Od najrazličitijih mješavina plinova koje se koriste kao radni materijali u mnogim procesima, najraširenija je smjesa suhog zraka i vodene pare. Ona ima vrlo važnu ulogu u klimatizacijskim uređajima, rashladnim strojevima, a naravno – i u raznovrsnim postupcima konvektivnog sušenja, dok je u stacionarnim okolnostima odlučujuća pri određivanju uravnotežene vlažnosti higroskopskih materijala. S termodinamičkog stanovišta vlažni zrak držimo heterogenom dvokomponentnom smjesom suhog zraka i vodene pare – vlage.
Definicije i međusobna povezanost
Sadržinu vlage u zraku najčešće izražavamo relativnom vlažnošću zraka ili apsolutnom vlažnošću. Apsolutna vlažnost (Y) je odnos između mase vode (mv) i mase suhog zraka (mz):
Y = mv/mz
U (1 + Y) kilogramu vlažnog zraka nalazi se kilogram suhog zraka i Y kilograma vode, odnosno u kilogramu vlažnog zraka ima 1/(1 + Y) kilograma suhog zraka i Y/(1 +Y) vode. Masu suhog zraka uvijek je moguće izraziti kao
Relativna vlažnost zraka (j) izražava stupanj zasićenosti zraka vodenom parom odnosno vlagom. Određena je odnosom između radnog tlaka vodene pare (pv) u zraku i tlaka zasićenja vodene pare (pv0). To je najviši tlak kojega pri određenoj temperaturi vodena para može dosegnuti.
Pri tlaku zasićenja zrak je u stanju prihvatiti maksimalne količine vlage – tako se doseže vlažnost zasićenja, a relativna vlažnost zraka je 100-postotna. Točku nazivamo i rosištem. S rastućom temperaturom raste kako tlak, tako i vlažnost zasićenja (tabela br. 1), a to je ujedno i uzrok zbog kojega se relativna vlažnost zraka pri sagorijevanju smanjuje, dok se apsolutna ne mijenja, naravno – ukoliko nema dodatnog navlaživanja.
Mjerenje vlažnosti zraka
U praksi je učestalije mjerenje relativne vlažnosti zraka. Uređaj se zove higrometar. Najrasprostranjeniji je vlasni higrometar, kod kojega se uslijed vlage mijenja dužina (ljudske) vlasi, dok se dimenzijska promjena preko mehanizma prenosi na mjernu ljestvicu. Mnogo puta relativnu vlažnost zraka mjerimo i psihrometrom. Sastoji se od dva termometra: mokar je ovijen u vlažnu krpu te se radi ishlapljivanja bolje hladi od suhog. Razlika među termometrima je psihrometrijska razlika i ujedno predstavlja i mjerilo za relativnu vlažnost zraka. Kod niske relativne zračne vlažnosti ishlapljivanje je snažnije, pa zato mokar termometar pokazuje nižu vrijednost, dok je psihometrijska razlika veća. Poznate su i metode mjerenja točke rosišta na hlađenom zrcalu, koju prepoznajemo po promjeni odraza na zrcalu ili nastajanjem kapljica na njemu, te električni mjerači, koji mjere promjenu provodnosti ili dielektričnosti nekih tvari.
Psihrometrijske karte
Kako vlažan zrak možemo smatrati mješavinom dvaju sastojaka, za definiranje toplotnog stanja treba poznavati tri veličine. Ako je jedna od veličina stanja konstantna (najčešće vanjski tlak), moguće je stanje i promjene vlažnog zraka predstaviti u plošnom psihometrijskom dijagramu. Najčešće se koriste dva grafa; prvi je u koordinatnom sustavu, gdje os apscise pokazuje temperaturu suhog termometra, a ordinate apsolutnu vlažnost (Mollierov dijagram – slika 1), a drugi u sustavu apsolutne vlažnosti i entalpije vlažnog zraka (Grossvenorov dijagram – slika 2). Za određivanje stanja (ili točke na dijagramu) mora biti poznata bilo koja od dvije veličine, dok je sve druge moguće očitati.
Ravnomjerna vlažnost higroskopskih materijala
Relativna vlažnost zraka utječe na higroskopske materijale tako, da su uvijek više ili manje vlažni. Vlažnost materijala (na primjer – drva) u stanju higroskopske uravnoteženosti je ravnomjerna vlažnost (ur). Postupnim uravnoteženjem higroskopskih materijala u padajućim (sušenje – desorpcija) odnosno u rastućim (navlaživanje – adsorpcija) relativnim vlažnostima zraka pri konstantnoj temperaturi dobiti ćemo sorpcijske izoterme (slika 3). Za drvo je značajno da sorpcijske izoterme imaju sigmoidne oblike i čine histereznu petlju. Za utvrđivanje ravnomjerne vlažnosti pojedinih materijala u ovisnosti o temperaturi i relativnoj zračnoj vlažnosti okoline koristimo nomogram ili tabele. U drvnoj tehnologiji se rabi nomogram, koji je uvijek valjan za smrekovinu, premda je u praksi uz zadovoljavajuću točnost namijenjen i drugim vrstama drva srednje gustoće. Kod točnijeg određivanja ravnomjerne vlažnosti drva moramo pored temperature i relativne vlažnosti zraka uzeti u obzir i sorpcijsku povijest, sorpcijsku histerezu, gustoću drva, kemijska svojstva (poput ekstraktiva), mogući utjecaj prethodnih hidrotermičkih postupaka i stanja napetosti.
