La psychrométrie est l'expression des propriétés d'un mélange d'une vapeur dans un gaz de nature différente, tandis que l'hygrométrie est l'expression des propriétés de la vapeur d'eau dans un gaz.
pour parler de l'humidité de l'air, il est donc approprié de
parler de:
En pratique les deux termes sont employés pour désigner ce qui
se rapporte au comportement de la vapeur d'eau dans l'air.
Ces propriétés sont importantes pour:
Les diagrammes psychrométriques ou les tables correspondantes
sont construites à l'aide de modèles mathématiques. Différents modèles
sont utilisés qui diffèrent dans leur complexité, leur précision et
leur domaine d'utilisation. Les résultats peuvent légèrement différer
d'un modèle à un autre, sans qu'il soit possible d'affirmer qu'un est
plus valide qu'un autre. Si une garantie de performance est en jeux, il
est nécessaire de préciser avec quel modèle de calcul elle sera évaluée.
Les valeurs fournies par l'ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) font souvent référence.
Pws = exp(C1 / TK + C2 + C3 × TK + C4 × TK ^ 2 + C5 × TK ^ 3 + C6 × TK ^ 4 + C7 × Ln(TK))
pour 200°C>T>0°CPws = exp(C8 / TK + C9 + C10 × TK + C11 × TK ^ 2 + C12 × TK ^ 3 + C13 × Ln(TK))
avec:Pws = 611,2 × exp(17,67T ⁄ (243,5 + T))
Pws = 611,21 × exp(((18,678 - T ⁄ 234,5)T) ⁄ (257,14 + T))
Temp °C |
Pression saturante | Humidité | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
mmHg | mbars | g/m3 | ppm vol | ppm poids | kg eau / kg air sec | |
-60 | 0,008 | 0,011 | 0,011 | 10,7 | 6,7 | 6,684E-06 |
-50 | 0,030 | 0,040 | 0,039 | 39 | 24 | 2,432E-05 |
-40 | 0,10 | 0,13 | 0,120 | 127 | 79 | 7,927E-05 |
-30 | 0,29 | 0,38 | 0,341 | 377 | 234 | 2,345E-04 |
-20 | 0,78 | 1,04 | 0,889 | 1024 | 637 | 6,373E-04 |
-10 | 1,96 | 2,61 | 2,151 | 2576 | 1604 | 1,606E-03 |
-5 | 3,03 | 4,03 | 3,262 | 3982 | 2480 | 2,486E-03 |
0 | 4,60 | 6,14 | 4,871 | 6057 | 3776 | 3,790E-03 |
10 | 9,2 | 12,3 | 9,441 | 12171 | 7604 | 7,663E-03 |
15 | 12,8 | 17,1 | 12,885 | 16903 | 10581 | 0,0107 |
20 | 17,6 | 23,5 | 17,370 | 23183 | 14546 | 0,0148 |
25 | 23,9 | 31,8 | 23,144 | 31417 | 19775 | 0,0202 |
30 | 32,0 | 42,7 | 30,501 | 42097 | 26606 | 0,0273 |
40 | 55,7 | 74,2 | 51,368 | 73231 | 46842 | 0,0491 |
50 | 93,1 | 124,2 | 83,322 | 122548 | 79921 | 0,0869 |
60 | 150,5 | 200,6 | 130,657 | 197997 | 133107 | 0,154 |
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.
solution de:
ou bien relations de Peppers (1988):
pour
pour
Avec:
: humidité absolue effective et à saturation à la température au bulbe sec (T) |
[kg d'eau / kg d'air sec] |
|
: Pression totale, Pression partielle de l'eau dans l'air, Pression partielle de l'eau à saturation de l'air à la température au bulbe sec (T) Pression partielle de l'eau à saturation de l'air à la température au bulbe humide(Th) |
[Pa] |
|
: Température de l'air mesurée au bulbe sec, Température mesurée au bulbe humide, Température de rosée de l'air |
[°C] |
Elle peut également être calculée par un bilan matière et thermique de
l'échange entre l'eau du bulbe humide et l'air.
Pour que la mesure expérimentale concorde avec le calcul
thermodynamique, il est important que:
Temp sèche °C |
Température du
bulbe humide pour humidité relative de l'air % |
|||||
---|---|---|---|---|---|---|
40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | |
-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 |
10 | 4,6 | 5,5 | 6,5 | 7,4 | 8,3 | 9,2 |
15 | 8,5 | 9,7 | 10,8 | 11,9 | 13,0 | 14,0 |
20 | 12,3 | 13,8 | 15,1 | 16,4 | 17,7 | 18,9 |
25 | 16,2 | 17,9 | 19,5 | 21,0 | 22,4 | 23,7 |
30 | 20,1 | 22,0 | 23,8 | 25,5 | 27,1 | 28,6 |
40 | 27,8 | 30,3 | 32,6 | 34,6 | 36,6 | 38,3 |
50 | 35,7 | 38,7 | 41,4 | 43,8 | 46,1 | 48,1 |
60 | 43,8 | 47,3 | 50,3 | 53,1 | 55,6 | 57,9 |
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
La méthode pour calculer l'humidité absolue dépend de
l'information dont on dispose.
Connaissant la température
au bulbe sec et l'humidité relative::
W[kg eau / kg air sec] = 0,622 ⁄ (P ⁄ HR ⁄ Pws - 1)
Connaissant la température au bulbe sec et celle au bulbe humide:
W[kg eau / kg air sec]
= 0,622 × (Pw ⁄ (P - Pw))
avec:
- HR: humidité relative
- Pws: pression saturante de l'eau à la
température de l'air
- P: pression totale
- 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
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:
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%
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:
ρ = 0,003483 [ (1 + Hspe) ⁄ (1 + 1,6078 × Hspe) ] × [ P ⁄ (T + 273,15) ]
ρ: masse volumique [kg / m3]