Относительная влажность реальной паровоздушной смеси (ПВС)

[Zorinav 2]

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".

Спасибо за совет, только курсы физики или, тем более, общеобразовательный институт тут не помощники Если Вы еще не поняли, повторю, что речь об имеющемся в законодательной метрологии определении понятия относительной влажности.

[Zorinav 2]

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.

Ну вот и ладненько! Вернитесь, коль появится желание, к посту 21 - там и объемы и массы конкретизированы. И попробуйте рассчитать "массу пара, который мог бы находиться в ПВС" (т.е. максимально возможную) при температуре 110 град и при давлении ПВС 84 кПа- именно так требует РМГ

[Zorinav 2]

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.

Бальзам на душу! Я все надеюсь, что кто-то подскажет нормативный документ, типа ГОСТ Р ИСО, в котором относительная влажность трактуется, как отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщенного пара при той же температуре.

Для тех, кто еще не устал от обилия расчетов и не потерял интерес к теме - очередная порция. Как ни пытаюсь, без формул - только бани и парилки.

Относительная влажность по смыслу – отношение какой-либо концентрационной величины влажности в исходном (рассматриваемом) состоянии к ее предельно возможному значению при тех же температуре и давлении (забудем про поверхность жидкой фазы).

Вернемся к условиям поста 21.

Замкнутый объем V=1м3 «сухой» ПВС, имеющей температуру tисх = 100°С (или Тисх = 373,15 К) и абсолютное давление Рисх = 84 кПа. Масса влаги в этом объеме ПВС mв = 40 г/м3, или количество влаги Nв = 2,22 моль.

Для простоты рассуждений опять будем считать водяной пар идеальным газом.

Парциальное давление водяного пара Рв = Nв*R*Tисх = 6,889 кПа.

Парциальное давление сухого воздуха Рг = Рисх - Рв = 77,111 кПа.

Количество сухого воздуха Nг = Рг/(RT) = 24,85 моль.

Молярная доля водяного пара в ПВС Хв = Nв/(Nв+Nв) = 8,2%.

предельно возможное количество влаги в ПВС при тех же Рисх, Тисх. Логично предположить, что оно достигается, когда весь объем заполнен только парами воды. Попытка уменьшить температуру или увеличить давление приводит к появлению конденсата, увеличение температуры или снижение давления переводит пар в перегретое состояние. Добавление воздуха в изохорном режиме (путем добавления объема без изменения температуры и давления) только уменьшает молярную долю водяного пара.

Тогда в качестве предельного значения давления (Рвп) следует считать Рвп = Рисх.

Водяной пар при этом должен иметь плотность pвп = Рвп*Мв/(R*Тисх) = 487,76 г/м3. Его количество в 1 м3 ПВС составит Nвп = 27,075 моль.

Молярная доля водяного пара в этом предельном состоянии Хвп = 100%

Тогда, если опять-таки исходить из смысла, искомая относительная влажность составит

Ψ’ = Хв/Хвп*100 =8,2/100*100 = 8,2% = Хв

Причем, то же самое значение получается и по отношению давлений:

Рв/Рвп = 6,889/84*100 = 8,2%

И вообще, это значение просто равно молярной доле влаги в исходной ПВС (Хв = 8,2%)

И вроде бы красиво, но как-то теряется идентичность понятий между случаями, когда Рисх<=Рвн и Рисх>Рвн.

Для Рисх<=Рвн трактовка относительной влажности, как отношения концентрационных значений влаги, выраженных в долях, вообще не годится. Даже если оставить требование по равенству только температуры, то все равно для насыщенного состояния получаются доли, равные 1, т.е. описанный выше вариант.

А вот если брать отношение парциального давления влаги в исходной смеси к давлению насыщенного пара при той же температуре, то ситуация выглядела бы так:

Давление насыщенного водяного пара при 100°С, Рвн = 101,325 кПа (по ГОСТ 8.524)

Искомая относительная влажность:

Ψ = Рв/Рвн*100 = 6,889/101,325*100 = 6,8% (вместо 8,2% по расчету выше)

И главное – предельная относительная влажность, которую можно получить при tисх = 100°С и Рисх = 84 кПа:

Ψп = Рвп/Рвн*100 = 84/101,325*100 = 82,9%

(то же самое значение получится, если брать отношение количеств влаги в исходной смеси и в насыщенном состоянии, выраженных в молях)

Помогите с ГОСТ Р ИСО, плииз!

[Виктор 414]

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

Да, но вы давление водяного пара берёте при 84 кПа, а насыщенного при 101, хотя в РМГ:

"35 относительная влажность газа над водой [льдом]; относительная влажность: Отношение молярной доли влаги в газе к молярной доле насыщенного водяного пара над водой [льдом] в этом газе при тех же давлении и температуре"

Что бы вам было понятно представ те себе, что весь объём заполнен водяным паром (100 %), а по вашим расчётам будет 84/101. Меньше 100 %, нелепица.

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

Я думаю следует извинится, все расчёты проводятся вполне грамотно.

Повторяюсь, я считаю, что при таких условиях понятие относительной влажности теряет смысл и надо пользоваться абсолютной.

[libra 558]

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?<br />

Нет парилка не закрытый сосуд. Пример неудачный. Мы перед этим говорили об изохорном процессе? В парилке содержание влаги на объем газа меняется. В закрытом сосуде при росте давления растет и температура кипения и так делее. Изменено 13 Февраля 2014 пользователем libra

[Zorinav 2]

nicki (13 Февраль 2014 - 08:05) писал:Относительная влажность RH= 6889/101325*100=6.8%

Да, но вы давление водяного пара берёте при 84 кПа, а насыщенного при 101, хотя в РМГ:

"35 относительная влажность газа над водой [льдом]; относительная влажность: Отношение молярной доли влаги в газе к молярной доле насыщенного водяного пара над водой [льдом] в этом газе при тех же давлении и температуре"

Это уже не по РМГ, Виктор. Относительная влажность взята, как отношение парциального давления влаги в ПВС при Рисх, Тисх к давлению насыщенного пара при Тисх, без учета давления. Такое сплошь и рядом встречается, даже в отраслевых стандартах. И в данной теме меня к нему же склоняют (я бы и рад, но...)

84 кПа в числителе - это давление ПВС, которая уже не смесь, а только водяной пар с давлением, равным Рисх и температуре Тисх, т.е. давление предельное, насыщенное. Откуда и получится, что для Тисх=100С и Рисх = 84 кПа существует предельная относительная влажность, если ее трактовать в таком варианте.

[Rais 51]

Помогите с ГОСТ Р ИСО, плииз!

Возможно будет полезно:

ГОСТ Р ИСО 8756-2005 "Качество воздуха. Обработка данных по температуре, давлению и влажности"

ГОСТ Р ИСО 8756

[Zorinav 2]

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?<br />

Нет парилка не закрытый сосуд. Пример неудачный. Мы перед этим говорили об изохорном процессе? В парилке содержание влаги на объем газа меняется. В закрытом сосуде при росте давления растет и температура кипения и так делее.

Владимир Орестович, не в этом же проблема! Ну пусть в парилке был сухой воздух с температурой 110С при каком-то атмосферном давлении. Мы ее герметизировали, потом вылили на камни кружку воды (400 г), которая полностью испарится (при достаточно большом объеме парилки). Пусть давление после этого стало 84 кПа, а температура стабилизирована на тех же 110С. Теперь без проблем считается и количество влаги и сухого воздуха (моли), и молярная доля водяного пара, и его парциальное давление (естественно, рассматривается только случай, когда оно меньше, чем 84 кПа). Вопрос, на какую величину делить вычисленную молярную долю пара, чтобы найти относительную влажность воздуха в парилке, строго следуя определению РМГ.

Изменено 13 Февраля 2014 пользователем Zorinav

[Zorinav 2]

Помогите с ГОСТ Р ИСО, плииз!

Возможно будет полезно:

ГОСТ Р ИСО 8756-2005 "Качество воздуха. Обработка данных по температуре, давлению и влажности"

ГОСТ Р ИСО 8756

Спасибо! Он у меня есть, там речь о приведении результатов анализа качества воздуха к стандартным условиям. По влаге написано: "Учет поправки на влажность не включен. В подобном случае используют процедуру, указанную в конкретной МВИ....."

[nicki 0]

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

Это должно было быть первым постом. Правильно сформулированная задача - это половина решения проблемы.

А у Вас с точки зрения Общей физики простая задача. Определяете концентрацию влаги в камере смешения влажной ПВС и сухого воздуха (по объёмам или расходам), определяете массу водянного пара,затем парциальное давление водянного пара для температуры смеси и для этой температуры определяете давление на линии насыщения водянного пара. Отношение парциального давления и давления насыщения будет относительной влажностью. Давление насыщения определяйте по формуле данной в ГСССД98-86.

[Виктор 414]

А у Вас с точки зрения Общей физики простая задача.

Вы опять объясняете элементарные вещи, которые Алексей Васильевич и так знает. Проблема совсем не в этом, но до вас не доходит.

[nicki 0]

Вы опять объясняете элементарные вещи, которые Алексей Васильевич и так знает.

Судя по посту #53 он как раз в них запутался. Температура и давление водяных паров на линии насыщения связана жесткой зависимостью. А Алексей Васильевич просто забыл, что это следствие универсального закона Физики - закона сохранения энергии. Как только он его вспомнит- все для него станет на свои места. А чтение курса "Общей физики" не является оскорблением для человека разумного.

[Zorinav 2]

Вы опять объясняете элементарные вещи, которые Алексей Васильевич и так знает.

Судя по посту #53 он как раз в них запутался. Температура и давление водяных паров на линии насыщения связана жесткой зависимостью. А Алексей Васильевич просто забыл, что это следствие универсального закона Физики - закона сохранения энергии. Как только он его вспомнит- все для него станет на свои места. А чтение курса "Общей физики" не является оскорблением для человека разумного.

Ну что же, не грех и повториться, поскольку ситуация уже забавная.

Надо вычислить относительную влажность ПВС, находящейся в герметичном объеме при 84 кПа и 100 град. Эта ПВС - т.н. "сухая", т.е влага в ней присутствует только в газообразном состоянии. По понятиям (в т.ч. и общей физики) относительная влажность - это отношение значения какой-либо концентрационной величины влажности (количества, массы, парциального давления, парциального объема и т.п - оговаривается особо и всегда) в исследуемой среде к этой же величине в насыщенном состоянии при тех же давлении и температуре. Так вычислите для вышеуказанных t, Р значение хотя бы одной концентрационной величины насыщенного состояния, предпочтительно - молярную долю насыщенного водяного пара (по РМГ). Обсудим...

[Виктор 414]

Температура и давление водяных паров на линии насыщения связана жесткой зависимостью.

Разъясните каким образом

[libra 558]

Скорее через парогенератор и сжатый азот.

[Zorinav 2]

Для условия Рисх<Рвн определим предельно возможное количество влаги в ПВС при тех же Рисх, Тисх. Логично предположить, что оно достигается, когда весь объем заполнен только парами воды. Попытка уменьшить температуру или увеличить давление приводит к появлению конденсата, увеличение температуры или снижение давления переводит пар в перегретое состояние. Добавление воздуха в изохорном режиме (путем добавления объема без изменения температуры и давления) только уменьшает молярную долю водяного пара.

Тогда в качестве предельного значения давления (Рвп) следует считать Рвп = Рисх.

Водяной пар при этом должен иметь плотность pвп = Рвп*Мв/(R*Тисх) = 487,76 г/м3. Его количество в 1 м3 ПВС составит Nвп = 27,075 моль.

Молярная доля водяного пара в этом предельном состоянии Хвп = 100%

Тогда, если опять-таки исходить из смысла, искомая относительная влажность составит

Ψ’ = Хв/Хвп*100 =8,2/100*100 = 8,2% = Хв

Причем, то же самое значение получается и по отношению давлений:

Рв/Рвп = 6,889/84*100 = 8,2%

И вообще, это значение просто равно молярной доле влаги в исходной ПВС (Хв = 8,2%)

В благодарность за участие в обсуждении, и чтобы не плодить писанину - сделал файлик расчета, включающий и описанный выше вариант. При Рисх>=Рн он дает типовой расчет, в т.ч. есть точный расчет линии насыщения по ГОСТ - может многим пригодиться. Можно подставлять свои значения и сравнить с RH, например

ПВС_1.rar

[libra 558]

Вы опять объясняете элементарные вещи, которые Алексей Васильевич и так знает.

Судя по посту #53 он как раз в них запутался. Температура и давление водяных паров на линии насыщения связана жесткой зависимостью. А Алексей Васильевич просто забыл, что это следствие универсального закона Физики - закона сохранения энергии. Как только он его вспомнит- все для него станет на свои места. А чтение курса "Общей физики" не является оскорблением для человека разумного.

Ну что же, не грех и повториться, поскольку ситуация уже забавная.

Надо вычислить относительную влажность ПВС, находящейся в герметичном объеме при 84 кПа и 100 град. Эта ПВС - т.н. "сухая", т.е влага в ней присутствует только в газообразном состоянии. По понятиям (в т.ч. и общей физики) относительная влажность - это отношение значения какой-либо концентрационной величины влажности (количества, массы, парциального давления, парциального объема и т.п - оговаривается особо и всегда) в исследуемой среде к этой же величине в насыщенном состоянии при тех же давлении и температуре. Так вычислите для вышеуказанных t, Р значение хотя бы одной концентрационной величины насыщенного состояния, предпочтительно - молярную долю насыщенного водяного пара (по РМГ). Обсудим...

Предположим, что формула для расчета давления насыщенного пара работает и для температуры выше

+50 С. Тогда через плотность газа m/V=P/RT=84000/(462*373,15)=0,4873 , Pn=611,21* exp(17,504*100/(241,2+100))=103318 Па, mn/V=Pn/RT=0,599309, из соотношения плотностей находим m/mn=0,49305/0,599308=0,81

Относительная влажность смеси 81%

Если взять соотношение давлений для данной смеси, то получим тот же процент, но у вас чистая смесь, давайте добавим хотя бы азот для чистоты эксперимента?

Допустим 100кПа парциального давления азота.

Изменено 14 Февраля 2014 пользователем libra

[libra 558]

Температура и давление водяных паров на линии насыщения связана жесткой зависимостью.

Разъясните каким образом

Через уравнение описывающее процесс.

[libra 558]

Для условия Рисх<Рвн определим предельно возможное количество влаги в ПВС при тех же Рисх, Тисх. Логично предположить, что оно достигается, когда весь объем заполнен только парами воды. Попытка уменьшить температуру или увеличить давление приводит к появлению конденсата, увеличение температуры или снижение давления переводит пар в перегретое состояние. Добавление воздуха в изохорном режиме (путем добавления объема без изменения температуры и давления) только уменьшает молярную долю водяного пара.

Тогда в качестве предельного значения давления (Рвп) следует считать Рвп = Рисх.

Водяной пар при этом должен иметь плотность pвп = Рвп*Мв/(R*Тисх) = 487,76 г/м3. Его количество в 1 м3 ПВС составит Nвп = 27,075 моль.

Молярная доля водяного пара в этом предельном состоянии Хвп = 100%

Тогда, если опять-таки исходить из смысла, искомая относительная влажность составит

Ψ’ = Хв/Хвп*100 =8,2/100*100 = 8,2% = Хв

Причем, то же самое значение получается и по отношению давлений:

Рв/Рвп = 6,889/84*100 = 8,2%

И вообще, это значение просто равно молярной доле влаги в исходной ПВС (Хв = 8,2%)

В благодарность за участие в обсуждении, и чтобы не плодить писанину - сделал файлик расчета, включающий и описанный выше вариант. При Рисх>=Рн он дает типовой расчет, в т.ч. есть точный расчет линии насыщения по ГОСТ - может многим пригодиться. Можно подставлять свои значения и сравнить с RH, например

ПВС_1.rar

Как Вы посчитали по ГОСТ, если там условие применения формул от -20 до +90С и давление номинальное 100кПа ? Если мы будем считать давление насыщения по ГОСТ и сравним с расчетом по формуле для идеального газа, то ошибка у нас получается порядка 10-20% Для t=+20, d=15 g/kg Pig=2030,5 Pa P100%=2334,9 Pa, t=+40, d=35g/kg, Pig=5061,2 , P100%=7371,2. Поэтому не считаю экстраполяцию формул допустимой.

[Виктор 414]

Через уравнение описывающее процесс.

Опять пустые выражения, шде уравнение.

[libra 558]

Через уравнение описывающее процесс.

Опять пустые выражения, шде уравнение.

Уже писал:

<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))

Где Pn давление насыщенных паров, T температура.

Изменено 14 Февраля 2014 пользователем libra

[Zorinav 2]

Как Вы посчитали по ГОСТ, если там условие применения формул от -20 до +90С и давление номинальное 100кПа ? Если мы будем считать давление насыщения по ГОСТ и сравним с расчетом по формуле для идеального газа, то ошибка у нас получается порядка 10-20% Для t=+20, d=15 g/kg Pig=2030,5 Pa P100%=2334,9 Pa, t=+40, d=35g/kg, Pig=5061,2 , P100%=7371,2. Поэтому не считаю экстраполяцию формул допустимой.

Я в курсе ограничений ГОСТ. Поскольку меня интересует расширенный предел по температуре, я проверял возможность использования формулы сверкой с данными веб-справочника Очкова В.Ф. (Справочник имеет сертификат соответствия ГСССД):

http://twtmas.mpei.ac.ru/mas/WorkSheets/rbtpp/tab1.mcd

Максимальное относительное отклонение результатов расчета по формуле ГОСТ от данных справочника в диапазоне температур (10 – 120)°С составило 0,103% для 70°С и 80°С. Для 100, 110 и 120°С относительное отклонение составило, соответственно, -0,092%, -0,080% и -0,063%. Меня такие отклонения от ГСССД устраивают. При этом отклонения от идеальности при температурах (20 – 40)°С – доли процента, что и должно быть.

Можете проверить сами (формула ГОСТ – в файле, адрес справочника привел). Так, для температуры 20°С расчет в файле дает Р’вн = 2337,08 Па, справочник Рs = 2339,91 Па, для температуры 40°С расчет в файле дает Р’вн = 7377,33 Па, справочник Рs = 7384,43 Па.

В рабочем расчете у меня еще введена поправка по систематическому отклонению, но здесь это ни к чему.

Кстати, в моем файле есть п.6, введенный специально для проверки отклонения расчета от идеального состояния. Специально для Вас ввел значения 20°С, 100 кПа и 15 г/м3. Отклонение от идеальности -0,003%. (см. вложение). Вы можете вставлять в расчет любые значения t, Р, mв (в пределах ограничений, указанных в тексте файла).

ПВС_2.rar

[nicki 0]

Прошу извинить меня. Здесь было не то, что я хотел послать.

Изменено 18 Февраля 2014 пользователем nicki

[libra 558]

Специально для Вас ввел значения 20°С, 100 кПа и 15 г/м3. Отклонение от идеальности -0,003%. (см. вложение).

спасибо

[libra 558]

Для t=+20, d=15 g/kg Pig=2030,5 Pa P100%=2334,9 Pa, t=+40, d=35g/kg, Pig=5061,2 , P100%=7371,2.

Поскольку меня интересует расширенный предел по температуре, я проверял возможность использования формулы сверкой с данными веб-справочника Очкова В.Ф. (Справочник имеет сертификат соответствия ГСССД): <br /><a href='http://twtmas.mpei.ac.ru/mas/WorkSheets/rbtpp/tab1.mcd' class='bbc_url' title='Ссылка' rel='nofollow external'>http://twtmas.mpei.a.../rbtpp/tab1.mcd</a><br />    

При пересчете удельной плотности пара v" (полученных в калькуляторе) в массовое содержание и сравнение с данными из id диаграммы получил достаточно большие расхождения? Для Т=20С 17 и 15 г/кг, для Т=40С 51,2 и 35 г/кг. Хотя значения давления насыщеных паров близки.