Odpowiedź bezpośrednia

Klimatyzacja powoduje duży spadek temperatury w kabinie, wilgoć zawarta w powietrzu skrapla się do postaci kropelek wody. Jest podobny do mgły, mgły i chmur. Jeśli kropelki wody wejdą w kontakt z ciałem stałym, tworzą rosę i wilgoć. Dokładnie mówiąc, jest to aerozol kropelek wody.

Kropelki wody pojawiają się w powietrzu, gdy temperatura powietrza spada poniżej jego punktu rosy (patrz poniżej) .

Krótkie wyjaśnienie

W twoim przypadku, przed uruchomieniem klimatyzacji, kabina jest wypełniona powietrzem z zewnątrz, które jest ciepłe i prawie nasycone parą wodną. Temperatura otoczenia jest zbliżona do punktu rosy. Wtrysk zimniejszego klimatyzowanego powietrza do kabiny obniża temperaturę wokół nawiewników klimatyzacji ( wlot powietrza na zdjęciu poniżej):

^{Cyrkulacja powietrza w dużych samolotach z kabiną ciśnieniową, na podstawie tej odpowiedzi}

Temperatura szybko spada poniżej punktu rosy, powodując niewidoczne skraplanie się gazu (pary wodnej) w widoczne krople wody (mgła).

Ze względu na ograniczoną chwilową wydajność układu klimatyzacji, temperatura jest obniżana tylko wokół nawiewów klimatyzacji, a nie w całej kabinie. Gdy kropelki wody zmieszają się z cieplejszym powietrzem w pozostałej części kabiny, natychmiast wracają do postaci gazowej (para), a tym samym powodują, że powietrze jest nieco zimniejsze ( chłodzenie wyparne).

Jak zauważył @JanHudec, poziom wilgotności podczas lotu musi być utrzymywany na niskim poziomie, aby zapobiec utlenianiu konstrukcji. Wilgotne powietrze z kabiny powraca przez panele dekompresyjne do systemu klimatyzacji , gdzie wilgoć jest usuwana. Po pełnym cyklu powietrze w kabinie jest raczej suche i kondensacja już nie występuje.

Kolejny przypadek kondensacji:

Szczegółowe wyjaśnienie

Dlaczego para wodna skrapla się?

Ilość pary wodnej w powietrzu nazywana jest współczynnikiem nasycenia wodą (lub wilgotnością względną) i jest wyrażana w procentach: 0% dla powietrza suchego, 100% dla powietrza całkowicie nasyconego. Nasycone powietrze nie może zawierać więcej pary wodnej. Po dodaniu para natychmiast skrapla się, tworząc widoczne kropelki wody.

Nasycenie zachodzi przy pewnych kombinacjach temperatury i ciśnienia. Przy danym ciśnieniu im wyższa temperatura, tym większa ilość pary niż może występować bez kondensacji. Tak więc kondensacja może wystąpić, gdy temperatura spada.

Psychrometria, dziedzina fizyki badająca wrzenie lub kondensację cieczy i ciał stałych, obraca się wokół pojęcia równowagowej prężności par, ale dla nas, zwykłych śmiertelników, pojęcie punktu rosy jest bardziej praktyczne.

Punkt rosy

Ilość pary, jaką powietrze może zawierać przed nasycenie nazywa się jego pojemnością pary wodnej , rośnie wykładniczo wraz z temperaturą:

^{( Źródło)}

Zdefiniujmy dwa przypadki:

• Pełne nasycenie: Jeśli ilość pary jest maksymalną dopuszczalną dla prądu temperatura (100% wilgotności względnej), obniżenie temperatury lub dodanie pary spowoduje kondensację części pary do wody.

• Częściowe nasycenie: jeśli powietrze nie jest w pełni nasycone, występuje (niższa) temperatura, w której staje się nasycona. Ta temperatura jest nazywana punktem rosy . Zatem niezależnie od aktualnej temperatury mgła może powstać poprzez obniżenie temperatury do osiągnięcia punktu rosy.

Ze względu na dokładność: gdy w powietrzu obecna jest para wodna, jest stale skraplana i odparowywana. Punkt rosy to punkt, w którym kondensacja zachodzi szybciej niż parowanie i krople wody zaczynają się gromadzić.

To, czy utworzy się mgła, zależy od rozrzutu punktu rosy, czyli różnicy między aktualną temperaturą a punktem rosy. Gdy rozprzestrzenianie się jest duże, zmiana wilgotności lub temperatury musi być duża. W twoim przypadku rozrzut jest niewielki, ponieważ powietrze jest wilgotne, a temperatura wysoka.

Sprawa Bhubaneshwar

Przed uruchomieniem systemu klimatyzacji powietrze w kabinie jest taka sama jak na lotnisku: 28 ° C i 85% wilgotności. AC będzie wtryskiwać powietrze przy 20 °:

• Ilość oparów przy 85% RH przy 28 ° C wynosi 23 g na kg (85% * 27).
• Par wydajność przy 20 °: 17 g na kg.

Kiedy powietrze jest wtryskiwane i temperatura spada do 20 ° wokół otworów wentylacyjnych, powietrze staje się w pełni nasycone, a 6g pary w nadmiarze na kg powietrze jest skraplane w mgłę.

To powietrze wraca do systemu klimatyzacji, paczki usuwają nadmiar pary, aby osiągnąć 20% wilgotności względnej docelowej dla lotu. 13,6 g wody jest usuwane przez paczki z każdego kg powietrza, zanim powietrze wróci do kabiny, a teraz zawiera tylko 3,4 g pary na kg.

Dla typowej kabiny 150 m ^{3 sup> zawierającej około 175 kg powietrza, usuwa się 3,5 kg wody. Nie liczy się oparów powstających w wyniku pocenia się i oddychania pasażerów.}

Chociaż mgła w samolocie jest problemem, mgła na zewnątrz samolotu wymaga latania zgodnie z zasadami lotów według wskazań przyrządów (IFR), który jest dozwolony tylko z określonymi uprawnieniami pilota i certyfikatami lotniczymi. Znajomość punktu rosy jest ważna przy planowaniu lotu, w szczególności, aby wiedzieć, czy będzie wymagany lot IFR. Dlatego punkt rosy jest mierzony i publikowany jako informacja lotnicza.

Pomiar punktu rosy

Punkt rosy można określić za pomocą psychrometru (system z suchymi i mokrymi termometrami):

^{Wirowanie ( jak z niego korzystać ) i psychrometry cyfrowe}

Ciśnienie, temperatura sucha i mokra, punkt rosy i wilgotność względna są powiązane za pomocą ciśnienia pary. Znając trzy elementy, można określić dwa pozostałe. Znajomość ciśnienia, temperatury suchej i mokrej pozwala więc określić punkt rosy. Istnieją wstępnie obliczone wykresy ( diagramy Molliera) do bezpośredniego odczytu punktu rosy. Istnieją również kalkulatory online.

Oto pionowy profil informacji o temperaturze i wilgotności ( emagram) zebranych przez irlandzką radiosondę:

^{Emagram z Valentia Observatory (Irlandia). Źródło meteociel.fr}

Skala pionowa to ciśnienie (po lewej stronie hPa, po prawej równoważna wysokość), a temperatura jest na skali ukośnej, z ilość wody w stanie nasycenia dla tej temperatury. Temperatura sucha jest pokazana jako odczyt, temperatura mokrej na niebiesko, a obliczony punkt rosy na niebiesko. Gdy krzywa punktu rosy jest zbliżona do temperatury, wilgotność jest wysoka (% RH w skali wysokości) i mogą wystąpić chmury / mgły (jak na przykład poniżej 1600 m).

Punkt rosy i informacje o mgle / mgle

Raport KLAX ASOS:

Jak wspomniano wcześniej, gdy punkt rosy jest zbliżony do temperatury otoczenia, a procent wilgotności jest wysoki, widoczność jest niska i występuje mgła.

Typowe przykłady kondensacji

• Szron wokół rur zamrażarki: Powietrze z parą wodną dostaje się do lodówki przy otwartych drzwiach. Kiedy powietrze zaczyna być schładzane przez rury poniżej punktu rosy, następuje kondensacja i wokół nich tworzy się lód.

• Powietrze wydychane, gdy jest zimno. Powietrze w naszych płucach nie jest nasycone z powodu wysokiej temperatury ciała, ale zostaje nasycone, gdy zaczyna się ochładzać.

• Powietrze nasycone parą wodną pochodzącą z szybkowaru.

• Jak zauważył @RyanMortensen, nasycone powietrze na szybach samochodu (gdy temperatura spada w nocy lub gdy powietrze jest nasycone bez zmiany temperatury, ponieważ w powietrzu jest więcej wody / deszczu, które mogą zostać odparowane naturalnie - rozwiązaniem jest podniesienie temperatury samochodu powyżej punktu rosy).

• Mgła i chmury: Mgła, ponieważ ziemia jest chłodniejsza niż otaczająca atmosfera (wcześnie rano) , zachmurzenie, ponieważ powietrze jest schładzane poniżej punktu rosy podczas wznoszenia (ciśnienie i nagłość również odgrywają rolę).

• Rosa :-)

Kiedy para wodna zamienia się w lód

Gdy punkt rosy jest poniżej 0 ° C, para wodna nie kondensuje się w kropelki wody, jest przekształcana bezpośrednio w kryształki lodu ( mróz).

Ten efekt jest szczególnie niebezpieczny i może prowadzić do oblodzenia gaźnika silnika tłokowego. Ten stan może wystąpić w obszarach o niskim ciśnieniu i niskiej temperaturze, zwykle spowodowany nagłym spadkiem ciśnienia w zwężce Venturiego, spowodowanym efektem zwężki Venturiego i spadkiem temperatury z powodu parowanie paliwa.

W przypadku typowego silnika tłokowego efekt ten skupia się na temperaturze zewnętrznej około 10 ° C, ale rozciąga się na duży zakres temperatur, gdy silnik jest spowolniony (opadanie ):

^{Warunki oblodzenia indukcyjnego}

Środkiem zaradczym na oblodzenie indukcyjne gaźnika jest podgrzanie gaźnika i podnieś punkt należny do bezpiecznego obszaru, zwłaszcza podczas opadania.

W przypadku silników odrzutowych, oblodzenie indukcyjne (nie mylić z lataniem w atmosferze z kryształkami lodu lub przechłodzone kropelki wody) mogą powodować tworzenie się lodu na wlocie silnika. Bloki lodu mogą wtedy pękać, powodując uszkodzenia łopatek, przeciągnięcie sprężarki i / lub płomień komory spalania. Może również powodować błędy odczytu sondy EPR (PT2) i późniejsze fatalne zachowanie FADEC.

To skondensowane kropelki wody. Powietrze zewnętrzne o dużej wilgotności ma obniżoną temperaturę z 28 - 20 ºC (po przejściu przez cykl sprężanie - chłodzenie - rozprężanie), a część pary wodnej skrapla się, ponieważ chłodniejsze powietrze nie może zawierać tak dużo pary wodnej, jak powietrze cieplejsze. Skraplacz znajduje się przed turbiną rozprężną. Rzeczywiście, jak mówi @David Richerby w komentarzu: to chmura tworząca się wewnątrz twojego samolotu.

Domowy klimatyzator ma również cykl sprężania - chłodzenia - rozprężania, ale ten biały chmura nigdy nie pojawia się w domu. Klimatyzatory domowe schładzają powietrze do temperatury niższej od temperatury końcowej, skraplają wodę, następnie ogrzewają do temperatury końcowej tak, aby wilgotność względna wypływu < 100%. Układy klimatyzacji w samolotach nie są do tego przystosowane, ponieważ zjawisko to występuje tylko na niektórych lotniskach, podczas obsługi naziemnej i kołowania. Gdy temperatura powietrza na zewnątrz spadnie poniżej 20ºC, chmury nie mogą pojawić się w samolocie.

EDYTUJ

Przez krótką chwilę odpowiedź, która była pytaniem i powinna była pojawił się komentarz: dlaczego kropelki nie skraplają się i dlaczego nie są mokre po włożeniu dłoni. Ponieważ na to wszystko nie ma wystarczająco dużo czasu: woda jest wdmuchiwana w powietrze, które jest cieplejsze i ma niższa wilgotność niż 100% i ponownie się rozpuszcza. Woda skrapla się na powierzchni, gdy rozpuszczona para wodna spotyka się z chłodniejszą powierzchnią, lokalnie chłodzi powietrze i zapewnia molekułom wody możliwość odnalezienia się i zebrania w krople kondensacji.