第四章 湿度测量精选文档.ppt

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1、第四章第四章 湿度测量湿度测量本讲稿第一页，共三十七页 在在通通风风与与空空调调工工程程中中，空空气气的的湿湿度度与与温温度度是是两两个个相相关关的的重重要要热热工工参参数数，在在日日常常生生产产、生生活活中中，它它们们具具有有非非常常的的重重要要意意义义和严格的控制要求。和严格的控制要求。湿度控制有湿度控制有何应用呢？何应用呢？1.湿度控制的应用湿度控制的应用本讲稿第二页，共三十七页在纺织行业的应用在纺织行业的应用：在在相相对对湿湿度度增增大大时时，纤纤维维的的硬硬度度和和脆脆性性降降低低，柔软性柔软性大为改善，大为改善，不易断纱不易断纱；静静电电的的存存在在，会会妨妨碍碍纤纤维维的的拉拉伸

2、伸、梳梳理理、交交织织、卷卷绕绕过过程程的的顺顺利利进进行行。提提高高空空气气的的相相对对湿湿度度，可可以以使使纤纤维维的的比比电电阻阻降降低低，以以增增加加电电荷散逸的速度，从而荷散逸的速度，从而消除静电消除静电。1.湿度控制的应用湿度控制的应用本讲稿第三页，共三十七页湿度对人体热舒适的影响湿度对人体热舒适的影响l环环境境湿湿度度过过低低时时，体体表表汗汗液液蒸蒸发发量量增增加加，皮皮肤肤会会感感觉觉过过于于干干燥燥。而而湿湿度度过过大大时时，体体表表出出的的汗汗不不能能及及时时、充充分分地地蒸蒸发发掉掉，积积于于皮皮肤肤表表面面，使使人人体体不不舒舒适适感感觉觉加加大大。因因此此，为为了了

3、提提高高人人体体热热舒舒适适性性，应应正正确确控控制制室室内内相相对对湿湿度度值；值；1.湿度控制的应用湿度控制的应用本讲稿第四页，共三十七页在烟草行业中的应用在烟草行业中的应用l在在制制烟烟过过程程中中，烟烟丝丝的的破破损损率率及及质质量量与与储储存存时时的的空空气气湿湿度度有有着着重重要要的的关关系系。储储存存时时空空气气过过于于干干燥燥，则则烟烟丝丝易易破破碎碎成成烟烟沫沫，气气味味也也挥挥发发出出去去，烟烟丝丝质质量量随随之之降降低低。通通常常，储储丝丝库库的的温温度度需需要要维维持持在在18182525之之间间，相相对对湿湿度度要要保保持持在在70%RH70%RH以以上上，在在此此环

4、环境境条条件件下下，烟烟丝丝才才不不易易破破碎碎，飘飘尘尘现现象象也也较较轻轻，烟烟味味也也较较纯正。纯正。1.湿度控制的应用湿度控制的应用本讲稿第五页，共三十七页在通信行业的应用在通信行业的应用l为避免因空气干燥引起为避免因空气干燥引起静电静电，烧坏电路板烧坏电路板，造成线路瘫痪，从而引发事故，同时保持设造成线路瘫痪，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，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通信行业动力机房环境对湿度和温度有着严格的要求；格的要求；1.湿度控制的应用湿度控制的应用本讲稿第六页，共三十七页在航空航天中的应用在航空航

5、天中的应用l在在航航天天舱舱大大气气中中，航航天天员员呼呼吸吸、蒸蒸发发和和洗洗涤涤都都会会造造成成水水蒸蒸气气增增加加，甚甚至至达达到到饱饱和和状状态态。在在失失重重情情况况下下，水水蒸蒸气气可可以以在在任任何何冷冷表表面面凝凝结结成成水水珠珠，且且随随机机存存在在于于任任何何部部位位或或飘飘浮浮在在大大气气之之中中，对对航天舱造成威胁航天舱造成威胁。1.湿度控制的应用湿度控制的应用本讲稿第七页，共三十七页其他行业中的应用其他行业中的应用l受湿度影响较大的场合，还有如计算机房、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、半导印刷车间、洁净室、手术室、实验室、半导体

6、生产车间、博物馆、档案馆等。体生产车间、博物馆、档案馆等。1.湿度控制的应用湿度控制的应用本讲稿第八页，共三十七页2.湿空气湿空气大气是由大气是由干空气干空气和一定量的和一定量的水蒸气水蒸气混合而混合而成的，我们称其为成的，我们称其为湿空气湿空气;常温常压下常温常压下干空气干空气可视为可视为理想气体理想气体;湿空气中的湿空气中的水蒸汽水蒸汽一般处于过热状态，且一般处于过热状态，且含量很少，也可近似看作含量很少，也可近似看作理想气体理想气体;P Pg gV=mV=mg gR Rg gT T 或或 P Pg gv vg g=R=Rg gT TP Pn nV=mV=mn nR Rn nT T 或或

7、P Pn nv vn n=R=Rn nT T本讲稿第九页，共三十七页2.1 湿度的表示方法湿度的表示方法 1.1.绝对湿度绝对湿度 绝绝对对湿湿度度定定义义为为每每立立方方米米湿湿空空气气中中所所含含水水蒸蒸气气的的质质量量，即即湿湿空空气气中中的的水水蒸蒸气气密密度度（单单位位是克是克/米米3 3）。）。绝绝对对湿湿度度只只能能说说明明湿湿空空气气中中实实际际所所含含水水蒸蒸气气的的质质量量，而而不不能能说说明明湿湿空空气气干干燥燥或或潮潮湿湿的的程程度及吸湿能力的大小度及吸湿能力的大小。本讲稿第十页，共三十七页2.1 湿度的表示方法湿度的表示方法 2.2.相对湿度相对湿度 相对湿度就是空气

8、中水蒸气分压力相对湿度就是空气中水蒸气分压力P Pn n与与同温同温度下度下饱和水蒸气分压力饱和水蒸气分压力P Pb b之比值。之比值。相对湿度表征湿空气中水蒸气接近饱和的相对湿度表征湿空气中水蒸气接近饱和的程度。程度。值小，说明湿空气饱和程度小，吸收值小，说明湿空气饱和程度小，吸收水蒸气的能力强；水蒸气的能力强；值大则说明湿空气饱和程值大则说明湿空气饱和程度大，吸收水蒸气的能力弱。度大，吸收水蒸气的能力弱。本讲稿第十一页，共三十七页2.1 湿度的表示方法湿度的表示方法 3.3.含湿量含湿量 含湿量就是湿空气中，含湿量就是湿空气中，每千克干空气所每千克干空气所含有的水蒸气的质量含有的水蒸气的质

9、量。本讲稿第十二页，共三十七页2.2 湿度测量方法湿度测量方法湿度测量方法湿度测量方法干湿球法干湿球法露点法露点法吸湿法吸湿法本讲稿第十三页，共三十七页原理：原理：干湿球温差效应干湿球温差效应潮湿物体表面因为水分蒸发而得到冷却，冷却的程度取决潮湿物体表面因为水分蒸发而得到冷却，冷却的程度取决于周围空气的相对温度，大气压力于周围空气的相对温度，大气压力B B和风速和风速v v。如果大气压。如果大气压力力B B和风速和风速v v保持不变，保持不变，空气的相对湿度越高，水分蒸发空气的相对湿度越高，水分蒸发得就越少得就越少，因此，潮湿物体的表面温度（，因此，潮湿物体的表面温度（湿球温度湿球温度）与周）

10、与周围环境空气温度（围环境空气温度（干球温度干球温度）之）之差就越小差就越小，反之，反之，当相对当相对湿度越低，水分蒸发量越大，干、湿球温度差就越大湿度越低，水分蒸发量越大，干、湿球温度差就越大。因。因此，此，只要知道干、湿球温度就可以查表知道相对湿度只要知道干、湿球温度就可以查表知道相对湿度。3.干湿球湿度计的测量原理干湿球湿度计的测量原理本讲稿第十四页，共三十七页3.1 热力学湿球温度与湿球温度热力学湿球温度与湿球温度干球温度计干球温度计湿球温度计湿球温度计干湿球温差效应干湿球温差效应棉纱棉纱本讲稿第十五页，共三十七页干球温度计湿球温度计刻度盘纱布水槽本讲稿第十六页，共三十七页3.2 通风

11、干湿球湿度计通风干湿球湿度计机械型机械型电动型电动型本讲稿第十七页，共三十七页 为为了了能能自自动动显显示示空空气气的的相相对对湿湿度度和和远远距距离离传传送送湿湿度度信信号号，采采用用电电动动干干湿湿球球温温度度计计。它它的的干干湿湿球球温温度度计计是是用用金金属属电电阻阻（镍镍电电阻阻）代代替替膨膨胀胀式式温温度度计计，并并设设置置一一个个微微型型轴轴流流风风机机，以以便便在在热热电电阻阻周周围围造造成成2.5m/s2.5m/s的风速，提高测量精度。的风速，提高测量精度。3.3 电动干湿球湿度计电动干湿球湿度计本讲稿第十八页，共三十七页air inair out干球热电阻湿球湿球热电阻热电

12、阻本讲稿第十九页，共三十七页基本原理：先测定露点温度基本原理：先测定露点温度l l，然后确，然后确定对应于定对应于l l的饱和水蒸气压力的饱和水蒸气压力P Pl l。显然，显然，P Pl l即为被测空气的水蒸气分压力即为被测空气的水蒸气分压力P Pn n。4.露点湿度计工作原理露点湿度计工作原理PlPnP等湿冷却lPn等湿冷却本讲稿第二十页，共三十七页4.1 露点湿度计露点湿度计 充满乙醚溶液乙醚乙醚黄铜盒黄铜盒气球气球空气空气干球温度计干球温度计露点温度计露点温度计主要缺点：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，而容易造成较大的测量误差。本讲稿第二十一页，共三十七页

13、 光电式露点湿度计是使用光电原理直接测量光电式露点湿度计是使用光电原理直接测量气体露点温度的一种电测法湿度计。其测量准确气体露点温度的一种电测法湿度计。其测量准确度高，可靠性强，使用范围广，尤其适用于低温度高，可靠性强，使用范围广，尤其适用于低温状态。状态。4.2 光电露点湿度计光电露点湿度计本讲稿第二十二页，共三十七页5.毛发湿度计毛发湿度计 头发经过脱脂处理后，其长度可随周围空气头发经过脱脂处理后，其长度可随周围空气湿度变化而伸长或缩短。利用这个特性制湿度变化而伸长或缩短。利用这个特性制作的毛发湿度计有指示型和记录型两种。作的毛发湿度计有指示型和记录型两种。本讲稿第二十三页，共三十七页 基

14、基本本原原理理：某某些些盐盐类类放放在在空空气气中中，其其含含湿湿量量与与空空气气的的相相对对湿湿度度有有关关；而而含含湿湿量量大大小小又又引引起起本本身身电电阻阻的的变变化化。因因此此可可以以通通过过这这种种传传感感器器将将空空气气相相对对湿湿度度转转换换为为其其电电阻阻值的测量。这种方法称为吸湿法湿度测量。值的测量。这种方法称为吸湿法湿度测量。6.氯化锂电阻式湿度传感器氯化锂电阻式湿度传感器本讲稿第二十四页，共三十七页6.氯化锂电阻式湿度传感器氯化锂电阻式湿度传感器 氯氯化化锂锂是是一一种种在在大大气气中中不不分分解解、不不挥挥发发，也也不不变变质质而而具具有有稳稳定定的的离离子子型型无无

15、机机盐盐类类。其其吸吸湿湿量量与与空空气气相相对对湿湿度度成成一一定定函函数数关关系系，随随着着空空气气相相对对湿湿度度的的增增减减变变化化，氯氯化化锂锂吸吸湿湿量量也也随随之之变变化化。当当氯氯化化锂锂溶溶液液吸吸收收水水气气后后，使使导导电电的的离离子子数数增增加加，因因此此导导致致电电阻阻的的降降低低；反反之之，则则使使电电阻阻增增加加。氯氯化化锂锂电电阻阻湿湿度度传传感感器器就就是是根根据这一原理工作的。据这一原理工作的。本讲稿第二十五页，共三十七页6.1 氯化锂湿度传感器的结构氯化锂湿度传感器的结构塑料板塑料板端子端子电极电极氯化锂氯化锂溶液溶液梳梳状状引线引线插座插座电电极极氯化锂

16、溶氯化锂溶液液柱柱状状本讲稿第二十六页，共三十七页6.2 组合式氯化锂湿度传感器组合式氯化锂湿度传感器 氯化锂传感器的氯化锂传感器的测湿范围与所涂氯化锂浓度及测湿范围与所涂氯化锂浓度及其它成分有关其它成分有关。采用某一浓度制作的元件在其有效的。采用某一浓度制作的元件在其有效的感湿范围内，其电阻值随周围空气相对湿度的变化感湿范围内，其电阻值随周围空气相对湿度的变化符合指数关系。符合指数关系。当湿度低于其有效的感湿范围时，当湿度低于其有效的感湿范围时，其阻值迅速增加，趋于无限大；而当高于该范围时，其阻值迅速增加，趋于无限大；而当高于该范围时，其阻值变得非常小，乃至趋于零其阻值变得非常小，乃至趋于零

17、。每一传感器的测量范围较窄，故应按照测量范每一传感器的测量范围较窄，故应按照测量范围的要求，选用相应的量程。为扩大测量范围，可围的要求，选用相应的量程。为扩大测量范围，可采用采用多片组合传感器多片组合传感器。本讲稿第二十七页，共三十七页6.2 组合式氯化锂湿度传感器组合式氯化锂湿度传感器R1R2R3R4rrrrABRAB=f()7595%5575%3555%1535%本讲稿第二十八页，共三十七页6.3 氯化锂湿度变送器氯化锂湿度变送器 温温、湿湿度度变变送送器器输输出出标标准准信信号号，便便于于远远距距离离传传送送、记记录录和和调调节节，测测量量和和调调节节精精度度高高，常常用用于于高高精精度

18、的温、湿度测量和调节系统。度的温、湿度测量和调节系统。本讲稿第二十九页，共三十七页6.4 氯化锂湿度传感器使用注意事氯化锂湿度传感器使用注意事项项需要采用需要采用交流电源交流电源测电阻，测电阻，不能采用直不能采用直流电源流电源测电阻测电阻最高使用温度不能超过最高使用温度不能超过55 55 应保持应保持空气清洁，无粉尘空气清洁，无粉尘 本讲稿第三十页，共三十七页6.5 氯化锂露点湿度计氯化锂露点湿度计测量原理测量原理TLPBTBPCTC=关键是如何找到与关键是如何找到与被测被测空气（空气（A）水蒸气分压力水蒸气分压力相平相平衡衡的氯化锂饱和水蒸气分压力的氯化锂饱和水蒸气分压力点（点（C）本讲稿第

19、三十一页，共三十七页结构结构铂电阻铂电阻氯化锂溶液氯化锂溶液电源电源本讲稿第三十二页，共三十七页工作原理：工作原理：该传感器是一个电容器，用高分子薄膜做电容的介该传感器是一个电容器，用高分子薄膜做电容的介电质，电极是很薄的金属微孔蒸发膜，水分子可通电质，电极是很薄的金属微孔蒸发膜，水分子可通过两端的电极被高分子薄膜吸附或释放。随着水分过两端的电极被高分子薄膜吸附或释放。随着水分子被吸附或释放，高分子薄膜的介电系数将发生相子被吸附或释放，高分子薄膜的介电系数将发生相应的变化，因而导致电容的变化。因为介电系数随应的变化，因而导致电容的变化。因为介电系数随空气的相对湿度变化而变化，所以只要测定电容值

20、空气的相对湿度变化而变化，所以只要测定电容值就可测得相对湿度。就可测得相对湿度。7.高分子膜电容式湿度传感器高分子膜电容式湿度传感器薄金属薄金属高分子薄膜高分子薄膜接线接线接线接线本讲稿第三十三页，共三十七页本讲稿第三十四页，共三十七页8.湿度计的校检湿度计的校检双温法双温法只要测量只要测量Ts和和Tc，就可确定试验腔内就可确定试验腔内的相对湿度；的相对湿度；饱和腔饱和腔试验腔试验腔创造一个恒定创造一个恒定相对湿度空间相对湿度空间本讲稿第三十五页，共三十七页8.1 湿度计校检设备湿度计校检设备饱和器饱和器测试腔测试腔加热加热装置装置制冷制冷装置装置本讲稿第三十六页，共三十七页本章复习思考题本章

21、复习思考题1 1）简述绝对湿度、相对湿度、含湿量的含义。）简述绝对湿度、相对湿度、含湿量的含义。2 2）解释干、湿球法测量湿度的原理。）解释干、湿球法测量湿度的原理。3 3）为什么干、湿球电信号湿度计要加轴流风机？）为什么干、湿球电信号湿度计要加轴流风机？4 4）什么是露点温度？露点温度法测量湿度的原理是什）什么是露点温度？露点温度法测量湿度的原理是什么？么？5 5）解释光电露点湿度计的原理。）解释光电露点湿度计的原理。6 6）氯化锂电阻湿度传感器的湿度测量原理。）氯化锂电阻湿度传感器的湿度测量原理。7 7）为什么氯化锂湿度传感器测量湿度时需要采用交流电，）为什么氯化锂湿度传感器测量湿度时需要采用交流电，而不采用直流电？而不采用直流电？本讲稿第三十七页，共三十七页