Feuchtigkeitsratio

Feuchtigkeitsratio, auch Humidity Ratio oder Mischungsverhältnis genannt, ist in der Psychrometrie die Masse des Wasserdampfs in einem Kilogramm trockener Luft. Sie wird oft mit dem Symbol w angegeben und hat die Einheit kg Wasserdampf pro kg trockene Luft.

Definition und Berechnung

W wird definiert als w = m_v / m_dry, wobei m_v die Masse des Wasserdampfs und m_dry die Masse der trockenen Luft ist. Theoretisch lässt sich w aus den Gasgesetzen ableiten: w = (M_v/M_dry) * (n_v/n_dry) ≈ 0,622 p_v / (p - p_v), wobei p_v der Partialdruck des Wasserdamps und p der Gesamtdruck ist (bei idealen Gasen). M_v/M_dry beträgt etwa 0,622. Alternativ zu w wird auch die spezifische Feuchte q verwendet, mit q = m_v/(m_dry + m_v) = w/(1 + w).

Bezug zu anderen Größen

Die Feuchtigkeitsratio ist eine extensive Größe, die den Feuchteinhalt der Luft beschreibt. Sie steht im Zusammenhang mit der relativen Luftfeuchte φ (p_v/p_sat(T)) und der spezifischen Feuchte q: w = q/(1 - q) und q = w/(1 + w). Sie ist außerdem eine zentrale Größe bei der Berechnung der Enthalpie feuchter Luft.

Typische Werte und Anwendungen

Bei Normalbedingungen liegen w-Werte typischerweise im Bereich von etwa 0,007 bis 0,025 kg Wasser pro kg trockene Luft, abhängig von Temperatur und Feuchte. In der Gebäudetechnik, HVAC-Systemen, Meteorologie und Klimaengineering wird w verwendet, um Enthalpie, Temperaturregelungen und Dew-Point-Berechnungen durchzuführen. Die Enthalpie feuchter Luft lässt sich grob mit h ≈ 1,006 T + w (2501 + 1,86 T) (T in °C) berechnen.

Messung und Ermittlung

W kann aus Messungen von T, φ, p und p_v bestimmt werden. Hygrometeren, psychrometrische Verfahren und Software-Modelle liefern w aus bekannten Luftbedingungen.