hoctp ⮞Nhiệt kỹ thuật ⮞Không khí ẩm ⮞Đại cương về Không khí ẩm

Đại cương về Không khí ẩm

Không khí chung quanh chúng ta là một hỗn hợp mà hai thành phần chiếm lượng lớn nhất là nitơ và oxy. Bên cạnh đó còn một số thành phần chiếm lượng nhỏ khác, trong đó quan trọng nhất là nước, thường ở dạng hơi. Để việc khảo sát được thuận tiện, ta quy ước rằng không khí, hay gọi đầy đủ là không khí ẩm, gồm nước và phần còn lại, gọi chung là không khí khô. Các thông số có chỉ số `k` dành cho không khí khô, có chỉ số `n` dành cho nước, không có chỉ số dành cho không khí.

Về mặt khối lượng, ta có :

`M=M_k+M_n `(1)

Trong không khí, hai thành phần này hòa trộn với nhau một cách rất hoàn hảo nên sự cân bằng về nhiệt độ cho ta:

`t=t_k=t_n`(2)

Vì mỗi thành phần đều chiếm toàn bộ hỗn hợp nên:

`V=V_k=V_n`(3)

Áp dụng định luật Dalton cho hỗn hợp này, ta được:

`p=p_k+p_n`(4)

Vì lượng nước chỉ chiếm một phần nhỏ nên trong nhiều trường hợp ta có `p_n ≪ p_k`. Khi ấy ta có thể viết:

`p=p_k`(5)

Do lượng hơi nước bé hơn nhiều so với thể tích nó chiếm chỗ nên ta cũng có thể xem hơi nước (trong không khí) là khí lý tưởng. Khi ấy việc khảo sát tính toán sẽ đơn giản hơn nhiều.

Các loại không khí ẩm

Tùy thuộc vào trạng thái của nước trong không khí mà ta có một số loại không khí ẩm khác nhau. Hình 1 minh họa thêm sự khác biệt của các loại không khí ẩm ấy.

Hình 1 Các loại không khí ẩm

Hình 1 là đồ thị trạng thái `p-v` của nước. Đường cong màu xanh là đường bão hòa, tương ứng với trạng thái bão hòa của nước. Đường cong này chia đồ thị làm 3 vùng chính: vùng bên trái ứng với trạng thái nước chưa sôi ở dạng lỏng, vùng bên phải ứng với trạng thái hơi quá nhiệt, vùng bên trong đường bão hòa ứng với trạng thái hơi bão hòa ẩm, là hỗn hợp của nước dạng lỏng và hơi nước. Tập hợp tất cả các trạng thái của nước có cùng nhiệt độ tạo thành đường màu đỏ (còn gọi là đường đẳng nhiệt).

Ta có ba loại không khí ẩm là :

• Không khí ẩm chưa bão hòa : nước trong không khí loại này ở dạng hơi quá nhiệt (điểm e trên Hình 1) và ta có   `p_n < p_(bh)` `(p_(bh)` là áp suất của hơi nước bão hòa ở nhiệt độ của không khí đang khảo sát). Không khí ẩm loại này còn khả năng tiếp nhận thêm nước và chuyển thành dạng hơi.
• Không khí ẩm bão hòa : khi ấy lượng hơi nước trong không khí có giá trị lớn nhất, không thể nhận thêm hơi nước được nữa, nước trong không khí ở dạng hơi bão hòa khô (điểm d) và `p_n = p_(bh)`.
• Không khí ẩm quá bão hòa : một phần nước trong không khí nằm ở dạng lỏng. Khi ấy nước ở dạng hơi bão hòa ẩm (điểm c).

Không khí ẩm chưa bão hòa có thể chuyển thành bão hòa rồi quá bão hòa bằng các cách sau:

• Đưa thêm hơi nước vào không khí, khi ấy `M_n` sẽ tăng dần nên `p_n` cũng tăng theo.
• Hạ dần nhiệt độ, khi ấy đường đẳng nhiệt hạ dần xuống, giá trị `v_n''` tăng dần.

Ta cũng có thể thực hiện những điều ngược lại để làm không khí ẩm thay đổi theo chiều ngược lại, từ quá bão hòa thành bão hòa rồi chưa bão hòa.