空氣中水汽的含量稱為空氣的濕度。空氣的濕度有絕對濕度和相對濕度兩種表示方法。
單位質量或單位體積空氣中所含水汽的質量即絕對濕度,單位kg/kg或kg/m3。
空氣中的水汽含量不是無限的,有一最高含量,即飽和值,飽和含水量主要與空氣的溫度有關。濕空氣中水汽的含量達到在該溫度下最大值時的氣體狀態,稱為飽和狀態。在一定條件下,空氣的含水量趨於其飽和含水量的程度,稱為相對濕度。φ=ddH×100%(1-3)式中φ——相對濕度,%;
d——某溫度下,1m3空氣的水分含量,kg/m3;
dH——同溫同壓下,飽和狀態時1m3空氣的水分含量,kg/m3。
空氣的相對濕度一般在30%~80%之間。當相對濕度的數值高於80%時為高濕度空氣,低於30%時為異常幹燥狀態。
在工程上一般采用相對濕度表示空氣的含濕量。相對濕度可通過幹、濕球溫度計讀出幹、濕溫度差,再通過查表得出相對濕度。
3.露點溫度
含有一定水汽的空氣,隨著溫度的降低,就會有一部分水汽冷凝成水滴形成結露現象,結露時的溫度稱為露點溫度。
露點溫度對通風除塵與氣力輸送裝置有著重要的影響,一般是要盡量避免的。
四、流體的黏滯性
空氣在管道中流動的速度分布特點隻有在管道兩斷麵間存在壓強差或者位置高度差,流體才會在管道中流動;飛機在空中的飛行、輪船在水中的航行都需要動力,這些都是為了克服流體黏滯性所產生的阻力。
流體流動時,在流體內部質點間會產生內摩擦力來阻止流體的相對運動,這種性質稱為黏滯性。從力學角度看,空氣的黏滯性是氣體抵抗剪切變形的特性;從分子運動論看,空氣的黏滯性是由於空氣分子間的吸引力以及空氣分子因不規則熱運動碰撞之後的動量交換所引起的,因此空氣的黏滯性與溫度關係密切,溫度升高,空氣的黏滯性增大。
空氣在管道中以一定的速度流動時,緊貼管道內壁的空氣質點,黏附在內壁上,流速為零;而位於管道軸心線上的空氣質點,距內壁最遠,受內壁的影響最小,因而流速最大。從管道內壁到管道軸心線,空氣質點的速度逐漸增大,空氣質點這樣的速度分布,即為黏滯性的影響。
因為各流層的速度不同,因而流層之間存在相對運動,從而產生內摩擦力以抵抗相對運動。在垂直流動方向上,設有厚度為dy(m)、速度為u(m/s)、速度增量為du(m/s)的分層,在流動方向上的速度梯度為du/dy(1/s),根據牛頓內摩擦定律,流體發生相對運動時流體內部質點間產生的內摩擦力大小為:f=μAdudy(1-4)式中f——內摩擦力,N;
μ——流體的動力黏性係數,Pa·s;
A——流層之間接觸麵麵積,m2;
dudy——速度梯度,表示某管道斷麵上,質點速度沿垂直於速度方向y上的變化率,1/s。
由式(1-4)可知,流體內部內摩擦力的大小與流體的性質有關,與質點間的速度梯度成正比。當質點間的速度梯度為零,即流體處於靜止或相對靜止狀態時,內摩擦力為零,表明靜止流體沒有黏滯性。
因為流體黏性係數μ具有力學量綱,故稱為動力黏性係數,也稱為氣體黏度。μ值越大,空氣的黏性越高。
在工程計算中,經常出現動力黏性係數μ與流體密度ρ的比值,將其稱為流體的運動黏性係數,即ν=μρ(1-5)式中ν——運動黏性係數,m2/s。
流體的黏滯性越大,流體流動時需要克服的內摩擦力就越大,表明流體的流動性差,所以,空氣的黏滯性是空氣流動產生阻力的根本原因。
在流體力學中,無黏滯性的流體稱為理想流體,否則稱為實際流體。實際空氣不同溫度。
空氣在一定的溫度下受到壓強作用體積縮小、密度增大的特性稱為空氣的壓縮性;在壓強一定時,空氣因溫度增加而體積增大、密度減小的特性稱為空氣的膨脹性。
空氣在壓縮或膨脹的過程中,遵循理想氣體狀態方程,即p=ρRT(1-6)式中p——空氣的絕對壓強,Pa;
ρ——空氣的密度,kg/m3;
R——氣體常數,對於空氣R=287N·m/(kg·K);
T——絕對溫度,T=273+t,K;
t——空氣的攝氏溫度,℃。
式(1-6)為1m3理想氣體的狀態方程,也表示1m3理想氣體所具有的壓力能。
由式(1-6)及式(1-1)得ρ=pRT(1-7)
γ=pRTg(1-8)式(1-7)和式(1-8)分別為空氣密度和重度的計算表達式。由此可知,影響空氣的密度或重度大小的因素為空氣的壓強p和溫度t。