Точка росы и конденсация: Основные понятия

Точка росы и конденсация: Анализ и примеры

Точка росы (Тр) - это свойство воздуха, показывающее содержание водяного пара (абсолютную влажность). Чем выше Тр, тем больше пара в воздухе. Чем ниже Тр, тем меньше пара.

Конденсация происходит, когда температура поверхности (Тп) опускается ниже текущей точки росы воздуха (Тр), контактирующего с этой поверхностью: $Т п < Т р$ .
Чтобы увеличить конденсацию, нужно либо:
Увеличить точку росы воздуха (добавить в него больше влаги, повысив абсолютную влажность).
Сильнее охладить поверхность (снизить Тп) при текущей Тр.

Если точка росы воздуха снижена (Тр↓) (например, осушением воздуха), это означает, что в воздухе стало меньше водяного пара:

Для начала конденсации теперь нужно охладить поверхность до более низкой температуры (новой, сниженной Тр).
Конденсация на прежней поверхности (с прежней Тп) либо уменьшится, либо прекратится вообще, если новая Тр стала ниже Тп ( $Т п > н о в а я_{Т} р$ ).
Увеличения конденсации при снижении Тр не происходит.

Что действительно увеличивает конденсацию: Охлаждение поверхности

Конденсация увеличивается, когда поверхность охлаждается (Тп↓) глубже ниже текущей точки росы воздуха (Тр). Чем холоднее поверхность по сравнению с Тр, тем:

Сильнее движущая сила: Больше разница между давлением пара в воздухе и давлением насыщенного пара над холодной поверхностью.
Интенсивнее массообмен: Водяной пар быстрее диффундирует к холодной поверхности.
Больше конденсата: На поверхности образуется больше капель или более толстая пленка воды.

Зависимость интенсивности конденсации от охлаждения поверхности

Ниже приведена таблица, показывающая, как интенсивность конденсации зависит от разницы температур $Δ T = Т р - Т п$ . Интенсивность - качественное и относительное понятие, зависящее от скорости подвода пара (ветер, вентиляция), свойств поверхности и времени. Таблица отражает общую тенденцию.

Разница температур: $Δ T = Т р - Т п$	Физическое состояние поверхности	Качественная оценка интенсивности конденсации	Пояснение
$Δ T \leq 0 ° C$	Сухая	Отсутствует	Температура поверхности выше или равна Тр. Конденсации нет.
$0 ° C < Δ T \leq 2 ° C$	Легкое запотевание, отдельные капли	Очень слабая	Поверхность чуть холоднее Тр. Конденсация начинается, но очень медленно.
$2 ° C < Δ T \leq 5 ° C$	Запотевание, видимая пленка или мелкие капли	Слабая / Умеренная	Разница ощутима. Конденсация видна невооруженным глазом, скорость средняя.
$5 ° C < Δ T \leq 10 ° C$	Явные капли, стекание	Умеренная / Сильная	Значительная разница. Конденсация идет активно, капли растут и сливаются.
$Δ T > 10 ° C$	Обильные капли, сильное стекание, лужи	Очень сильная	Поверхность намного холоднее Тр. Очень быстрая и обильная конденсация.

Пример расчета

Исходные условия

Температура воздуха (Тв): 25°C
Относительная влажность (ОВ): 60%
Точка росы (Тр): ~16.7°C (рассчитывается по формулам или психрометрическим таблицам)
Температура поверхности окна (Тп): 15°C
Разница: $Δ T = Т р - Т п = 16.7 ° C - 15 ° C = 1.7 ° C$
Интенсивность конденсации: Очень слабая. Окно будет слегка запотевшим.

Увеличение конденсации (охлаждение поверхности)

Температура окна упала до Тп = 10°C (например, из-за похолодания).
Новая разница: $Δ T = Т р - Т п = 16.7 ° C - 10 ° C = 6.7 ° C$
Новая интенсивность: Умеренная/Сильная. На окне появятся явные капли воды, возможно стекание.

Уменьшение конденсации (осушение воздуха)

Включаем осушитель, снижая относительную влажность до ОВ = 40% при Тв = 25°C.
Новая точка росы (Тр): ~10.5°C (рассчитывается).
Температура окна: Тп = 15°C.
Новая разница: $Δ T = Т р - Т п = 10.5 ° C - 15 ° C = - 4.5 ° C$
Новая интенсивность: Отсутствует. Конденсат на окне исчезнет, так как воздух стал суше, и его Тр теперь ниже Тп.

Выводы

Снижение точки росы воздуха (Тр↓) уменьшает или прекращает конденсацию, так как в воздухе становится меньше водяного пара.
Увеличить конденсацию можно только:
Повысив точку росы воздуха (Тр↑) (добавив влаги).
Сильнее охладив поверхность (Тп↓) ниже текущей Тр.
Интенсивность конденсации качественно зависит от того, насколько температура поверхности (Тп) ниже точки росы воздуха (Тр) ( $Δ T = Т р - Т п$ ). Чем больше ΔT, тем интенсивнее конденсация.