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濕空氣的濕度

濕空氣的濕度

作者:CEO 時(shí)間:2023-01-06

信息摘要:濕空氣既然是干空氣和水蒸氣的混合物,因此,要確定它的狀態(tài)除了必須知道空氣的溫度t和壓力Pb外,還必須知道濕空氣的成分,特別是濕空氣中所含水蒸氣的量。濕空氣中水蒸氣的含量通常用濕度來(lái)表示,其表示方法有以下

濕空氣的濕度

(濕空氣的濕度)

  濕空氣既然是干空氣和水蒸氣的混合物,因此,要確定它的狀態(tài)除了必須知道空氣的溫度t和壓力Pb外,還必須知道濕空氣的成分,特別是濕空氣中所含水蒸氣的量。濕空氣中水蒸氣的含量通常用濕度來(lái)表示,其表示方法有以下三種:

  絕對(duì)濕度

  每1m3的濕空氣中所含有的水蒸氣的質(zhì)量稱(chēng)為濕空氣的絕對(duì)濕度。因此,在數(shù)值上絕對(duì)濕度等于在濕空氣的溫度和水蒸氣的分壓力Pv下水蒸氣的密度ρv值可由水蒸氣表查得,或由下式計(jì)算

  ρv=mv/V=Pv/RvT

  式中mv為水蒸氣的質(zhì)量(kg),Rv為水蒸氣的常數(shù)。

  當(dāng)保持溫度T不變,而使空氣中水蒸氣的含量增加(絕對(duì)濕度ρv增加)時(shí),水蒸氣的分壓力Pv也增加。直到與干飽和水蒸氣線相交于A點(diǎn),即水蒸氣達(dá)飽和而為飽和濕空氣。此時(shí),水蒸氣的含量為最大,ρv=ρn=ρmax

  相對(duì)濕度

  大氣中水蒸氣的數(shù)量,可在0與飽和狀態(tài)時(shí)的密度ρ”之間變動(dòng)。絕對(duì)濕度只表示濕空氣中實(shí)際水蒸氣含量的多少,而不能說(shuō)明在該狀態(tài)下濕空氣飽和的程度或吸收水蒸氣能力的大小。因此,常用相對(duì)濕度來(lái)表示濕空氣的潮濕的程度。相對(duì)濕度的定義是濕空氣的絕對(duì)濕度ρv與同溫度下飽和濕空氣的絕對(duì)濕度ρ”之比,用符號(hào)Φ表示即可

  Φ=ρv/ρ”=ρv/ρmax

  若將濕空氣中的水蒸氣視為理想氣體,則

  Pv=RvTρv

  Ps=RvTρ”

  兩式相除,即得

  ρv/ρ”=Pv/Ps

  代入(14-3)得

  Φ=ρv/ρ”=ρv/ρmax=Pv/Ps

  式中,ρmax表示在溫度為t時(shí)濕空氣中的水蒸氣可能達(dá)到的最大分壓力,即Ps。T一定時(shí),Pmax(或Ps)相應(yīng)有一定的值。

  上式說(shuō)明,相對(duì)濕度也可用濕空氣中水蒸氣的實(shí)際分壓力Pv與溫度下水蒸氣的含量接近飽和的程度,故也稱(chēng)為飽和度。Φ值愈小,表示濕空氣愈干燥,吸收水分的能力愈強(qiáng);反之,Φ值愈大,表示濕空氣愈潮濕,吸收水分的能力愈弱。當(dāng)Φ等于0時(shí),則為干空氣;Φ等于一時(shí),則為飽和濕空氣。所以,不論濕空氣的溫度如何,由Φ值的大小可直接看出它的干濕程度。

  相對(duì)濕度通常用干濕溫度球計(jì)來(lái)測(cè)量。兩支相同類(lèi)型的溫度計(jì),其中之一在測(cè)溫泡上蒙一浸在水中的濕紗布,成為濕球溫度計(jì)。將干濕球溫度計(jì)置于通風(fēng)處,使空氣連續(xù)不斷地流經(jīng)溫度計(jì),干球溫度計(jì)上的讀數(shù)即為空氣的溫度t。濕球溫度計(jì)因和濕布直接接觸,其讀數(shù)應(yīng)為水溫。

  若空氣為飽和濕空氣(即Φ=1),則濕布上的水不會(huì)汽化,兩支溫度計(jì)上的讀數(shù)將相同。若空氣為未飽和濕空氣(即Φ<1),則流經(jīng)濕布時(shí)水會(huì)汽化。汽化需要汽化潛熱,水的溫度將因?yàn)槠艧岫陆?,水和空氣間就形成溫差。溫差的存在,促使較熱的空氣傳熱給較冷的水。水因汽化而放熱,又因溫差而自空氣吸熱,如放熱量大于吸熱量,水溫勢(shì)必繼續(xù)下降至某一溫度時(shí),放熱兩量和吸熱量相等,水溫也就不再下降,汽化所需之熱完全來(lái)自于空氣。

  此時(shí)濕球溫度計(jì)上的讀數(shù)稱(chēng)為濕球溫度,以符號(hào)Tw表示。溫度為定值T的空氣,所含水蒸氣愈少(亦即離飽和狀態(tài)愈遠(yuǎn)),其濕球溫度也就愈低。因?yàn)榭諝饬鹘?jīng)濕布時(shí)汽化的水分較多,要求更大的溫差以便從空氣吸取更多的熱來(lái)滿(mǎn)足汽化的需要。由此可見(jiàn),Tw和空氣實(shí)際所含的水蒸氣的量(或?qū)嶋H的絕對(duì)溫度)有關(guān)。另外,空氣的最大絕對(duì)濕度取決于空氣的溫度T。因而Φ和T及Tw之間應(yīng)有一定的關(guān)系Φ=f(T,Tw)。根據(jù)這一關(guān)系,在測(cè)定了空氣的T及Tw后,即可求的空氣的相對(duì)濕度Φ。一般的干濕球溫度計(jì)上都將=f(T,Tw)列成表,可根據(jù)T及Tw直接讀出。

  比濕度(含濕量)

  物料的干燥以及冷卻塔中的水的冷卻過(guò)程,都是利用空氣來(lái)吸收水分。然而,無(wú)論濕空氣的狀態(tài)如何變化,其中干空氣的質(zhì)量總是不變的,而所含的水蒸氣的質(zhì)量在改變。為了分析和計(jì)算方便,常采用干空氣質(zhì)量作為計(jì)算基準(zhǔn)。一定容積的濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量Mv[kg]之比稱(chēng)為比濕度(或稱(chēng)含濕量),一符號(hào)ω表示,即

  ω=Mv/Ma=ρv/ρa(bǔ) kg(水蒸氣)/kg(干空氣)

  須特別指出,上式以“kg(干空氣)”為計(jì)算基準(zhǔn),它不同于1kg質(zhì)量的濕空氣,它是將所含水蒸氣的質(zhì)量ω計(jì)算在干空氣之外,也即在(1+ω )[kg]水蒸氣。由于以1kg質(zhì)量干空氣為基準(zhǔn),這個(gè)基準(zhǔn)是不隨濕空氣的狀態(tài)改變而改變的。所以只要根據(jù)比濕度ω的變化,就可以確定實(shí)際過(guò)程中濕空氣的干濕程度。

  對(duì)于水蒸氣和干空氣,可寫(xiě)成

  Pv=RvTρv

  Pa=RaTρa(bǔ)

  式中空氣的氣體常數(shù)Ra=287J/(kgK)

  水蒸氣的氣體常數(shù)Rv=461.9 J/(kgK)

  將以上關(guān)系式及式(14-1),即Pb=Pa+Pv代入式,可得

  ω=0.622Pv/(Pb-Pv)=0.622ΦPmax/(Pb-ΦPmax) kg(水蒸氣)/kg(干空氣)

  由上式可見(jiàn),當(dāng)濕空氣的壓力Pb一定時(shí),濕空氣中的比濕度ω只取決于水蒸氣的分壓力Pv,即ω=f(Pv)。因此ω和Pv不是互相獨(dú)立的參數(shù),不能同時(shí)作為兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)來(lái)確定濕空氣的狀態(tài)。要確定濕空氣的狀態(tài),除了給定Pv或(ω)外,還需知道另一個(gè)獨(dú)立參數(shù),例如T。

  

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