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湿空气的湿度

湿空气的湿度

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  • 湿空气既然是干空气和水蒸气的混合物,因此,要确定它的状态除了必须知道空气的温度和压力外,还必须知道湿空气的成分,特别是湿空气中所含水蒸气的量。湿空气中水蒸气的含量通常用湿度来表示,其表示方法有以下三种:

    ***湿度

    每13的湿空气中所含有的水蒸气的质量称为湿空气的***湿度。因此,在数值上***湿度等于在湿空气的温度和水蒸气的分压力下水蒸气的密度ρ值可由水蒸气表查得,或由下式计算

    ρ=/=/

    式中为水蒸气的质量(),为水蒸气的常数。

    当保持温度不变,而使空气中水蒸气的含量增加(***湿度ρ增加)时,水蒸气的分压力也增加。直到与干饱和水蒸气线相交于点,即水蒸气达饱和而为饱和湿空气。此时,水蒸气的含量为***,ρ=ρ=ρ

    相对湿度

    大气中水蒸气的数量,可在0与饱和状态时的密度ρ”之间变动。***湿度只表示湿空气中实际水蒸气含量的多少,而不能说明在该状态下湿空气饱和的程度或吸收水蒸气能力的大小。因此,常用相对湿度来表示湿空气的潮湿的程度。相对湿度的定义是湿空气的***湿度ρ与同温度下饱和湿空气的***湿度ρ”之比,用符号Φ表示即可

    Φ=ρ/ρ”=ρ/ρ

    若将湿空气中的水蒸气视为理想气体,则

    =ρ”

    两式相除,即得

    ρ/ρ”=/

    代入(14-3)得

    Φ=ρ/ρ”=ρ/ρ=/

    式中,ρ表示在温度为时湿空气中的水蒸气可能达到的***分压力,即。一定时,(或)相应有一定的值。

    上式说明,相对湿度也可用湿空气中水蒸气的实际分压力与温度下水蒸气的含量接近饱和的程度,故也称为饱和度。Φ值愈小,表示湿空气愈干燥,吸收水分的能力愈强;反之,Φ值愈大,表示湿空气愈潮湿,吸收水分的能力愈弱。当Φ等于0时,则为干空气;Φ等于一时,则为饱和湿空气。所以,不论湿空气的温度如何,由Φ值的大小可直接看出它的干湿程度。

    相对湿度通常用干湿温度球计来测量。两支相同类型的温度计,其中之一在测温泡上蒙一浸在水中的湿纱布,成为湿球温度计。将干湿球温度计置于通风处,使空气连续不断地流经温度计,干球温度计上的读数即为空气的温度。湿球温度计因和湿布直接接触,其读数应为水温。

    若空气为饱和湿空气(即Φ=1),则湿布上的水不会汽化,两支温度计上的读数将相同。若空气为未饱和湿空气(即Φ<1),则流经湿布时水会汽化。汽化需要汽化潜热,水的温度将因为汽化放热而下降,水和空气间就形成温差。温差的存在,促使较热的空气传热给较冷的水。水因汽化而放热,又因温差而自空气吸热,如放热量大于吸热量,水温势必继续下降至某一温度时,放热两量和吸热量相等,水温也就不再下降,汽化所需之热完全来自于空气。

    此时湿球温度计上的读数称为湿球温度,以符号表示。温度为定值的空气,所含水蒸气愈少(亦即离饱和状态愈远),其湿球温度也就愈低。因为空气流经湿布时汽化的水分较多,要求更大的温差以便从空气吸取更多的热来满足汽化的需要。由此可见,和空气实际所含的水蒸气的量(或实际的***温度)有关。另外,空气的******湿度取决于空气的温度。因而Φ和及之间应有一定的关系Φ=(,)。根据这一关系,在测定了空气的及后,即可求的空气的相对湿度Φ。一般的干湿球温度计上都将=(,)列成表,可根据及直接读出。

    比湿度(含湿量)

    物料的干燥以及冷却塔中的水的冷却过程,都是利用空气来吸收水分。然而,无论湿空气的状态如何变化,其中干空气的质量总是不变的,而所含的水蒸气的质量在改变。为了分析和计算方便,常采用干空气质量作为计算基准。一定容积的湿空气中水蒸气的质量[]之比称为比湿度(或称含湿量),一符号ω表示,即

    ω=/=ρ/ρ(水蒸气)/(干空气)

    须特别指出,上式以“(干空气)”为计算基准,它不同于1质量的湿空气,它是将所含水蒸气的质量ω计算在干空气之外,也即在(1+ω)[]水蒸气。由于以1质量干空气为基准,这个基准是不随湿空气的状态改变而改变的。所以只要根据比湿度ω的变化,就可以确定实际过程中湿空气的干湿程度。

    对于水蒸气和干空气,可写成

    式中空气的气体常数=287/()

    水蒸气的气体常数=461.9/()

    将以上关系式及式(14-1),即=+代入式,可得

    ω=0.622/(-)=0.622Φ/(-Φ)(水蒸气)/(干空气)

    由上式可见,当湿空气的压力一定时,湿空气中的比湿度ω只取决于水蒸气的分压力,即ω=()。因此ω和不是互相独立的参数,不能同时作为两个独立参数来确定湿空气的状态。要确定湿空气的状态,除了给定或(ω)外,还需知道另一个独立参数,例如。

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