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湿度基本概念

来源:无锡徽科特测控技术有限公司   2012年05月24日 19:08  
水分可分为固体(冰)液体(水)、和气体(水蒸气)这三种状态。我们通常所需要测量的对象,可分为大气中所含的水蒸气(湿度)和物质中所含的水分(含水率)。在通常的状态下,两者混同在一起,互相反复进行蒸发、凝结、非平衡状态转移。因此,湿度和水分之间具有密切的关系,相互产生影响。
有关定义:
水蒸气(Water Vapour:亦称水汽。水的气态,由水气化或冰升华而成。
湿度(Humidity:气体中水蒸气的含量。
水分(Moisture:液体或固体中水的含量。
湿度和水分同样是水,相互间具有密切的关系,但其计量方法却大不相同。下面主要就湿度的定义、计测方法、各种计测方法的比较以及部分产品和技术等进行介绍。
湿度有相对湿度湿度露点温度等各种表示方法(测定方法)。如果已知测定空气的温度,这些都可通过水的饱和水蒸气压进行相互换算。此外,工业上还有其他表示方法,我们将其列与(表1)。
(表1) 湿度的表示方法

湿度
dv:(kg/m-3
单位体积湿气中所含水蒸气的质量
质量混合比(混合比)
r:(kg/kg-1
湿气中水蒸气的质量与干气的质量之比
比湿
q:(kg/kg-1
湿气中水蒸气的质量与湿气总质量之比
相对湿度
U:(%RH)
湿气中水蒸气的摩尔分数与相同温度和压力条件下饱和水蒸气的摩尔分数之百分比
露点温度
Td:(℃)
压力为p、温度为T、混合比为r的湿气,其热力学露点温度是指在此给定压力下,该湿气为水面所饱和时的温度。(将气体冷却结露(霜)时的温度)

对以上定义的理解,还需要了解以下一些定义:
干气(Dry gas):不含水蒸气的气体。
湿气(Wet gas):干气和水蒸气组成的混合物。
 
1、湿度/混合比
湿度为单位体积湿气中水蒸气的质量,可表示出该气体中所含水蒸气量。我们将这种表示法称为湿度。一般以kg/m -3为单位,因为以平均单位体积的质量来表示,所以可称kg/m -3为单位水蒸气密度。
湿度因气体的体积随温度或压力变化而变化,所以即使水蒸气量本身不变,湿度dv的值也会发生变化。因此,使用湿度在计算上有诸多不便,下面的混合比更适用于工业。
在含水蒸气的气体中,湿气中水蒸气的质量与干气的质量之比例r称为质量混合比
混合比以质量之比来表示湿度,所以即使体积随温度和压力变化而变化,只要水蒸气的量不变,混和比的值就不会发生变化。因此,在计算上比起湿度来混和比要简便易行,它在工业上得到广泛应用。(在工业上有时也将混合比称为湿度)。
2、相对湿度
相对湿度是zui普遍使用的表示法,它是以百分数表示出气体中的水蒸气的摩尔分数与该气体同温同压下的饱和水蒸气压的摩尔分数之比的量,以表示气体中水蒸气接近饱和状态的程度。(相对湿度的另一种定义为:湿空气中水蒸汽分压与同一温度、压力下纯水表面的饱和水蒸气压之比,用百分数表示;U=e/es*100%;这两种定义实质是一样的)表示如下:
U=(Xv/Xsv)×100[%相对湿度]
3、露点
压力为p,温度为T,混合比为r的湿气,其热力学露点温度Td是指在此给定压力下,该湿气为水面所饱和时的温度。(有时也称露点在0℃以下露结冻时为霜点) 因冷却前气体的水蒸气压与露点时的饱和水蒸气压相等,所以测量露点即可由饱和水蒸气压测得此时气体的水蒸气压e,求出相对湿度。

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