Jak Obliczyć Wilgotność po Wprowadzeniu Wody: Wzór i Metody
- Szczegóły
Wilgotność jest parametrem definiowana i zagadnieniem dość trudnym. Kontrola wilgotności jest ważna np. ścian, stropów konstrukcji nośnych, itp, a jej znaczenie techniczno-ekonomiczne jest istotne, aby uniknąć nadmiernego ich uwilgotnienia lub wysuszenia. Niewłaściwe parametry wilgotności mogą sprzyjać powstawaniu pleśni, grzybów, itp.
Podstawowe Pojęcia i Definicje
Wilgotność może być objętościowa i odnosi się do ilości wody w materiale. Woda w materiale może być z nim fizykochemicznie związana, np. związanej chemicznie. Nawet czysto fizyczne metody, np. krystalizacyjnej(np. przez hydrolizę), mogą wpływać na wilgotność, gdy wydzieliła się woda krystalizacyjna.
Metody Pomiaru Wilgotności
Istnieją różne metody pomiaru wilgotności, w tym miareczkowanie metodą K. oraz mierzeniu ubytku masy. Inne metody pomiarowe wymagają stacjonarnego oprzyrządowania lub transportu próbek do laboratorium. Od zawartości wody w materiale zależy sposób w jaki określać wilgotność materiału. Zawęża zakres pomiarowy od góry oraz wpływa na błędy pomiaru np. przypadku nadmiernego zasolenia materiału.
Pomiar Wilgotności Materiałów Drewnopochodnych
W przypadku materiałów drewnopochodnych, rezystancja zależy prawie liniowo od logarytmu z rezystancji. Poziom rezystancji może sięgać 100GΩ po wysuszeniu.
Pomiar Wilgotności Metodami Dielektrycznymi
Przenikalność dielektryczna wody wynosi około 81, a np. innych materiałów 2...7. Na podstawie pomiaru przenikalności elektromagnetycznego można ocenić wilgotność materiału umieszczonego np. w falowodzie. Pojemność tak utworzonego kondensatora zależy od ilości wody w materiale.
Przeczytaj także: Znaczenie wilgotności owsa
Kalkulator Wilgotności LAB-EL
Specjalistyczny program „KALKULATOR WILGOTNOŚCI LAB-EL” pozwala na prowadzenie przeliczeń różnych parametrów mikroklimatycznych głównie we wszelkiego rodzaju pomieszczeniach. Obliczenia takie wykonuje się np. w meteorologii, przy projektowaniu klimatyzacji pomieszczeń, w procesach technologicznych w przemyśle oraz w laboratoriach metrologicznych (np. podczas prowadzenia wzorcowania przyrządów pomiarowych). Znajomość określonego zestawu danych wejściowych umożliwia obliczenie pozostałych wielkości.
Oprócz obliczeń dokonywanych na żądanie użytkownika, program może obsługiwać dołączone do systemu komputerowego urządzenia pomiarowe (termometr, higrometr punktu rosy, barometr), wtedy obliczenia wykonywane są automatycznie na bieżących wartościach mierzonych.
Program „KALKULATOR WILGOTNOŚCI LAB-EL” oblicza także niepewności wyników, których źródłem są zarówno niepewności danych wejściowych (wprowadzane przez użytkownika w ramce danych wejściowych), jak i niepewności wzorów wykorzystanych do obliczeń. Niepewność wzorów może nie być brana pod uwagę, jeżeli zostanie zablokowana w ustawieniach. Konfiguracji podlega także rozdzielczość danych wejściowych oraz wyliczonych.
Zakładki w Programie
- Wilgotność względna: Wymaga wprowadzenia 2 z 3 danych wejściowych ze zbioru: temperatura punktu rosy/szronu DP/FP, temperatura T i wilgotność względna RH. Należy ponadto podać ciśnienia powietrza P1 i P2.
- Zawartość wilgoci: Możliwe jest wprowadzenie zestawu danych wejściowych, na który składa się jeden parametr ze zbioru: temperatura punktu rosy/szronu DP/FP, zawartości pary wodnej: objętościowa PPMV albo wagowa PPMW, x.
- Psychrometr: Możliwe jest obliczanie parametrów klimatu, do których danymi wejściowymi są dwie temperatury: termometru suchego T i mokrego Tw (pokrytego wodą) albo Ti (pokrytego lodem) oraz ciśnienie barometryczne Pb. Można wybrać domyślne stałe psychrometryczne Aw i Ai albo można zaprogramować stałe użytkownika, stosownie do ustawień opcji w oknie ustawień psychrometru.
- Laboratorium: Możliwe jest dołączenie przyrządów pomiarowych, z których wyniki pomiarowe będą automatycznie wykorzystywane do obliczeń. Dodatkowo uwzględnienia jest niepewności serii obserwacji (wynikającej między innymi z fluktuacji parametrów mikroklimatu w kontrolowanym pomieszczeniu).
Aktywność Wody (aw)
Aktywność wody (aw) albo wilgotność względna równowagowa (ERH) określa aktywną część zawartości wody, czyli „wodę wolną - niezwiązaną” w przeciwieństwie do całkowitej zawartości wody, która zawiera również „wodę związaną”. Aktywność wody (aw lub ERH) nie tylko określa stabilność zawartości wody (i parametrów, na które ona wpływa) ale jest również czynnikiem decydującym w rozwiązywaniu różnych problemów, gdzie zawartość wody nie jest brana pod uwagę na pierwszym miejscu.
Teoretycznie zawartość wody może być używana do określania aw i odwrotnie. W praktyce te możliwości są ograniczone i obydwa parametry powinny być mierzone niezależnie - w zależności od tego, jakiego problemu dotyczą.
Przeczytaj także: Wilgotność kukurydzy: Poradnik
Zawartość Wody a Aktywność Wody
Zawartość wody w produkcie definiowana jest zazwyczaj jako % wagowy zawartości wody w stosunku do wagi suchej próbki.
Aktywność wody lub równowagowa wilgotność względna to ciśnienie pary wodnej wytwarzanej przez wodę zawartą w produkcie higroskopijnym. Wzór na aktywność wody to: Aw = p/ps i ERH = 100 x aw, gdzie p - ciśnienie pary wodnej nad powierzchnią produktu, ps - ciśnienie pary wodnej nad powierzchnią wody w temperaturze produktu.
Produkty higroskopijne mogą absorbować wodę różnymi sposobami: sorpcja i reakcja chemiczna, sorpcja i tworzenie hydratów, wiązanie wody dzięki energii powierzchniowej, dyfuzja molekuł wody w strukturę materiału, kondensacja kapilarna w roztworach etc.
Izotermy Sorpcji
W stanie równowagi zależność pomiędzy % H2O i aw (aktywnością wody) w materiałach higroskopijnych może być przedstawiona graficznie przez krzywą zwaną izotermą sorpcji. Dla każdej wartości aw krzywa sorpcji pokazuje odpowiednią zawartość wody w zadanej stałej temperaturze.
Użyteczność izoterm sorpcji jest ograniczona przez wiele czynników: są ważne tylko dla pojedynczego produktu, oddziałuje na nie każda zmiana w składzie produktu, są różne dla absorpcji i desorpcji (histereza sorpcji) i są eksperymentalnie określane, niestety większość metod stosowanych do pomiarów % H2O nie jest ani bardzo dokładna ani wiarygodna.
Przeczytaj także: Poradnik: Wilgotność mieszanki
Aktywność Wody w Różnych Branżach
Przemysł Papierniczy
Znaczenie jakie ma ERH w przemyśle papierniczym jest szeroko wyjaśnione w biuletynie „Papier i klimat”. Jeżeli zarówno ERH i temperatura papieru oraz % rh i temperatura otaczającego powietrza są utrzymywane w stosownych przedziałach, duża ilość problemów może być zminimalizowana lub wyeliminowana zupełnie: zjawisko ładunków elektrostatycznych, deformacje papieru podczas przechowywania, słaba jakość przy drugu kolorowym, problemy pylenia w maszynach offsetowych, zbyt długi czas suszenia atramentu.
Przemysł Spożywczy
Aktywność wody ma decydujący wpływ na takie zjawiska jak zmiana koloru, smaku, aromatu, wytwarzanie trucizn pokarmowych, psucie się (termin ważności) czy tracenie witamin etc. (całkowita zawartość wody ma z tym niewiele wspólnego).
Aktywność wody w środkach spożywczych może być kontrolowana poprzez użycie różnych dodatków (np. soli, cukru, etc.), poprzez odpowiednie pakowanie, poprzez utrzymywanie korzystnych warunków w czasie produkcji, warunków dojrzewania i przechowywania.
Przemysł Farmaceutyczny i Chemiczny
Znaczenie aktywności wody jest w dalszym ciągu niedoceniane, choć powinno być zarówno w przemyśle farmaceutycznym i chemicznym. Bardzo często jedynym parametrem używanym do określania warunków wilgotności jest zawartość wody.
TGA i Oznaczanie Zawartości Wody
Analiza termograwimetryczna (TGA) jest używana do oznaczania zawartości wody w materiałach. W przeciwieństwie do miareczkowania Karla-Fischera, metody grawimetryczne nie są selektywne, ponieważ straty masy zmierzone podczas suszenia mogą być również efektem utraty innych substancji lotnych lub produktów rozkładu, a nie tylko utraty wody.
Metody grawimetryczne są selektywne w odniesieniu do wody tylko wtedy, gdy produkty gazowe uwalniane podczas procesu suszenia są stale identyfikowane. Jest to możliwe, jeśli analizator TGA jest połączony z odpowiednim systemem analizy wydzielanych gazów.
Tabela 1. Minimalne masy próbek w zależności od wymaganej dokładności oznaczenia LOD
| Wymagana Dokładność LOD (%) | Minimalna Masa Próbki (mg) |
|---|---|
| 10 | 4 |
| 5 | 8 |
| 2 | 20 |
| 1 | 40 |
| 0.5 | 80 |
Wykres Molliera
Wykres Molliera to graficzny sposób przedstawiania zależności między parametrami powietrza wilgotnego. Pozwala dokładnie określić moc nagrzewnic, chłodnic, odzysku ciepła, a także zrozumieć, jak zachowuje się powietrze podczas obróbki cieplno-wilgotnościowej.
Zrozumienie wykresu Molliera pozwala patrzeć na centralę wentylacyjną z innej perspektywy. Widać wtedy nie tylko temperatury i przepływy, ale cały proces przemiany powietrza - jego energię, wilgotność i równowagę.
Wilgotność Powietrza
Wilgotność powietrza zależy od tego, ile jest w nim pary wodnej. Względna wilgotność powietrza opisuje zawartą w powietrzu ilość wody w stosunku do maksymalnej możliwej do przyjęcia ilości wody. To „procentowe nasycenie“ powietrza parą wodną uwarunkowane jest temperaturą powietrza: gorące powietrze może przyjąć więcej pary wodnej niż zimne.
Gdy względna wilgotność powietrza przez dłuższy czas będzie utrzymywała się poniżej żądanego wzgl. wymaganego poziomu, należy rozważyć zainstalowanie systemu nawilżania powietrza. Decydującą pomocą przy wyborze odpowiednich systemów nawilżania powietrza jest certyfikat „Zoptymalizowane nawilżanie powietrza“ wydawany przez DGUV.
tags: #jak #obliczyć #wilgotność #po #wprowadzeniu #wody
