Рівноважна вологість

Рівноважна вологість (РВ) гігроскопічного матеріалу, оточеного хоча б частково повітрям, - це вміст вологи, при якому матеріал не набирає і не втрачає вологу. Значення РВ залежить від матеріалу та відносної вологості та температури повітря, з яким воно контактує. Швидкість, з якою вона настає, залежить від властивостей матеріалу, співвідношення поверхні та площі до об'єму його форми та швидкості, з якою волога переноситься або назустріч матеріалу (наприклад, дифузія застійного повітря чи конвекція в повітря, що рухається).

Рівноважна вологість деревини проти вологості та температури, згідно рівняння Гейлвуда-Хорробіна.

Рівноважна вологість зерен

Вміст вологи в зернах є важливою властивістю зберігання продуктів. Вміст вологи, безпечний для тривалого зберігання, становить 12% для кукурудзи, сорго, рису та пшениці та 11% для сої.

При постійній відносній вологості повітря РВ знизиться приблизно на 0,5% на кожне збільшення температура повітря на 10 °C.

У наступній таблиці показано рівноваги для ряду зерен (дані ). Ці значення є лише наближеннями, оскільки точні значення залежать від конкретного сорту зерна.

		Кукурудза				Соя				Сорго				Довгозернистий рис				Пшениця тверда
	°C	1.7	10.0	21.1	37.8	1.7	10.0	21.1	37.8	1.7	10.0	21.1	37.8	1.7	10.0	21.1	37.8	1.7	10.0	21.1	37.8
RH	°F	35	50	70	100	35	50	70	100	35	50	70	100	35	50	70	100	35	50	70	100
25		9.3	8.6	7.9	7.1	5.9	5.7	5.5	5.2	11.5	10.9	10.2	9.3	9.2	8.6	8.0	7.3	8.3	8.0	7.7	7.2
30		10.3	9.5	8.7	7.8	6.5	6.3	6.1	5.7	12.1	11.5	10.8	9.9	10.1	9.5	8.8	8.0	8.9	8.7	8.3	7.7
35		11.2	10.4	9.5	8.5	7.1	6.9	6.6	6.2	12.7	12.1	11.4	10.5	10.9	10.3	9.5	8.7	9.6	9.3	8.9	8.3
40		12.1	11.2	10.3	9.2	7.8	7.6	7.3	6.9	13.3	12.7	12.0	11.1	11.7	11.0	10.3	9.4	10.2	9.9	9.5	8.8
45		13.0	12.0	11.0	9.9	8.6	8.3	8.0	7.5	13.8	13.3	12.6	11.7	12.5	11.8	11.0	10.0	10.9	10.5	10.1	9.4
50		13.9	12.9	11.8	10.6	9.4	9.1	8.8	8.3	14.4	13.8	13.2	12.3	13.3	12.5	11.7	10.7	11.5	11.2	10.7	10.0
55		14.8	13.7	12.6	11.3	10.3	10.0	9.7	9.1	15.0	14.4	13.8	12.9	14.1	13.3	12.4	11.3	12.2	11.9	11.4	10.6
60		15.7	14.5	13.4	12.0	11.5	11.1	10.7	10.1	15.6	15.1	14.4	13.6	14.9	14.0	13.1	12.0	13.0	12.6	12.1	11.3
65		16.6	15.4	14.2	12.8	12.8	12.4	11.9	11.3	16.3	15.7	15.1	14.3	15.7	14.8	13.8	12.7	13.8	13.4	12.8	12.0
70		17.6	16.3	15.0	13.6	14.4	14.0	13.5	12.7	17.0	16.5	15.8	15.0	16.6	15.7	14.6	13.4	14.7	14.3	13.7	12.8
75		18.7	17.3	16.0	14.5	16.4	16.0	15.4	14.5	17.8	17.3	16.7	15.9	17.6	16.5	15.5	14.2	15.8	15.4	14.7	13.8
80		19.8	18.5	17.0	15.4	19.1	18.6	17.9	17.0	18.8	18.2	17.6	16.9	18.6	17.5	16.4	15.1	17.1	16.6	16.0	15.0
85		21.2	19.8	18.2	16.5	22.9	22.3	21.6	20.5	19.9	19.4	18.8	18.0	19.8	18.7	17.5	16.1	18.8	18.3	17.6	16.5
90		22.9	21.4	19.8	17.9	28.9	28.2	27.3	26.1	21.4	20.9	20.3	19.6	21.3	20.1	18.9	17.4	21.3	20.7	20.0	18.8

Рівноважна вологість деревини

Вміст вологи деревини нижче точки насичення волокна є функцією як відносної вологості, так і температури навколишнього повітря. Вміст вологи ( M ) деревини визначається як:

${\displaystyle M={\frac {m-m_{od}}{m_{od}}}}$

де m - маса деревини (з вологою) і ${\displaystyle m_{od}}$ - висушена піччю маса деревини (тобто відсутність вологи). Якщо деревина поміщена в навколишнє середовище при певній температурі та відносній вологості, її вологість, як правило, почне змінюватися в часі, поки вона нарешті не врівноважується з навколишнім середовищем, і вміст вологи більше не змінюється в часі. Цей вміст вологи є РВ деревини для цієї температури та відносної вологості.

Рівняння Гейлвуда-Хорробіна для двох гідратів часто використовується для наближення співвідношення між РВ, температурою ( Т ) та відносною вологістю ( h ):

${\displaystyle M_{\mathrm {eq} }={\frac {1800}{W}}\left[{\frac {kh}{1-kh}}\,+\,{\frac {k_{1}kh+2k_{1}k_{2}k^{2}h^{2}}{1+k_{1}kh+k_{1}k_{2}k^{2}h^{2}}}\right]}$

де M _eq - рівноважна вологість (відсотки), T - температура (градуси Фаренгейта), h - відносна вологість (дробова) і:

${\displaystyle W=330+0.452\,T+0.00415\,T^{2}}$

${\displaystyle k=0.791+4.63\times 10^{-4}\,T-8.44\times 10^{-7}\,T^{2}}$

${\displaystyle k_{1}=6.34+7.75\times 10^{-4}\,T-9.35\times 10^{-5}\,T^{2}}$

${\displaystyle k_{2}=1.09+2.84\times 10^{-2}\,T-9.04\times 10^{-5}\,T^{2}}$

Це рівняння не враховує незначних варіацій деревних порід, стану механічного напруження та / або гістерезису . Це емпіричне пристосування до табличних даних, поданих у тій самій довідці, і тісно узгоджується з табличними даними. Наприклад, при T = 140 град F, h = 0,55, РВ = 8,4% з вищевказаного рівняння, тоді як РВ = 8,0% з табличних даних.

Рівноважна вологість пісків, ґрунтів та будівельних матеріалів

Такі матеріали, як камінь, пісок та кераміка, вважаються «сухими» і мають значно нижчу рівноважну вологість, ніж органічні матеріали, такі як дерево та шкіра. РВ впливає на швидкість, з якої будівлі потребують висихання після спорудження, зазвичай цементи стартують з 40-60% вмісту води. РВ також важлива для будівельних матеріалів, армованих органічними матеріалами, оскільки невеликі зміни вмісту з різних типів соломи та деревної стружки суттєво впливають на загальний вміст вологи

Список літератури

1. Sadakam, Samy Grain Drying Tools: Equilibrium Moisture Content Tables and Psychrometric Charts. Univ. Arkansas, FSA1074
2. FAO. 2011. Rural structures in the tropics. Design and development. Chapter 16: Grain crop drying, handling, and storage. Rome. http://www.fao.org/docrep/015/i2433e/i2433e10.pdf
3. What is Equilibrium Moisture Content? http://www.wagnermeters.com/wood-moisture-meter/moisture-content-and-equilibrium-determined-by-relative-humidity/
4. Hailwood, A.J.; S. Horrobin (1946). Absorption of water by polymers: analysis in terms of a simple model. Trans. Faraday Soc. 42B: 84—102.
5. Rasmussen, E.F. (1988). Forest Products Laboratory, U.S. Department of Agriculture. (ред.). Dry Kiln Operators Manual. Hardwood Research Council.
6. Eleotério, Jackson Roberto; Clóvis Roberto Haselein; Nestor Pedro Giacomini. (PDF). Ciência Florestal. 8 (1): 13—22. ISSN 0103-9954. Архів оригіналу (PDF) за 11 липня 2009. Процитовано 14 листопада 2008.
7. Leivo, Virpi & Rantala, Jukka. (2003). Moisture Behavior of Slab-On-Ground Structures
8. An experimental investigation on equilibrium moisture content of earth plasters with natural reinforcement fibres for straw bale buildings Taha Ashour, Heiko Georg, Wei Wu

Бібліографія

• (2000). Understanding Wood: A Craftsman’s Guide to Wood Technology (вид. 2nd.). . ISBN .
• Robert J. Ross, ред. (2010). Wood Handbook: Wood as an Engineering Material (PDF). US Forest Products Laboratory. с. 4-3—4-4. General Technical Report FPL–GTR–190.

зовнішні посилання

• The Who, Why, When and How of Moisture Equilibration. Image Permanence Institute. Rochester Institute of Technology. Процитовано 7 жовтня 2013.