Влажность, относительная влажность и температура. Воздействие на оптику и электронику

25.06.2026г.

Статья посвящена влиянию влажности на работу оборудования. Рассматриваются понятия относительной влажности и точки росы, их взаимосвязь с температурой воздуха. Объясняется, что при охлаждении ниже точки росы происходит конденсация влаги, вызывающая коррозию, окисление и короткие замыкания в электронике. Для предотвращения образования конденсата необходимо поддерживать температурный запас относительно точки росы с помощью систем осушения воздуха, что особенно важно для оптических приборов и электронного оборудования.
Ключевые слова: влажность воздуха, относительная влажность, температура, точка росы, конденсат, водяной пар, осушение, защита оборудования, коррозия, насыщение воздуха.
Абсолютная и относительная влажность
Влажность воздуха характеризуется количеством водяного пара, содержащегося в определённом объёме воздуха. На практике для оценки влажности обычно используют относительную влажность. Этот показатель представляет собой отношение фактического содержания влаги к максимально возможному количеству водяного пара, которое воздух способен удерживать при данной температуре.
Само значение относительной влажности имеет смысл только вместе с температурой воздуха. Один и тот же процент относительной влажности может соответствовать совершенно разному количеству воды в воздухе в зависимости от температуры. Чем теплее воздух, тем больше влаги он способен удерживать.

Зависимость между температурой, абсолютной и относительной влажностью.

Из этого следуют два важных вывода:
- при повышении температуры относительная влажность уменьшается, если количество водяного пара остаётся неизменным;
- при понижении температуры относительная влажность возрастает.
Точка росы
Точкой росы называют температуру до которой необходимо охладить воздух при постоянном давлении, чтобы его относительная влажность достигла 100 %. В этот момент воздух становится насыщенным водяным паром. В состоянии насыщения парциальное давление водяного пара совпадает с давлением насыщения. Дальнейшее охлаждение приводит к тому, что воздух уже не способен удерживать всю содержащуюся в нём влагу. В результате начинается конденсация, и на поверхностях появляются капли воды.
В точке росы жидкая вода и водяной пар существуют одновременно. Скорости испарения и конденсации при этом равны, что называют динамическим равновесием.
Если температура продолжает снижаться ниже точки росы, количество конденсата увеличивается и влага начинает оседать на поверхностях. Когда относительная влажность меньше 100 %, температура точки росы всегда ниже температуры воздуха. При полном насыщении воздуха обе температуры совпадают. Температура точки росы не может превышать температуру воздуха.
Для защиты оборудования от влаги этот параметр имеет особое значение. Если температура воздуха близка к точке росы, вероятность образования конденсата резко возрастает. Конденсат способен вызывать коррозию и окисления, ухудшать работу оптических приборов, вызывать короткие замыкания в электронных схемах и, таким образом, снижать надёжность всей системы. Поэтому в приборах, где требуется отсутствие конденсата, необходимо поддерживать заметный температурный запас относительно точки росы с помощью осушения воздуха.
Пример расчёта
Например, нам надо рассчитать массу необходимого адсорбента для герметичного прибора с объемом воздуха 1л и максимальной отрицательной температурой эксплуатации до -60°C. Начальные условия: температура воздуха при закрытии герметичного объема составляет 20°C, а относительная влажность — 50 %. Для определения содержания влаги используются психрометрическая таблицы, диаграммы или онлайн-калькуляторы.

Таблица температуры точки росы при относительной влажности воздуха.

В приведенной таблице для условий 20 °C и 50 % относительной влажности температура точки росы составляет 8,7 °C, а масса воды, содержащейся в воздухе, составляет примерно 8,5г/м3 (0,0085г/л). Так как точка росы 8,7 °C, то при дальнейшем снижении температуры воздух не сможет удерживать влагу и она начнет конденсироваться (а при отрицательных значениях температуры выпадать в виде инея). Соответственно, необходимо убрать максимальное количество влаги, т.е. снизить влажность до 2-5%.
Влагоемкость силикагеля марки КСМГ ГОСТ 3956-76 составляет примерно 5% от его веса (при минимальных значениях влажности), плюс нам необходим двукратный запас влагоемкости:

M=2*20*0.0085=0.34г.


Следует учитывать, что относительная влажность определяется через отношение давлений, однако на практике часто используют содержание водяного пара в единице объёма. Эти величины взаимосвязаны: увеличение количества водяного пара приводит к росту создаваемого им давления.
Абсолютный характер точки росы
В отличие от относительной влажности, точка росы является абсолютной характеристикой влажности воздуха и не зависит напрямую от текущей температуры.
Рассмотрим пример: один килограмм воздуха при температуре 20 °C способен удерживать примерно 18 г/м³ водяного пара, в состоянии насыщения. Плотность воздуха при таких условиях составляет около 1,225 кг/м³, поэтому объём одного килограмма воздуха равен приблизительно 0,816 м³. Следовательно, максимальное количество водяного пара для 1 кг воздуха составляет около 14,7 г.
Если в одном килограмме воздуха содержится 14,7 г водяного пара, то независимо от температуры выше 20 °C его точка росы будет равна 20 °C. Температура такого воздуха не может быть ниже 20 °C без образования конденсата, поскольку при более низких температурах воздух уже не способен удерживать указанное количество влаги.
Литература:
- М.Г. Тарабанов, В.Д. Коркин, В.Ф. Сергеев, справочное пособие "Влажный воздух", 2004г. УДК 697.94.
Автор:
Ведущий инженер компании Адлас:
Фокина Татьяна Андреевна