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什么叫濕度?濕度基礎(chǔ)知識(shí)詳解,就讓我們從濕度的基本概念和定義開始了解吧.
(1)干空氣與水蒸氣的分壓
自然界的空氣總含有一些水蒸汽,可稱之為濕空氣,即濕空氣可看成干空氣與水蒸氣的混合物。若令P代表大氣壓強(qiáng),即濕空氣的總壓,Pa 和 Pw 分別代表干空氣及水蒸氣的分壓,則按道爾頓分壓定律有:
( Pa )
(2)露點(diǎn)Td和霜點(diǎn)Tf:
如果給定的空氣在水汽壓不變的情況下逐漸冷卻,當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí),空氣的水汽壓達(dá)到了該溫度下的飽和蒸汽壓,當(dāng)空氣進(jìn)一步冷卻時(shí),如果在空氣中有一個(gè)光潔的平面和“冷凝核心”(如表面上的微粒和缺陷的棱角),水汽就會(huì)在平面上凝結(jié)成露點(diǎn),此溫度Td稱為露點(diǎn)溫度,確切的說,應(yīng)為熱力學(xué)露點(diǎn)溫度;當(dāng)空氣的溫度低于0℃ 時(shí),水汽在平面上凝結(jié)成霜,該溫度Tf被稱為霜點(diǎn)。
露點(diǎn)和露點(diǎn)的計(jì)算公式詳見飽和水蒸氣壓公式中的介紹。
(3)空氣相對(duì)濕度 %RH :
空氣相對(duì)濕度是指空氣中水汽的摩爾分?jǐn)?shù)與相同溫度(T)、壓力(P)下純水表面的飽和水汽的摩爾份數(shù)之比,用百分?jǐn)?shù)表示。
式中,e-表示水氣分壓(Pa) ;ew-表示飽和水蒸氣壓力(Pa) ;
空氣相對(duì)濕度越小,就表示是空氣離飽和態(tài)越遠(yuǎn),尚有吸收更多水蒸氣的能力,即空氣越干燥,吸收水蒸氣能力越強(qiáng);反之,空氣相對(duì)濕度越大,吸收水蒸汽能力越弱,即空氣越潮濕??諝庀鄬?duì)濕度反映了濕空氣中水蒸汽含量接近飽和的程度,故又稱飽和度。
(4)氣象空氣相對(duì)濕度 %RH :
氣象空氣相對(duì)濕度的定義同(3)空氣相對(duì)濕度 %RH 的定義基本相同,只是低于 0 ℃時(shí),空氣相對(duì)濕度仍以過冷水即液面飽和水汽壓計(jì)算公式來計(jì)算飽和氣壓值,所以在計(jì)算ew時(shí)我們始終用水面上飽和氣壓值計(jì)算公式來計(jì)算(低于0℃看成過冷水),這點(diǎn)在同標(biāo)準(zhǔn)空氣相對(duì)濕度是不同的。
(5)水氣分壓WVP;
就是在總壓下水蒸汽所占的壓力,表示為e,若將濕空氣視作理想二元?dú)怏w混合物,根據(jù)道爾頓分壓定律,引入摩爾分?jǐn)?shù)可得到:
式中P為實(shí)際氣體的壓力(包括水汽分壓e與干空氣分壓Pa),r表濕空氣的混合比 。
(6)飽和水蒸汽壓力SWVP,
即濕空氣處于露點(diǎn)溫度或霜點(diǎn)溫度(飽和狀態(tài)時(shí))時(shí)水蒸氣所占的分壓值。
(7)混合比R(W):
濕空氣的混合比R(W)是指濕空氣中所含的水汽質(zhì)量和與它共存的干空氣質(zhì)量的比值。
當(dāng)把濕空氣視作理想氣體時(shí),由理想氣體狀態(tài)方程可以導(dǎo)出如下關(guān)系式:
式中,Mw為水的分子量(18.0153),Ma為干空氣的分子量(28.9635)。
(8)混合比R(V):
氣體的濕度除可用質(zhì)量比的形式來表示之外,也可以用體積比來表示,即水汽體積與干空氣體積之比。
體積混合比
對(duì)于理想狀態(tài)有
(9)PPM(V):
在濕度測(cè)量中體積比還經(jīng)常用水汽的體積和與之共存的干空氣的體積之比(百萬分之一)來表示,即PPM(V) ,公式如下 :
式中, P為濕空氣的總壓力;e為濕空氣中的水汽分壓。
(10)PPM(W):
以“百萬分之一”為計(jì)算單位表示的水汽與其共存的干空氣的質(zhì)量之比,公式如下:
式中,mw是給定的濕空氣中的水汽質(zhì)量,單位為g;
ma是與質(zhì)量為mw的水汽共存的干空氣質(zhì)量,單位為g。
(11)比濕:
濕空氣中的水汽質(zhì)量與濕空氣的總質(zhì)量之比,表示式為:
當(dāng)把濕空氣視作理想氣體時(shí),將理想氣體狀態(tài)方程代入上式,可以導(dǎo)出如下關(guān)系式:
(12)空氣濕度:
空氣濕度亦稱為水氣濃度和水氣密度,定義為濕空氣中的水汽質(zhì)量與濕空氣的總體積之比,表示為:
式中,V是濕空氣的總體積(m3),ρw是空氣濕度(g/m3)
如果將濕空氣視作理想氣體,可導(dǎo)出如下關(guān)系式:
(13)焓H:
濕空氣的熱含量是指單位質(zhì)量絕熱干空氣在常壓下,以0℃為基準(zhǔn)的熱焓,用H表示,單位為kJ/kg干空氣:
式中:d為空氣的含濕量 ( kg 水蒸氣 /kg 干空氣 )
Ca,Cw —絕干空氣與水蒸氣在 0~t℃的平均定壓比熱,它們是溫度的函數(shù),在200℃以下的干燥范圍內(nèi)可取Ca=1.006,
Cw=1.930kJ/kg℃;t—空氣的溫度℃;2490是水在0℃時(shí)的汽化潛熱,kJ/kg 。
(14)濕球溫度Tw :
在壓力為P、溫度為T條件下,純水—濕空氣體系進(jìn)行絕熱蒸發(fā),達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)濕球所對(duì)應(yīng)的溫度就叫濕球溫度Tw。
根據(jù)干濕表公式,空氣的水汽壓e(mb)為:
式中,etw-為濕球溫度tw所對(duì)應(yīng)的純水平液面的飽和水汽壓(mb);當(dāng)濕球結(jié)冰時(shí),即為純水平冰面的飽和水汽壓;
A—為干濕表系數(shù)(℃^(-1) )。在濕球球部(柱狀)通風(fēng)速度為3.5m/s條件下,
當(dāng)濕球未結(jié)冰時(shí) A=0.667×10^(-3)(℃^(-1) );當(dāng)濕球結(jié)冰時(shí) A=0.588 ×10^(-3)(℃^(-1) )。
P—為本站氣壓(mb);t—為干球溫度(℃);tw —為濕球溫度(℃)。
(15)增強(qiáng)因子f:
由于實(shí)際氣體并非理想氣體,所以實(shí)際氣體混合物并不*遵守道爾頓分壓定律,具體地說,當(dāng)水汽與其臨界溫度以下的其他氣
體混合時(shí)和水面或冰面平衡時(shí)的水汽壓力與只存在純水汽的情況不同,一般稱作有效飽和壓力e'( 有效飽和壓力比只有純水汽時(shí)的飽
和壓力要大 ) 。
e'=f*e
式中, f 稱為增強(qiáng)因子;
e-為氣相純水汽時(shí)的飽和壓力;
e'-為相同條件下與其它氣體共存時(shí)的飽和水氣分壓。
(16)體積百分比:
在標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度下,濕空氣中水汽所占有的體積與其它總體積的百分比,公式如下:
體積百分?jǐn)?shù)
對(duì)于理想狀態(tài)有
(17)重量百分比:
濕空氣中所含的水汽質(zhì)量和與它共存的干空氣質(zhì)量的百分比,公式如下:
當(dāng)把濕空氣視作理想氣體時(shí),由理想氣體狀態(tài)方程可以導(dǎo)出如下關(guān)系式:
(18)干空氣密度:
根據(jù)理想氣體方程得干空氣密度公式為:
Pa- 空氣壓力( Pa );
Psat- 對(duì)應(yīng)與空氣溫度t的飽和水蒸氣壓力;
Ra- 干空氣的氣體常數(shù),取 Ra=287;
RH- 表空氣相對(duì)濕度。
(19)濕空氣密度:
由含濕量公式和理想氣體狀態(tài)方程可的:
Ra 及 Rv 為干空氣及水蒸氣的氣體常數(shù), J/kg K;
其中,
公式整理,得:
(20)水蒸氣摩爾分?jǐn)?shù):
在氣體混合物中,水蒸氣的摩爾分?jǐn)?shù)定義為該水蒸氣的摩爾數(shù)與混合氣體的總摩爾數(shù)之比。對(duì)于視作二元體系的濕空氣來說,水汽的摩爾分?jǐn)?shù)為:
式中,nw為水汽的摩爾數(shù),na為干空氣的摩爾數(shù)。
當(dāng)濕空氣被看作理想氣體時(shí),有下列關(guān)系:
(21)干空氣摩爾分?jǐn)?shù):
在氣體混合物中,干空氣的摩爾分?jǐn)?shù)定義為該干空氣的摩爾數(shù)與混合氣體的總摩爾數(shù)之比。對(duì)于視作二元體系的濕空氣來說,干空氣的摩爾分?jǐn)?shù)為:
式中,nw為水汽的摩爾數(shù),na為干空氣的摩爾數(shù)。
當(dāng)濕空氣被看作理想氣體時(shí),有下列關(guān)系:
(22)含濕量:
指把每千克干空氣中所含水蒸汽質(zhì)量(g)稱為含濕量或水分含量用符號(hào)d表示,它實(shí)際上是擴(kuò)大了 1000 倍的混合比,即:
;
(23)濕空氣比容:
單位質(zhì)量的濕空氣的體積稱為比容,用Rs表示,它是濕空氣密度的倒數(shù),即:
上面的基本概念幾乎包括了濕度領(lǐng)域的所有,看過之后是不是感覺收益匪淺啊。
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