湿度测量方法

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在湿空气中水蒸汽的含量虽少,但其变化却会对空气环 境的干燥和潮湿程度产生重要的影响,且使湿空气的物 理性质随之发生改变。
常温常压下干空气可视为理想气体,而湿空气中的水 蒸汽一般处于过热状态,且含量很少,也可近似看作理 想气体。
PwV=mwRwT 或 Pwvw=RwT PnV=mnRnT 或 Pnvn=RnT 干空气用下标g表示,水蒸汽用下标n表示。
根据道尔顿定律,湿空气的压力应等于干空气的压力 与水蒸汽的压力之和。
B = Pg+Pn 海平面的标准大气压为101 325Pa。
第1节 概述
一、空气湿度的表示方法 湿度是表示空气中水蒸气含量多少的尺度。
表示空气湿度的常用方法有:绝对湿度、相对湿度和含湿量三种。
1.绝对湿度
绝对湿度定义为在每立方米湿空气(或其他气体),在标准状 态下(0℃,760mmHg)所含水蒸气的重量,即湿空气中的水 蒸气的密度,以字符ρ表示,单位为克/米3。
Pn 100 % Pb
相对湿度越小,就表示是空气离饱和态越远,尚有吸收更多 水蒸气的能力,即空气越干燥,吸收水蒸气能力越强;反之, 相对湿度越大,吸收水蒸汽能力越弱,即空气越潮湿。相对湿 度反映了湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度,故又称饱和度。
Pb f (w ) Pn Pb,s A(w s )B
f (w , s , v, B)
空气的相对湿度是 干球温度、湿球温 度、风速和大气压 力的函数。
绝对湿度只能说明湿空气中实际所含水蒸汽 的质量,而不能说明湿空气干燥或潮湿的程 度及吸湿能力的大小。
相对湿度表征湿空气中水蒸气接近饱和含量 的程度。φ值小,说明湿空气饱和程度小, 吸收水蒸气的能力强;φ值大则说明湿空气 饱和程度大,吸收水蒸气的能力弱。
在通信行业的应用: 确保设备可靠性
为避免因空气干燥引起静电,烧坏电路板, 造成线路瘫痪,从而引发事故,同时保持 设备的最佳运转状态,延长设备的使用寿 命,通信行业动力机房环境对湿度和温度 有着严格的要求 。
在航天科技中的应 用:将乘员舱大气 湿度控制于乘员的
舒适水平
在乘员舱大气中,航天员呼吸、蒸发和洗涤都会造成水 蒸气增加,甚至达到饱和状态。在失重情况下,水蒸气可以 在任何冷表面凝结成水珠,且随机存在于任何部位或飘浮在 大气之中。早期的载人飞船,随处存在的冷凝水成为令人十 分头疼的问题,“双子星座”飞船曾采用铺设吸水材料的办 法简单处理。现代载人航天器使用一种带有孔板输出机构的 冷凝热交换器,以5%通风气流把冷凝水引出排水细孔,再经 动态水/气分离器把水和气体分开。新式的湿度控制装置除湿 效果好,寿命长,循环空气阻力小。
在其他场合的应用
受湿度影响较大的场合,还有如计 算机房、印刷车间、洁净室、手术室、 实验室、半导体生产车间、博物馆、档 案馆等。
大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的,我 们称其为湿空气。干空气的成分主要是氮(78%)、氧 (21%)、氩(0.93%)、二氧化碳(0.03%)及其它微 量气体。
• ① 双压法、双温法是基于热力学P、V、T平衡原理, 平衡时间较长,分流法是基于绝对湿气和绝对干空气 的精确混合。由于采用了现代测控手段,这些设备可 以做得相当精密,却因设备复杂,昂贵,运作费时费 工,主要作为标准计量之用,其测量精度可达±2%以 上。
• ② 静态法中的饱和盐法,是湿度测量中最常见的方法, 简单易行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严, 对环境温度的稳定要求较高。用起来要求等很长时间 去平衡,低湿点要求更长。特别在室内湿度和瓶内湿 度差值较大时,每次开启都需要平衡6~8小时。
➢测量空气的干、湿球温度,就可以在i-d图中查出φ; ➢根据干球温度和干、湿球温差从“通风干湿表用相对湿度表” 中查出相对湿度φ。
其数量关风系速数系度A的是、数湿温学球度表直、径达压、力式通、为: 和数气,P流严b,s中格-水来Pn分说=含随A量每(θ的支w-函具 θ通s)风B速度影响系数A。
式中,P体b的,s —干湿—球湿及球其温所处度的下湿饱球和温水度造蒸成气系压数力A的;变 P热n力—学—同和而动空异力气。学中状水态蒸不气辐分射压造成力化系;。数A的误差 θw、θs —— 分别为空气的干、湿球温度; B —— 大气压力。
• 特点
– 湿球附近风速固定在2.5m/s – 金属套管屏蔽辐射 – 蒸馏水随时滴入
Tw Ts
二、干湿球电信号传感器与温度计
干湿球电信号传感器是一种将温度参数转换成电信号的仪 表,也叫电动干湿球温度计。它和干湿球温度计的作用原理相同。 主要差别是干球和湿球用两支微型套管式镍电阻(或其他电阻 温度计)所代替。另外增加一个微型轴流通风机,以便在镍电 阻周围造成一恒定风速的气流,此恒定气流速度一般为2.5m/s 以上 ,提高测量精度。
10
0
• 用于直接测量露点的仪表 -10
有经典的露点湿度计与光
电式湿度计等。
90%RH 80%RH 70%RH 60%RH 50%RH 40%RH 30%RH 20%RH
10%RH
10 20 30 40 50 温度/℃
充满乙 醚溶液
露点湿度计
主要缺点: 当冷却表面上出现 露珠的瞬间,需立 即测定表面温度, 但一般不易测准, 而容易造成较大的
• ⑤吸湿法 电子式湿度传感器产品及湿度测量属于90年 代兴起的行业, 近年来,国内外在湿度传感器研发领域取 得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成 化、智能化、多参数检测的方向迅速发展,为开发新一 代湿度测控系统创造了有利条件,也将湿度测量技术提 高到新的水平。
第二节 干湿球与露点法湿度检测

湿








Байду номын сангаас
刻度盘
纱布
水槽
• 特点
– 无风速控制,无屏蔽辐射 – 水易污染 – 测量误差较大
• 注意:
• ①湿球温度计安装时,要求温度计的球部离开水杯上 沿至少2~3cm,
• ②应使湿球温度计周围空气流速保持在2.5m/s以上, 使A为常数。
通风干湿球温度计(阿斯曼)
• 构造
– 温度计置于金属套管内 – 微型风机,
测量误差。
露点湿度计
RwTw 1000 Pn 287 622 Pn 622 Pn 622 Pb
PwVw
Pw 461
Pw
B Pn
B Pb
所以,当大气压力为定值,含湿量是水蒸气分压力的函数。
二、气体湿度测量方法
常见的湿度测量方法有:动态法(双压法、双温法、 分流法),静态法(饱和盐法、硫酸法),露点法, 干湿球法和吸湿法。 干湿球法 露点法 吸湿法
干湿球湿度检测是根据干湿球温度差效应原理进行湿度测量。
干湿球温度差效应是指在潮湿物体表面的水分蒸发而冷却的效应, 冷却的程度取决于周围空气的相对湿度φ、大气压力B以及风速。 当大气压力B和风速v 不变时,利用被测空气相应于湿球温度下饱 和水蒸气压力和干球温度下的水蒸气分压力之差,与干湿球温度 之差之间存在的数量关系确定空气湿度。
• 露点温度的测定方法,先
把一物体表面加以冷却,
一直冷却到与该表面相邻
近的空气层中的水蒸气开
始在表面上凝集成水分为 露点/℃
止。开始凝集水分的瞬间, 50
其邻近空气层的温度,即 40 为被测空气的露点温度。
• 保证露点法测量温度精确 30
的关键,是如何精确地测 20
定水蒸气开始凝结的瞬间
空气温度。
Pn Pn 1000 2.169 Pn 2.169
Pn
RnT 461T
T
273.15 W
式中 Pn——空气中水蒸气分压力,Pa;T——空气的干球绝对温度,K;
θw——空气的干球摄氏温度,℃;Rn——水蒸气的气体常数,Rn=461J/(kg.k)。
2. 相对湿度
相对湿度就是空气中水蒸汽分压力Pn与同温度下 饱和水蒸汽分压力Pb之比值。
• ③ 露点法是测量湿空气达到饱和时的温度,是热力学的 直接结果,准确度高,测量范围宽。计量用的精密露点 仪准确度可达±0.2℃甚至更高。但用现代光—电原理的 冷镜式露点仪价格昂贵,常和标准湿度发生器配套使用。
• ④干湿球法,这是18世纪就发明的测湿方法。历史悠久, 使用最普遍。干湿球法是一种间接方法,它用干湿球方 程换算出湿度值,而此方程是有条件的:即在湿球附近 的风速必需达到2.5m/s以上。普通用的干湿球温度计将 此条件简化了,所以其准确度只有57%RH,干湿球也不 属于静态法,不要简单地认为只要提高两支温度计的测 量精度就等于提高了湿度计的测量精度。
三、露点法湿度测量
露点法测量相对湿度的基本原理为:先测定露点温度θl,然后
确定对应于θl的饱和蒸气压力Pl。显然,Pl即为被测空气的水蒸
气压力Pn。因此,可用下式求出空气的相对湿度。
pl 100 % pb
式中 Pl——对应被测湿度空气露点温度的 饱和水蒸气压力;Pb——饱和水蒸气压力。
➢露点温度是指被测湿空气冷却到水蒸气达到饱和状态并开始凝 结出水分的对应温度。
A —— 与风速有关的系数;
将上式代入前式,可得相对湿度计算公式为:
Pbs Pb
ABw s
Pb
100%
根据θw、θs分别对应有确定的Pb、Pb,s值,所 以根据干、湿球温度计的读数差,即可由上式确
定被测空气的相对湿度。
一、普通干湿球温度计
由两支相同的温度计组成,其中一 支温度计的温包部包有潮湿的纱布, 即湿球温度计,干湿球温度计装置 在同一支架上。湿球温度计的球部 表面潮湿纱布中的水分不断进行蒸 发,而水分的蒸发强度则仅据周围 空气的气象条件而定。当空气的相 对湿度愈低,湿球温度计上的水分 蒸发愈强,湿球温度就愈低,干、 湿球温差就愈大;反之,周围空气 的相对湿度愈高,干、湿球温度差 就愈小。
U CE fCE (tw ) U AB f AB (tS )
通过调节可调电阻R的滑动触头,使检流计为0,可得
UDE=UAB。
RDE
U DE I CE
U AB UCE R
R U AB U CE
R
f AB (tS ) fCE (tw )
•根据这一关系计算出RDE和相对湿度的关系,在可调电阻上 进行分度,实现相对湿度的测量。
3. 含湿量
含湿量就是湿空气中,每千克干空气所 含有的水蒸汽的质量。
d d 1 0100000 mmdSS 101000 0m0S P1n0V0n0 PnRVnwTRwwTw 11000000 PPn 2n82787622 6Pn2
mmww
mw RnTn RnPTnwVPwwVw
PPww464161 Pw
水的饱和蒸气压力随温度的降低而逐渐下降。在同样的空气 水蒸气压力下,温度越低,则空气的水蒸气压与同温度下水的 饱和蒸气压差值越小。当空气温度下降到某一温度时,空气中 的水蒸气压与同温度下水的饱和水蒸气压相等。此时,空气中 的水蒸气将向液相转化而凝结成露珠,相对湿度为100%RH。 该温度,称为空气的露点温度,简称露点。如果这一温度低于 0℃时,水蒸气将结霜,又称为霜点温度。两者统称为露点。空 气中水蒸气压越小,露点越低,因而可用露点表示空气中的湿 度。
在空气调节的应用:提高人体舒 适感
环境湿度过低时,体表汗液蒸发量增加, 皮肤会感觉过于干燥。而湿度过大时,体 表出的汗不能及时、充分地蒸发掉,积于 皮肤表面,使人体不舒适感觉加大。因此, 为了提高人体热舒适性,应正确控制室内 相对湿度值。
在卷烟业的应用:对烟丝质量
的影响
在制烟过程中,烟丝的破损率及质量与储 存时的空气湿度有着重要的关系。储存时 空气过于干燥,则烟丝易破碎成烟沫,气 味也挥发出去,烟丝质量随之降低。通常, 储丝库的温度需要维持在18~25℃之间, 相对湿度要保持在70%以上,在此环境条 件下,烟丝才不易破碎,飘尘现象也较轻, 烟味也较纯正。
第四章 湿度测量
在通风与空调工程中,空气的湿度与 温度是两个相关的热工参数,它们具有同 样的重要意义。
湿度控制有 何应用呢?
在纺织行业的应用:
对纺织纤维性能的
影响
• 在相对湿度增大时,由于纤维吸湿后的分子间距离 增大,故纤维的硬度和脆性随之降低,使纤维的柔 软性大为改善。
• 机械表面与纤维间的摩擦或纤维间的相互摩擦,不 可避免的会引起纤维带电,当纤维与机体带有不同 电荷时,会妨碍纤维的拉伸、梳理、交织、卷绕过 程的顺利进行。提高空气的相对湿度,可以使纤维 的比电阻降低,以增加电荷散逸的速度,从而消除 静电。
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