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与空气湿度有关的概念 [2007-1-27]来源:正岛电器技术应用开发部

自然界几乎没有绝对干燥的空气。在雾天,空气中的气体水凝结成了水雾,并形成了气溶胶。
 
由于空气中水的存在,因此压缩空气中必然也有水。
 
衡量空气含水量的单位有:水蒸气分压力、绝对湿度、相对湿度、含湿量、露点温度等,下面我们作一一说明: 

湿空气是水蒸气与干空气的混合物,在一定体积的湿空气里水蒸气所占的份量(以重量计)通常比干空气要少得多,但按“气体定律”它占有与干空气相同的体积,也具有相同的温度。湿空气所具有的压力是各组成气体(即干空气与湿空气)分压力的和。

湿空气中水蒸气所具有的压力,称为水蒸气分压,记作Pw(注),其值可反映湿空气中水蒸气含量,饱和空气中水蒸气分压力叫饱和水蒸气分压,记作Pws。其他表示水在压缩空气中含量的参数都是由水蒸气分压计算而得的。

注:符号Pw中的w指水(water),Pws中的S指饱和状态(saturation),下同。 

表示空气干湿程度的物理量叫“湿度”。常用的湿度表示方法有“绝对湿度”、“相对湿度”和“含湿量”三种。
 
绝对湿度是指空气中的水蒸气质量与体积的比率,通常用X表示,单位为kg/m3或g/m3。
 
mw——水蒸气质量kg V——湿空气体积m3 Pw——水蒸气压力Pa Rw——水蒸气气体常数(426.05J/kg K) T——绝对温度K 

绝对湿度只表明单位体积湿空气中含有多少水蒸气,不能表示湿空气的饱和程度。从式1.4.1中可以看出,绝对湿度就是湿空气中水蒸气的密度。
 
饱和空气的绝对湿度(水蒸气密度)是有极限的。在气动压力(2MPa)范围内,可认为饱和空气中水蒸气的密度只取决于温度的高低而和空气压力大小无关,温度越高,饱和水蒸气的密度越大(这是因为压缩空气中水蒸气分压的大小取决于温度,而绝对湿度是通过水蒸气分压计算而得)。
 
相对湿度是空气的绝对湿度与相同压力、温度下的饱和绝对湿度之比值。通常用φ表示,单位为%。
 
相对湿度φ值在0-100%之间。在一定压力和温度下:φ值越小,空气越干燥,吸水能力越强。φ值越大,空气越潮湿;吸水能力越弱。我们容易得到相对湿度为100%的空气,不可能得到相对湿度为0%的空气。 

“含湿量”可分为“质量含湿量”和“容积含湿量”两种。1kg干空气含有水蒸气的重量叫做“质量含湿量”,常用dm来表示,单位为g/kg(干空气)或kg/kg(干空气.
 
1m3干空气中所含有的水蒸气重量叫做“容积含湿量”,可用dv表示,单位为g/m3或kg/m3(干空气)。
 
质量含湿量dm几乎同水蒸气分压力Pw成正比,而同空气总压力P成反比。dm确切反映了空气中含有的水蒸气量的多少。由于在某一地区,大气压力基本上是定值,所以空气含湿量仅同水蒸气分压力Pw有关。

质量含湿量常用在压缩空气干燥机的设计计算中,而容积含湿量常用在销售工作中。两者的关系如式1.4.4所示。按ISO8573.1-2001的规定,压缩空气的标准状态为:
表1-1 标准工况
空气温度
20℃
空气压力
1bar绝对压力
水蒸气分压
0
                     *1bar=0.1MPa
因此计算所得的质量含湿量,再按F4.4乘上标准状态下的空气密度:1.205kg/m3即得压缩空气的容积含湿量,单位为:kg/m3(标准工况)。
 
一定压力下,未饱和空气在保持水蒸气分压不变(即保持绝对含水量不变)情况下降低温度,使之达到饱和状态时的温度叫“露点温度”。温度降至露点温度时,湿空气中便有凝结水滴析出(称为“结露”),此时空气的相对湿度为100%。空气压力为1个大气压时称为“大气露点”(也称“常压露点”,按照ISO8573.1 2.10.1规定大气露点不应用在压缩空气的干燥方面),压缩空气的露点温度称为此压力下的“压力露点”。湿空气的露点温度与湿空气中水分含量的多少有关。因此压力露点温度是所有压缩空气干燥机的一个关键性能指标。
 
我们周围空气中的水分含量与环境温度和相对湿度有关,环境温度决定了饱和水蒸气分压的大小,相对湿度表明了空气的饱和程度。每个地区一年四季空气中的含水量不同地区也不一样。具体参见表1-2。
 
表1-2 我国主要城市空气湿度参数
地名
大气压力(kPa)
室外温度(℃)
夏季含量(g/kg干)
冬季含水量(g/kg干)
冬季
夏季
冬季
夏季
拉萨
65.00
65.23
-8.00
22.80
5.90
0.5250
乌鲁木齐
91.99
90.67
-27.00
34.10
6.90
0.2576
西宁
77.51
77.35
-15.00
25.90
7.80
0.4939
兰州
85.14
84.31
-13.00
30.50
10.60
0.7175
呼和浩特
90.09
88.94
-22.00
29.90
11.60
0.2962
昆明
81.15
80.80
1.00
25.80
12.10
2.7982
银川
89.57
88.35
-18.00
30.60
13.20
0.4507
太原
93.29
91.92
-15.00
31.20
14.70
0.5248
贵阳
89.75
88.79
-3.00
30.00
14.70
2.3189
哈尔滨
100.15
98.51
-29.00
30.30
15.30
0.1746
西安
97.87
95.92
-8.00
35.20
15.30
1.2569
长春
99.40
97.79
-26.00
30.50
16.50
0.2421
石家庄
101.69
99.56
-11.00
35.10
18.10
0.7701
沈阳
102.08
100.07
-22.00
31.40
18.10
0.3386
济南
102.02
99.85
-10.00
34.80
18.70
0.8748
北京
102.04
99.86
-12.00
33.20
19.00
0.6093
重庆
99.12
97.32
2.00
36.50
19.20
3.5957
郑州
101.28
99.17
-7.00
35.60
20.20
1.2654
长沙
101.99
99.94
-3.00
35.80
20.20
2.4081
成都
96.32
94.77
1.00
31.60
20.20
3.2920
南宁
101.14
99.60
5.00
34.20
20.40
4.1063
天津
102.66
100.48
-11.00
33.40
20.50
0.7849
福州
101.26
99.64
-4.00
35.20
21.10
2.0209
南昌
101.88
99.91
-3.00
35.60
21.10
2.2000
广州
101.95
100.45
5.00
33.50
21.10
3.8325
合肥
102.23
100.09
-7.00
35.00
21.20
1.5818
南京
102.52
100.40
-6.00
35.00
21.30
1.6520
武汉
102.33
100.17
-5.00
35.20
21.30
1.9053
海口
101.60
100.24
10.00
34.50
21.30
6.5731
杭州
102.09
100.05
-4.00
35.70
21.60
2.1029
上海
102.51
100.53
-4.00
34.00
21.70
2.0483
 

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