может содержаться в воздухе при данных условиях. Она может выражаться в граммах, молях, давлении водяных паров.

Знаменатель в формуле мы всегда находим по таблицах.

[Rais 51]

Да, интересная задачка.

Теперь получите знаменатель в строгом соответствии с определением РМГ.

Если рассчитывать в полном соответствии с РМГ, то знаменатель у меня получился 56,8% = Nнп/(Nг+Nнп) = 32,69/(32,69+24,85)*100%.

И какая же относительная влажность исходной ПВС в строгом соответствии с определением РМГ?

fi = 8,2 / 56,8 = 14.4%

Что не совпадает, если относительную влажность рассчитывать через давления: 6895/101325*100% = 6,8%.

Возможно при расчете молярных долей, количество вещества (в данном случае пара или насыщенного пара) необходимо делить на одну и туже сумму: (Nг+Nнп) или (Nг+Nв). Тогда получим:

1 вариант.

Хв = Nв/(Nг+Nнп) = 2,22/(24,85+32,69)*100% = 3,86%

Хнп = Nнп/(Nг+Nнп) = 32,69/ (24,85+32,69) * 100% = 56,8%

fi = 3.86 / 56.8 = 6.8%

2 вариант.

Хв = Nв/(Nг+Nв) = 8,2%

Хнп = Nнп/(Nг+Nв) = 120,7%

fi = 6.8%

Второй вариант несколько не физичен, т.к. доля получается больше 100%.

Как то так.

И все же не пойму почему во всем мире (судя по википедии и ссылкам на HandBook) все считают через давления, а в этом РМГ через молярные доли. Попробуйте написать разработчикам данного документа, думаю, имея 25 летний опыт работы, они смогут Вам помочь. Не забудьте поделится с нами полученной информацией.

Да, и не забудьте еще об одном: О Единстве измерений. Т.е. если Ваше устройство будет выдавать значение относительной влажности, то все кто использует в дальнейшем это значение должны его понимать так же как и Вы.

Примечание:

г - газ, воздух,

в - вода, водяной пар;

нп - насыщенный пар.

[Zorinav 2]

ВЫ где-то зациклились. Понятие относительной влажности очень простое - это процент от той влаги, Которая может содержаться в воздухе при данных условиях. Она может выражаться в граммах, молях, давлении водяных паров.

Знаменатель в формуле мы всегда находим по таблицах.

Хорошо, забудем про зеркало воды и проклятый знаменатель, будем определять относительную влажность по п.34 РМГ: относительная влажность вещества; относительная влажность (Нрк. степень насыщения): Отношение какой-либо концентрационной величины влажности в данном веществе к той же величине при насыщении влагой этого вещества при тех же температуре и давлении, %. Тем более, что есть примечание к нему: Для различных веществ относительная влажность может быть определена по разным концентрационным величинам (см., например, 35).

Отмечу только, что парциальное давление к числу концентрационных величин этим РМГ не отнесено.

Вы сказали, что знаменатель в варианте «сухого пара» находите по таблицам. Вернемся к посту 21. Пожалуйста, найдите концентрацию насыщенного водяного пара в ПВС при давлении 84 кПа и температуре 100°С. В любых концентрационных единицах: доли (молярная, объемная, массовая) или массовая концентрация. Подчеркну, что и в этом определении содержится требование к насыщенному состоянию: «при тех же температуре и давлении». Только просьба дать соответствующую ссылку.

[libra 558]

<br />

<br />

<br />

Для насыщенных паров   зависимость экспоненциальная.

<br />Зависимость чего от чего.<br />

Если пары насыщеные, то зависимость давления паров воды над поверхностью воды от температуры , будет Pn=0,6112 exp(AbT/(Bb+T))<br />

<br />Узаконенная в РФ формула, по которой рассчитываются все таблицы - в ГОСТ 8.524-85 "ГСИ Таблицы психометрические Построение, содержание, расчетные соотношения" п.2.3 формула 2) «давление насыщенного водяного пара в однокомпонентной системе, находящейся в термодинамическом равновесии с жидкой фазой воды при плоской поверхности раздела фаз, имеющей температуру t». Диапазон относительной влажности 1 – 100%, температуры от минус 20 до 90С. А Ваша формула из какого нормативного документа? Может тот ГОСТ уже на что-то заменен?<br />

Таблицы расчитаны по формулам наверное? И подтверждены экспериментально. Формула из книги "Влажный воздух" С.И. Бурцев, Ю.Н. Цветков ( http://bibliozal.ru/burcev-vlazhnyj-vozduh-sostav-svojstva.php ). Формулу для ненасыщеных паров не привожу посколько она есть но без первоисточника . Зависимость давления от температуры там квадратичная. А вы ГОСТ 8.524-85, который привели, до конца прочитали? Чего там в Приложении 8 написано?

[Zorinav 2]

И все же не пойму почему во всем мире (судя по википедии и ссылкам на HandBook) все считают через давления, а в этом РМГ через молярные доли. Попробуйте написать разработчикам данного документа, думаю, имея 25 летний опыт работы, они смогут Вам помочь. Не забудьте поделится с нами полученной информацией.

Расчет относительной влажности через парциальные давления основан, как я понимаю, на допущении идеальности водяного пара (что и продемонстрировано в посте 21). В большинстве случаев это дает относительную погрешность на уровне долей процентов. Скажем, при 20С и 101,325 Па молярная доля насыщенного водяного пара в воздухе составляет всего около 2,3%, Т.е. сильно разбавленное воздухом состояние. При работе с температурами до 95С и давлениями 84 - 110 кПа вопрос о корректности определения относительной влажности по РМГ не возникает - тут всегда Рн<Рисх. Я же залез в область температур до 110С и давлений от 50 кПа....

В процессе обсуждения мысли закрутились активнее и без сворачивания в трубочку Вроде получается подходящий вариант, проверяю. Заботит, как доказать его правильность при аттестации. Проверю - опишу.

[Zorinav 2]

А вы ГОСТ 8.524-85, который привели, до конца прочитали? Чего там в Приложении 8 написано?

Прочитал, Владимир Орестович. Но я вбил в Excel полную формулу. В те времена такую формулу не во всякий программируемый калькулятор возможно было ввести. Больше меня напрягает корректирующий коэффициент (приложение 6), но это другой вопрос, не хочу торопить события.

[libra 558]

<br />

А вы ГОСТ 8.524-85, который привели, до конца прочитали?  Чего там в Приложении 8 написано?<br />                        <br />                       

<br />Прочитал, Владимир Орестович. Но я вбил в Excel полную формулу. В те времена такую формулу не во всякий программируемый калькулятор возможно было ввести. Больше меня напрягает корректирующий коэффициент (приложение 6), но это другой вопрос, не хочу торопить события.<br />

Так моя формула один в один с ф.2 приложения 8

[nicki 0]

А Вы что имели в виду?

А я имел ввиду, что насыщенным пар будет тогда, когда наступает равновесное состояние между газовой и жидкостной (твердой) фазами, об этом и говорится в РМГ (фраза "... над водой [льдом]")- именно в этом корень Вашего непонимания.

Объясняю на пальцах, используя ВАШ ПРИМЕР:

40 г воды после испарения при нормальных условиях займут примерно всего 50 литров объема (0.05 м3). Если их (пары воды) нагреть до 100 градусов, то объем увеличится примерно на 1/4 т.е это будет объём около 63-64 литров (0,064 м3). Давление в емкости 1 м3 практически не изменится (слегка увеличится с 80 кПа до 85 кПа). Этот грубый расчёт показывает, что относительная влажность будет около 10%, но ни как не 100%. В системе описанной Вашим примером 100% относительной влажности никогда не будет. Вам просто не хватает воды.

Изменено 12 Февраля 2014 пользователем nicki

[Виктор 414]

84 кПа и температуре 100°С

Давление насыщенного пара не зависит от внешнего давления, а только от температуры. При 100°С оно равно 101359,8 Па.

В описываемой вами ситуации при 84 кПа вода будет кипеть, пока не выкипит, а в закрытом сосуде пока давление не поднимется до указанного.

[Rais 51]

84 кПа и температуре 100°С

Давление насыщенного пара не зависит от внешнего давления, а только от температуры. При 100°С оно равно 101359,8 Па.

В описываемой вами ситуации при 84 кПа вода будет кипеть, пока не выкипит, а в закрытом сосуде пока давление не поднимется до указанного.

Прочитай те сообщение №15.

[Zorinav 2]

А Вы что имели в виду?

А я имел ввиду, что насыщенным пар будет тогда, когда наступает равновесное состояние между газовой и жидкостной (твердой) фазами, об этом и говорится в РМГ (фраза "... над водой [льдом]")- именно в этом корень Вашего непонимания.

Объясняю на пальцах, используя ВАШ ПРИМЕР:

40 г воды после испарения при нормальных условиях займут примерно всего 50 литров объема (0.05 м3). Если их (пары воды) нагреть до 100 градусов, то объем увеличится примерно на 1/4 т.е это будет объём около 63-64 литров (0,064 м3). Давление в емкости 1 м3 практически не изменится (слегка увеличится с 80 кПа до 85 кПа). Этот грубый расчёт показывает, что относительная влажность будет около 10%, но ни как не 100%. В системе описанной Вашим примером 100% относительной влажности никогда не будет. Вам просто не хватает воды.

Эх Nicki, ну что же Вы так невнимательно читаете?! Где Вы увидели в посте 21, что при 40 г воды у ПВС будет насыщенное состояние? Там четко показано, что парциальное давление водяного пара составит всего около 6,899 Па при общем давлении ПВС 64 кПа. Тут насыщением и не пахнет. Вы лучше скажите, какой относительной влажности это состояние соответствует, только не RH - про него в посте тоже написано.

А над водой при 100С и 84 кПа равновесное состояние вообще невозможно - вода будет кипеть

Изменено 12 Февраля 2014 пользователем Zorinav

[Виктор 414]

ВЫ где-то зациклились.

Это я зациклился, не как не мог въехать в суть проблемы.

Наверное просто надо не обращать в это РМГ внимания на "и давления", так-как все расёты относительной влажности ведутся от температуры.

Сколько людей готовили этот документ и сколько стран подписывали, а обратил внимание на проблему Алексей Васильевич.

Думаю, что при таких комбинациях температуры и давления понятие относительной влажности теряет смысл. вещества будут вести себя как при нулевой влажности.

а что Алексей Васильевич в вашей установке такие режимы есть?

[libra 558]

<br />

А Вы что имели в виду?<br />

<br />А я имел ввиду, что насыщенным пар будет тогда, когда наступает равновесное состояние между газовой и жидкостной (твердой) фазами, об этом и говорится в РМГ (фраза "... над водой [льдом]")- именно в этом корень Вашего непонимания.<br />Объясняю на пальцах, используя ВАШ ПРИМЕР:<br />40 г воды после испарения при нормальных условиях займут примерно всего 50 литров объема (0.05 м3). Если их (пары воды) нагреть до 100 градусов, то объем увеличится примерно на 1/4 т.е это будет объём около 63-64 литров (0,064 м3). Давление в емкости 1 м3 практически не изменится (слегка увеличится с 80 кПа до 85 кПа). Этот грубый расчёт показывает, что относительная влажность будет около 10%, но ни как не 100%. В системе описанной Вашим примером 100% относительной влажности никогда не будет. Вам просто не хватает воды.<br />

Насколько понимаю жидкая и твердая фаза это все таки разные вещи. Если давление ниже 1кПа, то пар над льдом. Если выше то пар над жидкостью. В остальном господа примеры неудачные. При 100С часть воды будет в жидком состоянии никак не 40 г на 1 м^3 в парообразном. Давление в сосуде будет 103кПа, ну если кроме воды там другие газы то выше немножко.

[libra 558]

Чего то я г в кг не перевел надо пересчитать.

[Zorinav 2]

а что Алексей Васильевич в вашей установке такие режимы есть?

Есть. Газосмесительные установки и генераторы газовых смесей - целый класс рабочих эталонов по ГОСТ 8.578-2008 (ГПС для СИ содержания компонентов в газовых средах). Так же и источники компонентов к ним (баллонные газы и газовые смеси, источники микропотоков газов и паров - ИМП). Для обеспечения термодиффузионного режима генераторы оснащаются термостатами, куда устанавливаются ИМП Проблема термодиффузионного режима в том, что концентрация компонента в выходной смеси (например, влага в воздухе) нормируется только в единицах массовой концентрации (мг/м3). А мне надо относительную влажность.

Покупать специализированный генератор влажности - жаба душит, да и проблема с возможностью и погрешностями задания малых значений влажности.

[Zorinav 2]

При 100С часть воды будет в жидком состоянии никак не 40 г на 1 м^3 в парообразном. Давление в сосуде будет 103кПа, ну если кроме воды там другие газы то выше немножко.

Ну это Вы бросьте, Владимир Орестович. Тут даже и расчетов не нужно. Я специально взял "бытовае" параметры. Так, 84 кПа - это, обычно, нижняя граница атмосферного давления для НУ в лаборатории. Теперь возьмем парилку (сауну), когда атмосферное давление 84 кПа, а температура воздуха в парилке 110С - обычное дело. Вылил на камни кружку воды - она вся испарится, и никакой жидкой фазы! Ну и как рассчитать относительную влажность воздуха?

[nicki 0]

Расчет ведем по уравнению газового состояния, считая водяной пар идеальным газом, что здесь оправданно.

Парциальное давление водяного пара будет: Рв = Nв*R*Tисх = 6889 Па. Парциальное давление сухого воздуха Рг = Рисх - Рв = 77111 Па. Количество сухого воздуха Nг = Рг/(RT) = 24,85 моль. Молярная доля водяного пара в ПВС Хв = Nв/(Nв+Nв) = 8,2%. Числитель для формулы относительной влажности по определению РМГ получен.

Теперь получите знаменатель в строгом соответствии с определением РМГ. Чтобы Вам не искать: давление насыщенного водяного пара для 100°С Рвн = 101419 Па (по веб-справочнику МЭИ, имеющему сертификат соответствия ГСССД) или 101325 Па по ГОСТ 8.524, что, впрочем, неважно. Главное, что Рисх<Рвн, а при температуре 100°С в однофазной системе давление насыщенных паров воды не может быть меньше Рвн. Как же обеспечить «при тех же температуре и давлении»?

И какая же относительная влажность исходной ПВС в строгом соответствии с определением РМГ?

Вот RH = Рв/Рвн*100 = 9,82%, только мне расчеты на его основе наши законодатели аттестуют?

Молярная доля водяного пара в Вашей ПВС будет равна Хв=6889/84000=8.2%.

Относительная влажность RH= 6889/101325*100=6.8%

Еще раз повторяю, Вы путаетесь в понятиях ПВС (где то у Вас ПВС это пара-воздушная среда, а где то это паро-водянная смесь).

Для того, чтобы разобраться почитайте "Общий курс физики" или сходите за консультацией в ближайший от Вас институт, где есть кафедра "Общей физики".

[nicki 0]

Теперь возьмем парилку (сауну), когда атмосферное давление 84 кПа, а температура воздуха в парилке 110С - обычное дело. Вылил на камни кружку воды - она вся испарится, и никакой жидкой фазы! Ну и как рассчитать относительную влажность воздуха?

Вы её не рассчитаете потому что не можете учесть все факторы влияющие на неё в данном случае. Ну, а если бы система была полностью замкнутой, а воздух в сауне абсолютно сухой, то относительная влажность= масса воды в кружке/массу пара, который мог бы находится в ПВС при температуре 110 град.