Humidité de l'air
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Humidité de l'air

Hygrométrie

C'est l'expression de la quantité de vapeur d'eau présente dans un gaz.

Humidité spécifique

Souvent nommée humidité absolue, c'est la masse de vapeur d'eau contenue dans l'unité de volume d'air ou de gaz.
Elle peut être exprimée en:
- gramme ou kilogramme d'eau / m3 d'air humide
- gramme ou kilogramme d'eau / kg d'air humide
- gramme ou kilogramme d'eau / kg d'air sec
- ppm volume de vapeur d'eau
- pression partielle de vapeur d'eau
- température de rosée
- température du bulbe humide.

De nombreuses publications proposent des tables ou des diagrammes (diagrammes psychrométriques), donnant la quantité d'eau contenue dans l'air. Les valeurs fournies par l'ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) font souvent référence.

La quantité d'eau contenue dans l'air humide peut être calculée connaissant la pression de vapeur saturante de l'eau par la formule suivante:
kg eau / kg air sec = 0,6221 / (P / HR / Psat - 1)

pour:
T compris entre -30 et 0 °C: Psat = 10^(-2,2138 + (9,7561 * T) / (272,67 + T)))
T compris entre 0 et 50 °C: Psat = 10^(-2,2138 + ( (7,5526 * T) / (239,21 + T)))
T compris entre 50 et 95 °C: Psat = 10^(5,083 - 1665,6 / (228 + T))

avec un écart <5% par rapport aux valeurs de l'Ashrae.

avec:
- HR: humidité relative
- Psat: pression saturante de l'eau à la température de l'air
- P: pression totale en bar absolu
- T: température de l'air en °C
Exemple:
Quantité d'eau contenue dans l'air à 20°C, 60% d'humidité relative, à pression atmosphérique (1,01 bar absolu):
- HR = 0,6
- T = 20
- P = 1,01
eau contenue = 0,00876 kg / kg air sec

Humidité relative

C'est le rapport de:
pression partielle de vapeur / pression de vapeur saturante de l'eau
Elle est généralement exprimée en %. On peut aussi avoir besoin de la calculer à partir de l'humidité spécifique:

HR = Hspe * P / (Psat (0,6221 + Hspe) )

Exemples:
A 20°C, la pression de vapeur saturante de l'eau est de 23,4mbars
Si la pression partielle de l'eau est 15mbars, l'humidité relative est:
15/23,4*100 = 64%
Si le gaz est chauffé à 40°C (73,8mbars de pression saturante de l'eau), l'humidité relative devient:
15/73,8 = 20%

Humidité spécifique de l'air à saturation

Temp
°C
Pression saturanteHumidité
mmHgmbarsg/m3ppm volppm poids
-600,0080,0110,01110,76,7
-500,0300,0400,0393924
-400,100,130,12012779
-300,290,380,341377234
-200,781,040,8891024637
-101,962,612,15125761604
-53,034,033,26239822480
04,606,144,87160573776
109,212,39,441121717604
1512,817,112,8851690310581
2017,623,517,3702318314546
2523,931,823,1443141719775
3032,042,730,5014209726606
4055,774,251,3687323146842
5093,1124,283,32212254879921
60150,5200,6130,657197997133107


Température de rosée

La température de rosée (ou point de rosée) est la température pour laquelle l'eau contenue  dans le gaz, commence à condenser.
Elle peut être mesurée au moyen d'un hygromètre à miroir refroidi:
Un miroir refroidi est placé dans le flux de gaz à mesurer. A la température de rosée du gaz, une buée se forme sur le miroir qui est détectée par un système optique.
Cette méthode est extrêmement précise et est utilisée pour étalonner d'autres capteurs plus commodes à utiliser.

Le tableau ci-dessous donne la température de rosée pour de l'air à différentes températures et humidités relatives:

Temp
sèche
°C
Température de rosée pour
humidité relative de l'air %
40 50 60 70 80 90
-20 -29,2 -27,0 -25,2 -23,7 -22,3 -21,1
-10 -19,9 -17,6 -15,6 -14,0 -12,5 -11,2
-5 -15,3 -12,9 -10,8 -9,1 -7,6 -6,2
0 -10,7 -8,2 -6,1 -4,3 -2,7 -1,3
10 -2,6 0,1 2,6 4,8 6,7 8,4
15 1,5 4,7 7,3 9,6 11,6 13,4
20 6,0 9,3 12,0 14,4 16,4 18,3
25 10,5 13,9 16,7 19,2 21,3 23,2
30 14,9 18,5 21,4 23,9 26,2 28,2
40 23,8 27,6 30,7 33,5 35,9 38,0
50 32,7 36,7 40,1 43,0 45,6 47,9
60 41,5 45,8 49,4 52,5 55,3 57,7

Pour un usage pratique, ce tableau n'est pas assez précis; il conviendra d'utiliser au choix:

  • un logiciel de calcul
  • une table détaillée
  • un diagramme psychométrique
Pour trouver un diagramme Psychrométrique sur le web

Température du bulbe humide

La température sèche est la valeur indiquée par un thermomètre dont le bulbe, maintenu sec est placé dans un courant de l'air à mesurer. C'est la température vrai du gaz.

La température du bulbe humide est la température indiquée par un thermomètre lorsque son bulbe est maintenu humide et placé dans un courant de l'air à mesurer.
Si l'air n'est pas saturé d'eau, il contribuera à vaporiser l'eau entourant le bulbe du thermomètre, ce qui abaissera sa température tout en augmentant son degré d'humidité. Cet échange se produit à enthalpie constante du gaz. Un point d'équilibre est trouvé lorsque l'air environnant le bulbe atteint sa saturation. La différence entre la température sèche et la température humide est donc représentative du degré de saturation de l'air.

Temp
sèche
°C
Température du bulbe humide pour
humidité relative de l'air %
405060708090
-20-20,9-20,8-20,6-20,5-20,3-20,2
-10-12,0-11,6-11,3-11,0-10,7-10,3
-5-7,7-7,3-6,8-6,3-5,9-5,4
0-3,6-3,0-2,4-1,8-1,2-0,6
104,65,56,57,48,39,2
158,59,710,811,913,014,0
2012,313,815,116,417,718,9
2516,217,919,521,022,423,7
3020,122,023,825,527,128,6
4027,830,332,634,636,638,3
5035,738,741,443,846,148,1
6043,847,350,353,155,657,9


Masse volumique de l'air humide

L'eau contenue dans l'air tend à abaisser sa masse volumique. La relation suivante peut être utilisée pour calculer la masse volumique de l'air humide:

ρ = 0,003483 [ (1 + Hspe) / (1 + 1,6078 * Hspe) ] * [ P / (T + 273,15) ]

ρ: masse volumique [kg / m3]

Calculs dans un tableur

Vous pouvez réaliser vos propres calculs impliquant l'air humide dans un tableur en utilisant une bibliothèque de programmes proposée  par www.CoolProp.org
Nous vous proposons ici parmi nos outils de calcul, un classeur LibreOfficeCalc répertoriant toutes les propriétés de l'air humide accessibles par la bibliothèque CoolProp, ainsi qu'un exemple d'application.

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