В атмосферном воздухе постоянно присутствует вода в виде пара, количество которого находится в прямой связи с температурой: чем она выше, тем больше содержание пара, и наоборот. Количество водяного пара в атмосфере называется влажностью воздуха.
Для измерения влажности воздуха используются различные количественные величины:
- Абсолютная влажность воздуха (f) — количество водяного пара, фактически содержащегося в 1 м³ воздуха. Как правило, измеряется в г/м³.
- Относительная влажность воздуха (φ) — отношение его текущей абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности при данной температуре, либо отношение парциального давления водяного пара в газе к равновесному давлению насыщенного пара. Измеряется в %.
- Парциальное давление пара (Па / Pa) — давление, оказываемое водяным паром, содержащимся в воздухе, как если бы он один занимал объём, равный объёму воздуха при той же температуре. Измеряется в Паскалях.
- Температура точки росы (DP) — показатель температуры, при которой парциальное давление насыщенного относительно воды (льда) пара равно парциальному давлению водяного пара в характеризуемом газе. В этой точке пар меняет свое физическое состояние и начинает конденсироваться в виде капель воды. Обязательные показатели, влияющие на этот процесс — температура и относительная влажность воздушной массы. Измеряется в C°.
Почему важно определять точку росы в практической деятельности?
Точка росы является одним из самых важных технических параметров для определения максимального количества влаги, которое может содержаться в воздухе при указанной температуре. Чем выше влажность, тем больше показатель точки росы приближается к показателям температуры. Расчет данного параметра важен в различных сферах:
При проведении строительно-монтажных работ точка росы влияет на прочность материалов, устойчивости конструкций к коррозии.
Также тот параметр критически важен при возведении внешних стен помещений с применением утеплителей. В холодное время года, когда снаружи температура намного ниже, чем в помещении, в месте соприкосновения воздушных масс неизбежно образуется точка росы с образованием конденсата. Если это происходит внутри стены, она разрушается, если ближе к внутреннему помещению, то конденсат может проявляться на его стенах, портя отделку и способствуя появлению плесени.
При выполнении отделочных работ этот параметр помогает выбрать подходящие отделочные материалы, ведь даже устойчивый к внешнему воздействию влаги материал может разрушаться от образования внутри него конденсата.
Определение точки росы в производстве сжатого воздуха
Нельзя недооценивать значение этого показателя при подборе оборудования для компрессорной станции по производству сжатого воздуха. Производители компрессорного оборудования указывают в техпаспорте требования к максимальному содержанию влаги, для предотвращения процесса коррозии и выхода оборудования из строя.
Для определения температуры образования конденсата в сжатом воздухе применяется параметр точка росы под давлением (ТРД / PDP) — это температура, при которой сжатый воздух (p > 1 bar абсолютный) на 100% насыщен влагой. При падении температуры сжатого воздуха ниже этого значения водяной пар начинает конденсироваться в воздухе.
Следует учитывать, что водяные пары начинают конденсироваться не только при снижении температуры воздуха, но и при одновременном уменьшении объема воздуха (сжатии), что снижает возможность воздуха поглощать влагу.
Чем ниже значение ТРД, тем меньше содержание водяного пара в сжатом воздухе и тем выше расходы на осушение воздуха.
Самые распространенные значения точки росы при проектировании систем производства сжатого воздуха: +3°, -20°, -40° и -70°С.
ВАЖНО! Точку росы атмосферного воздуха нельзя путать с точкой росы под давлением (ТРД)! Например, ТРД, равная +2°С при 7 бар, эквивалентна -23°С при атмосферном давлении.
|
ПРИМЕР: компрессор с рабочим давлением 7 бар и производительностью 200 л/с, всасывающий воздух с температурой 20°С и относительной влажностью 80%, выдаст за восьмичасовой рабочий день в линию сжатого воздуха 80 л воды. |
Почему необходимо осушение сжатого воздуха?
Значение точки росы под давлением важно учитывать при выборе оборудования для осушения сжатого воздуха.
Компрессор всасывает атмосферный воздух, содержащий влагу. Чем выше температура, тем выше способность воздуха поглощать пар.
Каждому значению температуры соответствует определенное максимальное значение влажности, при достижении которого относительная влажность составляет 100%. Температура, при которой достигается этот уровень насыщения, называется температурой точки росы. Уровень насыщения влагой зависит от температуры, а не от давления.
Представим емкость, вмещающую 1 м3 воздуха при 200°С. В состоянии насыщения он содержит 17,3 г воды, независимо от того, находится под давлением 1 или 10 бар. При сжатии уменьшается объем воздуха и тем самым преодолевается состояние насыщения влагой. Одновременно с процессом сжатия воздуха и сокращением его объема происходит и повышение его температуры, из-за чего он остается ненасыщенным. Но после выхода воздуха из компрессора по ходу потока может возникнуть точка росы и начинаться образование конденсата. Для предотвращения этого на выходе из компрессора устанавливают осушители сжатого воздуха.
Использование осушителей сжатого воздуха помогает:
- предотвратить образование конденсата в воздушной системе и узлах компрессора;
- уменьшить возможность появления коррозии;
- снизить воздействие агрессивной водо-масляной эмульсии;
- предотвратить размножение микробов (особенно актуально для пищевой и фармацевтической промышленности);
- получить сжатый воздух класса чистоты, соответствующего ГОСТ 17433-80, ISO 8573-1.
Для осушения сжатого воздуха и получения необходимой точки росы применяются три основных способа:
- Охлаждение с последующим нагреванием. Позволяет получить точку росы +3 °С. Используется в рефрижераторных (холодильных) осушителях.
- Адсорбция с помощью осушающего агента позволяет получать сжатый воздух с содержанием влаги 0,88 — 0,12 — 0,0026 г /м3 (температура точки росы –20°С, –40°С и –70°С соответственно. Применяется в адсорбционных типах осушителей, которые различаются по типу активного материала (молекулярное сито, силикагель) и способу регенерации адсорбирующего материала (горячая, холодная).
- Мембранный способ. Из-за разности давления в слоях мембраны и выборочной проницаемости газов водяной пар перемещается от областей высокого давления в область низкого давления.
|
Пример: схема работы рефрижераторных осушителей сжатого воздуха серии BL Magnus |
|
ЧИТАЙТЕ ПОДРОБНЕЕ В НАШИХ СТАТЬЯХ: |
Соотношение между точкой росы и давлением сжатого воздуха
Таблица содержания воды в воздухе при различных точках росы
| Точка росы, C° |
г/м3 | Точка росы, C° |
г/м3 | Точка росы, C° |
г/м3 | Точка росы, C° |
г/м3 |
| +100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 |
588,208 569,071 550,375 532,125 514,401 497,209 480,394 464,119 448,308 432,885 417,935 403,380 389,225 375,471 362,124 340,186 336,660 324,469 311,616 301,186 290,017 279,278 268,806 258,827 248,840 239,351 230,142 221,212 212,648 204,286 196,213 188,429 180,855 173,575 166,507 159,654 153,103 145,771 140,659 134,684 129,020 123,495 |
+58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 |
188,199 113,130 108,200 103,453 98,883 94,483 90,247 86,173 82,257 78,491 74,871 71,395 68,056 64,848 61,772 58,820 55,989 53,274 50,672 48,181 45,593 43,508 41,322 39,286 37,229 35,317 33,490 31,744 30,078 28,488 26,970 25,524 24,143 22,830 21,578 20,386 19,252 18,191 17,148 16,172 15,246 14,367 |
+16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 |
13,531 12,739 11,987 11,276 10,600 9,961 9,356 8,784 8,243 7,732 7,246 6,790 6,359 5,953 5,570 5,209 4,868 4,487 4,135 3,889 3,513 3,238 2,984 2,751 2,537 2,339 2,156 1,96 1,80 1,65 1,51 1,38 1,27 1,15 1,05 0,96 0,88 0,80 0,73 0,66 0,60 |
-25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 65 70 75 80 85 90 |
0,55 0,51 0,46 0,41 0,37 0,33 0,301 0,271 0,244 0,220 0,198 0,178 0,160 0,144 0,130 0,117 0,104 0,093 0,083 0,075 0,067 0,060 0,054 0,048 0,043 0,038 0,034 0,030 0,027 0,024 0,021 0,019 0,017 0,015 0,013 0,011 0,0064 0,0033 0,0013 0,0006 0,00025 0,0001 |
