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湿度基础知识 [2007-1-5]来源:正岛电器开发部
     

基础知识,就让我们从湿度的基本概念和定义开始了解吧.


(1)干空气与水蒸气的分压

    自然界的空气总含有一些水蒸汽,可称之为湿空气,即湿空气可看成干空气与水蒸气的混合物。若令P代表大气压强,即湿空

气的总压,Pa 和 Pw 分别代表干空气及水蒸气的分压,则按道尔顿分压定律有:

( Pa )

(2)露点Td和霜点Tf:

    如果给定的空气在水汽压不变的情况下逐渐冷却,当达到某一温度时,空气的水汽压达到了该温度下的饱和蒸汽压,当空气进一

步冷却时,如果在空气中有一个光洁的平面和“冷凝核心”(如表面上的微粒和缺陷的棱角),水汽就会在平面上凝结成露点,此温

度Td称为露点温度,确切的说,应为热力学露点温度;当空气的温度低于0℃ 时,水汽在平面上凝结成霜,该温度Tf被称为霜点。

    露点和露点的计算公式详见饱和水蒸气压公式中的介绍。

(3)相对湿度 %RH :

    相对湿度是指空气中水汽的摩尔分数与相同温度(T)、压力(P)下纯水表面的饱和水汽的摩尔份数之比,用百分数表示。

    式中,e-表示水气分压(Pa) ;ew-表示饱和水蒸气压力(Pa) ;

    相对湿度越小,就表示是空气离饱和态越远,尚有吸收更多水蒸气的能力,即空气越干燥,吸收水蒸气能力越强;反之,相对湿

度越大,吸收水蒸汽能力越弱,即空气越潮湿。相对湿度反映了湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度,故又称饱和度。

(4)气象相对湿度 %RH :

    气象相对湿度的定义同(3)相对湿度 %RH 的定义基本相同,只是低于 0 ℃时,相对湿度仍以过冷水即液面饱和水汽压计算公

式来计算饱和气压值,所以在计算ew时我们始终用水面上饱和气压值计算公式来计算(低于0℃看成过冷水),这点在同标准相对湿

度是不同的。

(5)水气分压WVP;

    就是在总压下水蒸汽所占的压力,表示为e,若将湿空气视作理想二元气体混合物,根据道尔顿分压定律,引入摩尔分数可得到:

    式中P为实际气体的压力(包括水汽分压e与干空气分压Pa),r表湿空气的混合比 。

(6)饱和水蒸汽压力SWVP,

    即湿空气处于露点温度或霜点温度(饱和状态时)时水蒸气所占的分压值。

(7)混合比R(W):

    湿空气的混合比R(W)是指湿空气中所含的水汽质量和与它共存的干空气质量的比值。

    当把湿空气视作理想气体时,由理想气体状态方程可以导出如下关系式:

    式中,Mw为水的分子量(18.0153),Ma为干空气的分子量(28.9635)。

(8)混合比R(V):

    气体的湿度除可用质量比的形式来表示之外,也可以用体积比来表示,即水汽体积与干空气体积之比。

                                  体积混合比

对于理想状态有

9)PPM(V):

    在湿度测量中体积比还经常用水汽的体积和与之共存的干空气的体积之比(百万分之一)来表示,即PPM(V) ,公式如下 :

    式中, P为湿空气的总压力;e为湿空气中的水汽分压。

(10)PPM(W):

    以“百万分之一”为计算单位表示的水汽与其共存的干空气的质量之比,公式如下

    式中,mw是给定的湿空气中的水汽质量,单位为g;

          ma是与质量为mw的水汽共存的干空气质量,单位为g。

(11)比湿

    湿空气中的水汽质量与湿空气的总质量之比,表示式为:

    当把湿空气视作理想气体时,将理想气体状态方程代入上式,可以导出如下关系式:

(12)绝对湿度

    绝对湿度亦称为水气浓度和水气密度,定义为湿空气中的水汽质量与湿空气的总体积之比,表示为:

    式中,V是湿空气的总体积(m3),ρw是绝对湿度(g/m3)

    如果将湿空气视作理想气体,可导出如下关系式:

 

(13)焓H:

    湿空气的热含量是指单位质量绝热干空气在常压下,以0℃为基准的热焓,用H表示,单位为kJ/kg干空气

    式中:d为空气的含湿量 ( kg 水蒸气 /kg 干空气 )

    Ca,Cw —绝干空气与水蒸气在 0~t℃的平均定压比热,它们是温度的函数,在200℃以下的干燥范围内可取Ca=1.006,

    Cw=1.930kJ/kg℃;t—空气的温度℃;2490是水在0℃时的汽化潜热,kJ/kg 。

(14)湿球温度Tw :

    在压力为P、温度为T条件下,纯水—湿空气体系进行绝热蒸发,达到平衡状态时湿球所对应的温度就叫湿球温度Tw。

根据干湿表公式,空气的水汽压e(mb)为:

    式中,etw-为湿球温度tw所对应的纯水平液面的饱和水汽压(mb);当湿球结冰时,即为纯水平冰面的饱和水汽压;

    A—为干湿表系数(℃^(-1) )。在湿球球部(柱状)通风速度为3.5m/s条件下,

    当湿球未结冰时 A=0.667×10^(-3)(℃^(-1) );当湿球结冰时 A=0.588 ×10^(-3)(℃^(-1) )。

    P—为本站气压(mb);t—为干球温度(℃);tw —为湿球温度(℃)。

(15)增强因子f:

    由于实际气体并非理想气体,所以实际气体混合物并不完全遵守道尔顿分压定律,具体地说,当水汽与其临界温度以下的其他气

体混合时和水面或冰面平衡时的水汽压力与只存在纯水汽的情况不同,一般称作有效饱和压力e'( 有效饱和压力比只有纯水汽时的饱

和压力要大 ) 。

e'=f*e

    式中, f 称为增强因子;

    e-为气相纯水汽时的饱和压力;

    e'-为相同条件下与其它气体共存时的饱和水气分压。

(16)体积百分比:

    在标准压力和温度下,湿空气中水汽所占有的体积与其它总体积的百分比,公式如下:

                                       体积百分数

                                      对于理想状态有

(17)重量百分比:

    湿空气中所含的水汽质量和与它共存的干空气质量的百分比,公式如下:

    当把湿空气视作理想气体时,由理想气体状态方程可以导出如下关系式:

(18)干空气密度:

    根据理想气体方程得干空气密度公式为:

     Pa- 空气压力( Pa );

    Psat- 对应与空气温度t的饱和水蒸气压力;

    Ra- 干空气的气体常数,取 Ra=287;

    RH- 表相对湿度。

(19)湿空气密度:

    由含湿量公式和理想气体状态方程可的:

    Ra 及 Rv 为干空气及水蒸气的气体常数, J/kg K;

    其中,

    公式整理,得:

(20)水蒸气摩尔分数:

    在气体混合物中,水蒸气的摩尔分数定义为该水蒸气的摩尔数与混合气体的总摩尔数之比。对于视作二元体系的湿空气来说,水

汽的摩尔分数为:

    式中,nw为水汽的摩尔数,na为干空气的摩尔数。

    当湿空气被看作理想气体时,有下列关系:

(21)干空气摩尔分数:

    在气体混合物中,干空气的摩尔分数定义为该干空气的摩尔数与混合气体的总摩尔数之比。对于视作二元体系的湿空气来说,干

空气的摩尔分数为:

    式中,nw为水汽的摩尔数,na为干空气的摩尔数。

当湿空气被看作理想气体时,有下列关系:

(22)含湿量:

    指把每千克干空气中所含水蒸汽质量(g)称为含湿量或水分含量用符号d表示,它实际上是扩大了 1000 倍的混合比,即:

(23)湿空气比容:

    单位质量的湿空气的体积称为比容,用Rs表示,它是湿空气密度的倒数 ,即:

 

    上面的基本概念几乎包括了湿度领域的所有,看过之后是不是感觉收益匪浅啊。

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