Bereken de waterfractie in lucht
Bij het analyseren van HVAC- of andere thermische toepassingen, en wanneer de luchtvochtigheid gemodelleerd moet worden, wordt vaak gekozen voor een berekening van meerfasige stromingen. In veel gevallen is de fractie water in de lucht vereist als invoervariabele voor het CFD-algoritme. De onderstaande calculator berekent de verschillende massafracties van O2, N2 en H2O in de lucht.
Specifieke en relatieve luchtvochtigheid: begrijpen en berekenen van waterdamp in lucht
Luchtvochtigheid speelt een cruciale rol in atmosferische en milieutechnische omstandigheden en beïnvloedt alles, van weerspatronen tot menselijk comfort. Luchtvochtigheid verwijst naar de hoeveelheid waterdamp die in de lucht aanwezig is en kan worden beschreven in termen van specifieke en relatieve luchtvochtigheid.
Specifieke luchtvochtigheid
De specifieke luchtvochtigheid (ook wel de vochtverhouding genoemd) is de massa waterdamp per eenheid massa droge lucht. Het is een absolute maat die de werkelijke hoeveelheid vocht in de lucht kwantificeert, onafhankelijk van temperatuur- of drukomstandigheden. Wiskundig kan het worden uitgedrukt als:
$$\omega = \frac{{m_v}}{{m_a}} \quad \left(\text{kg waterdamp per kg droge lucht}\right)$$
waarbij \(m_v\) de massa waterdamp is en \(m_a\) de massa droge lucht is. Alternatief kan de specifieke luchtvochtigheid in termen van druk worden berekend met de volgende vergelijking:
$$\omega = \frac{{0.622 P_v}}{{P - P_v}}$$
In deze vergelijking is \(P_v\) de partiële druk van waterdamp en \(P\) de totale druk van het luchtmengsel. De constante 0,622 komt voort uit de verhouding van de gasconstante voor droge lucht tot de gasconstante voor waterdamp.
Relatieve luchtvochtigheid
Terwijl de specifieke luchtvochtigheid een absolute maat is, is de relatieve luchtvochtigheid (\(\phi\)) een veelgebruikte maat die uitdrukt hoeveel vocht de lucht bevat in vergelijking met de maximale hoeveelheid die het kan bevatten bij dezelfde temperatuur. De relatieve luchtvochtigheid is de verhouding tussen de werkelijke hoeveelheid waterdamp en de maximale hoeveelheid die de lucht bij verzadiging kan bevatten:
$$\phi = \frac{{P_v}}{{P_{g}}}$$
waarbij $P_v$ de partiële druk van waterdamp is en $P_g$ de verzadigingsdruk van water bij de gegeven temperatuur. De verzadigingsdruk van water bij een gegeven temperatuur (tussen 0 °C en 100 °C) kan worden gevonden (of geïnterpoleerd) in de onderstaande tabel.
De relatieve luchtvochtigheid varieert van 0% (droge lucht) tot 100% (verzadigde lucht) en varieert met de temperatuur. Warme lucht kan meer vocht bevatten dan koude lucht, wat betekent dat voor dezelfde specifieke luchtvochtigheid de relatieve luchtvochtigheid lager zal zijn bij hogere temperaturen.
Berekening van waterdamp in vochtige lucht
Om de hoeveelheid waterdamp in de lucht te berekenen, moet eerst de partiële druk van de waterdamp worden bepaald. Als de temperatuur en de relatieve luchtvochtigheid bekend zijn, kan de partiële druk \(P_v\) worden berekend met behulp van:
$$P_v = \phi \times P_{g}$$
waarbij $P_g$ de verzadigingsdruk van waterdamp bij de gegeven temperatuur is. Nadat $P_v$ is bepaald, kan de specifieke luchtvochtigheid worden berekend met behulp van de eerder gegeven formule voor $\omega$.
Bijvoorbeeld, laten we de hoeveelheid waterdamp berekenen in een kamer waar de lucht een temperatuur heeft van 25°C, een relatieve luchtvochtigheid van 65% en een totale druk van 101325 Pa (101,325 kPa). De verzadigingsdruk van water bij 25°C is 3,1697 kPa. Met behulp van de formule:
$$P_v = 0.65 \times 3.1697 \, \text{kPa} = 2.060 \, \text{kPa}$$
Nu kan de specifieke luchtvochtigheid \(\omega\) worden berekend:
$$\omega = \frac{{0.622 \times 2.060}}{{100 - 2.060}} = 0.0129 \, \text{kg waterdamp per kg droge lucht}$$
Dus, voor elke kilogram droge lucht is 0,0129 kg waterdamp aanwezig.
Verzadigingsdruk (Pg) van water
| Temperatuur [°C] | Verzadigingsdruk 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 |
Luchtvochtigheidscalculator
Bereken de massafracties van O2, N2 en H2O in vochtige lucht voor een gegeven temperatuur en relatieve luchtvochtigheid.
De berekening is alleen geldig voor temperaturen tussen 0 en 100 °C.
Disclaimer: De tools, rekenmachines en formules die op deze website worden verstrekt, zijn uitsluitend bedoeld voor educatieve en informatieve doeleinden. Hoewel we ons best doen om nauwkeurigheid te waarborgen, kunnen we niet garanderen dat de door deze tools gegenereerde resultaten van toepassing zijn op uw specifieke omstandigheden. Gebruikers worden aangemoedigd de resultaten onafhankelijk te verifiëren en zo nodig een gekwalificeerde professional te raadplegen. Door deze tools te gebruiken, erkent u dat het gebruik van informatie verkregen van deze site op eigen risico is. Wij accepteren geen aansprakelijkheid voor enig verlies of schade die voortvloeit uit het gebruik van de verstrekte tools of informatie.