湿球温度的计算及应用

湿球温度的计算及应用

荣剑文

(开利空调冷冻销售（上海）有限公司)

【摘要】

湿球温度很难通过直接测量精确获得，本文给出一简便计算公式，并通过一小段程序运行可精确计算出湿球温度。湿球温度在冷却塔风机控制、冷却塔冬季免费取冷等多处得到了科学的应用。

【关键词】

水蒸汽饱和压力焓值湿球温度风机控制

Calculate and Apply Wet Bulb Temperature

Rong Jian Wen

(Carrier Air Conditioning & Refrigeration Sales (Shanghai) Co.,Ltd.)

【Abstract】

It’s difficult to measure Wet Bulb Temperature directly and accurately. The article provides a simple formula. After running a segment program we can calculate WBT accurately. WBT could be applied to cooling tower fan control and mechanical cooling to “free” cooling.

【Keywords】

Saturated vapor pressure Enthalpy Wet bulb temperature Fan control

0 引言

通过传感器直接测量湿球温度十分困难。目前市场上的湿球温度传感器往往是内置运算处理芯片，通过测量干球温度与相对湿度计算出湿球温度，并转换成标准模拟量电信号。本文介绍了一个简便计算公式，并利用程序巧妙的计算出湿球温度。湿球温度参数在空调暖通领域许多方面得以利用。

1 湿球温度计算

在计算湿球温度前需要计算水蒸汽饱和压力。通过Hyland – Wexler 方程式，已可以精确计算出水蒸汽饱和压力，但该公式复杂，计算量很大。这里提供另一较为简便的计算公式：

14.2575.234678.182.611+⎪⎭⎫ ⎝

⎛-=d d d T T T v e P （1）

d T ：干球温度，单位是℃。

v P ：d T 时的水蒸汽饱和压力，单位是a P 。

使用该公式的计算值与使用Hyland – Wexler 方程式获得的数值相差很小。在干球温度-5℃ ~ -1℃区间，公式（1）的计算值与Hyland – Wexler 公式比有小于5%的偏差；在干球温度0℃ ~ 90℃区间，该偏差小于0.05%。

再通过以下两个公式可求得湿空气焓值：

v

r v r P H P H d 01.010132601.06219.0-= （2） d T T i d d )84.12500(01.1++= （3）

r H : 相对湿度，数值范围是0~100，单位是%。

d ：含湿量，单位是kg/kg.干。

i ：焓值，单位是kJ/kg.干。

所以，当已知干球温度和相对湿度，根据公式（1）~（3）即可计算出该湿空气焓值。

湿球温度是在定压绝热条件下，空气与水直接接触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度。即，湿空气焓值保持不变，相对湿度为100%时对应的温度。

若已知湿球温度，可利用公式（1）~（3）的变形：

14.2575.234678.182.611+⎪⎭⎫ ⎝

⎛-=w w w T T T v e P （4）

v

v w P P d -=1013266219.0 （5） w w w w d T T i )84.12500(01.1++= （6）

w T ：湿球温度，单位是℃。

v P ：水蒸汽饱和压力，单位是a P 。

w d ：含湿量，单位是kg/kg.干。

w i ：焓值，单位是kJ/kg.干。

计算出该空气焓值w i 。

通常情况下干球温度和相对湿度是容易测量的，可以利用湿球温度是在定压绝热条件下的定义，明白i =w i ，i 是通过公式（1）~（3）计算已知的，所以可以根据公式（4）~（6）得出以下方程式来计算湿球温度w T ：

14.2575.234678.1814

.2575.234678.182.6111013262.611)84.12500(6219.001.1+⎪⎭⎫ ⎝

⎛-+⎪⎭⎫ ⎝

⎛--++==w w w w w w T T T T T T w w w e

e T T i i （7） 在实际工程中依靠方程式（7）来计算湿球温度显然是十分困难的。可以编写一小段程序让计算机或控制器运算得出w T 。该程序的思路是：先假设一湿球温度值，通过公式（4）~（6）可计算出w i ，把w i 与通过公式（1）~（3）计算出的i 进行比较。当w i i ，减小一些该湿球温度数值，计算出新的w i ，再与i 进行比较。多次比较后将得出一合适的湿球温度值，该温度的焓值等于i 。

利用上述编程思路也可以依据干球温度和相对湿度计算出露点温度。要利用露点温度的焓湿量等于湿空气中的焓湿量的关系。

通过以上方式计算得出的湿球温度有较高的准确性（当然也取决于干球温度、相对湿度传感器精度及控制器（计算机）计算精度），与相对湿度传感器有同等级的精度。所以可完全替代昂贵的湿球温度信号变送器。

2 湿球温度的应用

湿球温度在暖通空调领域有着广泛的应用。

开式冷却塔是利用水和空气的接触，通过蒸发作用来散去制冷空调中产生的热量的一种设备。进入冷却塔内的冷却水与被吸入塔内的干燥、低湿度室外空气之间存在着水分子的浓度差和动能压力差，在塔内静压的作用下，水分子不断地向空气中蒸发，成为水蒸汽分子，剩余的水分子的平均动能便会降低，从而使循环水的温度下降。

可以看出，冷却水降温除与空气的干球温度有关，还与空气的湿球温度有关。