Calculateur de teneur en humidité de l'air humide
Lors de l'analyse des applications thermiques, notamment les systèmes de CVC, et lorsqu'il est nécessaire de modéliser l'humidité de l'air, un calcul d'écoulement multiphasique est souvent choisi. Dans de nombreux cas, la fraction d'eau dans l'air est requise comme variable d'entrée pour l'algorithme CFD. Le calculateur ci-dessous permet de calculer les différentes fractions massiques d'O2, de N2 et de H2O dans l'air.
Humidité spécifique et relative : comprendre et calculer la vapeur d'eau dans l'air
L'humidité joue un rôle crucial dans les conditions atmosphériques et environnementales, affectant tout, des conditions météorologiques au confort humain. L'humidité fait référence à la quantité de vapeur d'eau présente dans l'air et peut être décrite en termes d'humidité spécifique et d'humidité relative.
Humidité spécifique
L'humidité spécifique (également appelée rapport d'humidité) est la masse de vapeur d'eau par unité de masse d'air sec. Il s'agit d'une mesure absolue qui quantifie la quantité réelle d'humidité dans l'air, indépendamment des conditions de température ou de pression. Mathématiquement, elle peut être exprimée comme suit :
$$\omega = \frac{{m_v}}{{m_a}} \quad \left(\text{kg de vapeur d'eau par kg d'air sec}\right)$$
où \(m_v\) est la masse de vapeur d'eau et \(m_a\) est la masse d'air sec. Alternativement, en termes de pression, l'humidité spécifique peut être calculée en utilisant l'équation suivante :
$$\omega = \frac{{0.622 P_v}}{{P - P_v}}$$
Dans cette équation, \(P_v\) est la pression partielle de la vapeur d'eau, et \(P\) est la pression totale du mélange d'air. La constante 0,622 provient du rapport de la constante des gaz pour l'air sec à celle de la vapeur d'eau.
Humidité relative
Alors que l'humidité spécifique fournit une mesure absolue, l'humidité relative (\(\phi\)) est une mesure plus courante qui exprime la quantité de vapeur d'eau que contient l'air par rapport à la quantité maximale qu'il peut contenir à la même température. L'humidité relative est le rapport de la quantité réelle de vapeur d'eau présente à la quantité maximale que l'air peut contenir à saturation :
$$\phi = \frac{{P_v}}{{P_{g}}}$$
où $P_v$ est la pression partielle de la vapeur d'eau, et $P_g$ est la pression de saturation de l'eau à la température donnée. La pression de saturation de l'eau à une température donnée (entre 0 °C et 100 °C) peut être trouvée (ou interpolée) dans le tableau ci-dessous.
L'humidité relative varie de 0 % (air sec) à 100 % (air saturé) et fluctue en fonction de la température. L'air chaud peut contenir plus d'humidité que l'air froid, ce qui signifie que pour une même humidité spécifique, l'humidité relative sera plus faible à des températures plus élevées.
Calcul de la vapeur d'eau dans l'air humide
Pour calculer la quantité de vapeur d'eau dans l'air, il faut d'abord déterminer la pression partielle de la vapeur d'eau. Si la température et l'humidité relative sont connues, la pression partielle \(P_v\) peut être calculée à l'aide de la formule suivante :
$$P_v = \phi \times P_{g}$$
où $P_g$ est la pression de saturation de la vapeur d'eau à la température donnée. Après avoir déterminé $P_v$, l'humidité spécifique peut être calculée en utilisant la formule de $\omega$ donnée précédemment.
Par exemple, calculons la quantité de vapeur d'eau dans une pièce où l'air est à 25°C, avec 65 % d'humidité relative et une pression totale de 101325 Pa (101,325 kPa). La pression de saturation de l'eau à 25°C est de 3,1697 kPa. En utilisant la formule :
$$P_v = 0.65 \times 3.1697 \, \text{kPa} = 2.060 \, \text{kPa}$$
Maintenant, l'humidité spécifique \(\omega\) peut être calculée :
$$\omega = \frac{{0.622 \times 2.060}}{{100 - 2.060}} = 0.0129 \, \text{kg de vapeur d'eau par kg d'air sec}$$
Ainsi, pour chaque kilogramme d'air sec, 0,0129 kg de vapeur d'eau est présent.
Pression de saturation (Pg) de l'eau
| Température [°C] | Pression de saturation Pg [kPa] |
|---|---|
| 0.00 | 0.6112 |
| 0.01 | 0.6117 |
| 5.00 | 0.8726 |
| 10.00 | 1.2282 |
| 15.00 | 1.7057 |
| 20.00 | 2.3392 |
| 25.00 | 3.1697 |
| 30.00 | 4.2467 |
| 35.00 | 5.6286 |
| 40.00 | 7.3844 |
| 45.00 | 9.5944 |
| 50.00 | 12.351 |
| 55.00 | 15.761 |
| 60.00 | 19.946 |
| 65.00 | 25.041 |
| 70.00 | 31.201 |
| 75.00 | 38.595 |
| 80.00 | 47.415 |
| 85.00 | 57.867 |
| 90.00 | 70.182 |
| 95.00 | 84.609 |
| 100.00 | 101.42 |
Calculateur d'humidité
Calculez les fractions massiques d'O2, de N2 et de H2O dans l'air humide pour une température et une humidité relative données.
Le calcul est uniquement valable pour des températures comprises entre 0 et 100 °C.
Avertissement: Les outils, calculateurs et formules fournis sur ce site Web sont destinés uniquement à des fins éducatives et informatives. Bien que nous nous efforcions de garantir l'exactitude, nous ne pouvons pas garantir que les résultats générés par ces outils seront applicables à vos circonstances spécifiques. Il est conseillé aux utilisateurs de vérifier les résultats de manière indépendante et de consulter un professionnel qualifié si nécessaire. En utilisant ces outils, vous reconnaissez que l'utilisation de toute information obtenue sur ce site se fait à vos propres risques. Nous déclinons toute responsabilité en cas de perte ou de dommage résultant de l'utilisation des outils ou des informations fournies.