第三章湿度的测量优秀课件.ppt
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1、第三章第三章 湿度的测量湿度的测量第1页,本讲稿共43页1 13.1 湿度的定义和单位湿度的定义和单位n n室内大气湿度测量最精确的方法是室内大气湿度测量最精确的方法是称量法称量法(或绝对法),它能直接称量出湿空气样本(或绝对法),它能直接称量出湿空气样本中所含的水汽质量。中所含的水汽质量。n n要确定大气湿度应首先定义混合比和比湿。要确定大气湿度应首先定义混合比和比湿。第2页,本讲稿共43页2 23.1 湿度的定义和单位(续)湿度的定义和单位(续)n n混合比混合比 湿空气中水汽质量湿空气中水汽质量 mmv v 与干空气质量与干空气质量 mma a 之之比,即比,即 =mv/ma第3页,本讲
2、稿共43页3 33.1 湿度的定义和单位(续)湿度的定义和单位(续)n n绝对湿度绝对湿度 w w 单位体积的湿空气中所含水汽的质量。单位体积的湿空气中所含水汽的质量。w =mv /V第4页,本讲稿共43页4 43.1 湿度的定义和单位(续)湿度的定义和单位(续)n n比湿比湿 q q 湿空气中水汽质量与湿空气总质量(干空湿空气中水汽质量与湿空气总质量(干空气质量加水汽质量)之比。气质量加水汽质量)之比。q =mv/(ma+mv)第5页,本讲稿共43页5 53.1 湿度的定义和单位(续)湿度的定义和单位(续)n n水汽压水汽压 e e n n表示空气块中水汽含量的一个量。多数测湿表示空气块中水
3、汽含量的一个量。多数测湿元件能直接测量。元件能直接测量。n n是水汽在大气总压力中的分压力。它表示了是水汽在大气总压力中的分压力。它表示了空气中水汽的绝对含量的大小,以毫巴为单空气中水汽的绝对含量的大小,以毫巴为单位。位。n n以满足道尔顿分压定律的理想气体为理论前以满足道尔顿分压定律的理想气体为理论前提,对于湿空气中的水汽,用近似公式提,对于湿空气中的水汽,用近似公式(3.43.4)第6页,本讲稿共43页6 63.1 湿度的定义和单位(续)湿度的定义和单位(续)n n饱和水汽压饱和水汽压 e eswiswin n空气吸收水汽有一定限量,达到了限量就不再吸收,这空气吸收水汽有一定限量,达到了限
4、量就不再吸收,这个限量叫个限量叫“饱和点饱和点”。空气中水汽达到饱和点时的水汽。空气中水汽达到饱和点时的水汽压,称为饱和水汽压(或称最大水汽张力)。分别对水压,称为饱和水汽压(或称最大水汽张力)。分别对水面和冰面定义面和冰面定义n n水面饱和水汽压:在固定的气压和温度下,水汽和平水面饱和水汽压:在固定的气压和温度下,水汽和平面纯净水面达到气液两相中性平衡时纯水蒸气的水汽面纯净水面达到气液两相中性平衡时纯水蒸气的水汽压。压。n n冰面饱和水汽压:在固定的气压和温度下,水汽和平冰面饱和水汽压:在固定的气压和温度下,水汽和平面纯净冰面达到气固两相中性平衡时纯水蒸气的水汽面纯净冰面达到气固两相中性平衡
5、时纯水蒸气的水汽压。压。第7页,本讲稿共43页7 7第8页,本讲稿共43页8 8饱和水汽压的特性饱和水汽压的特性n n饱和水汽压和绝对温度的关系是克劳修斯饱和水汽压和绝对温度的关系是克劳修斯克拉伯龙方程。克拉伯龙方程。n n根据公式可推导并计算出各个温度下的根据公式可推导并计算出各个温度下的e eswsw和和e esi si,见表,见表3.1 3.1 和和 表表3.23.2n n饱和水汽压是温度的函数,随温度升高而增饱和水汽压是温度的函数,随温度升高而增大。在同一温度下,纯冰面上的饱和水汽压大。在同一温度下,纯冰面上的饱和水汽压要小于纯水面上的饱和水汽压。要小于纯水面上的饱和水汽压。第9页,本
6、讲稿共43页9 93.1 湿度的定义和单位(续)湿度的定义和单位(续)n n相对湿度相对湿度 U(%)U(%)压力为压力为p p、温度为、温度为 T T 的湿空气,其水汽压的湿空气,其水汽压ee和水面饱和水面饱和水汽压和水汽压 e ew w 的比值百分数的比值百分数 U =e /eU =e /eww 100%100%=/=/s s 100%100%=q /q =q /q s s 100%100%n n相对湿度的大小能直接表示空气距离饱和的相对程度。相对湿度的大小能直接表示空气距离饱和的相对程度。空气完全干燥时,相对湿度为零。相对湿度越小,表空气完全干燥时,相对湿度为零。相对湿度越小,表示当时空
7、气越干燥。当相对湿度接近于示当时空气越干燥。当相对湿度接近于100%100%时,表示时,表示空气很潮湿,越接近于饱和。空气很潮湿,越接近于饱和。第10页,本讲稿共43页10103.1 湿度的定义和单位(续)湿度的定义和单位(续)n n露点温度露点温度 T Td d 和霜点温度和霜点温度 T Tf fn nT Td d 的定义:指空气在水汽含量和气压都不改变的条件的定义:指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下,冷却到饱和时的温度下,冷却到饱和时的温度 。形象地说,就是空气中的。形象地说,就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。n n若冷却至若冷却至 T
8、 Tf f ,使其对冰面达到饱和,此时温度,使其对冰面达到饱和,此时温度 T Tf f 即为霜即为霜点温度。点温度。n n露点温度本是个温度值,可为什么用它来表示湿度呢?露点温度本是个温度值,可为什么用它来表示湿度呢?这是因为,当空气中水汽已达到饱和时,气温与露点温这是因为,当空气中水汽已达到饱和时,气温与露点温度相同;当水汽未达到饱和时,气温一定高于露点温度。度相同;当水汽未达到饱和时,气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。的程度。第11页,本讲稿共43页1111补充:毛发湿度表(计)补充:毛发湿度表(计
9、)n n利用脱脂人发(或牛的肠衣)利用脱脂人发(或牛的肠衣)具有空气潮湿时伸长,干燥具有空气潮湿时伸长,干燥时缩短的特性,制成毛发湿时缩短的特性,制成毛发湿度表或湿度自记仪器。度表或湿度自记仪器。n n它的测湿精度较差,毛发湿度它的测湿精度较差,毛发湿度表通常在气温低于表通常在气温低于-10-10时使时使用。用。第12页,本讲稿共43页12123.2 干湿球湿度表干湿球湿度表第13页,本讲稿共43页13133.2.1 基本原理基本原理n n用一对并列装置的、形状完全相同的温度表,一支测气温,称干球温度表,用一对并列装置的、形状完全相同的温度表,一支测气温,称干球温度表,另一支包有保持浸透蒸馏水
10、的脱脂纱布,称湿球温度表。另一支包有保持浸透蒸馏水的脱脂纱布,称湿球温度表。n n当空气未饱和时,湿球因表面蒸发需要消耗热量,从而使湿球温度当空气未饱和时,湿球因表面蒸发需要消耗热量,从而使湿球温度下降。与此同时,湿球又从流经湿球的空气中不断取得热量补给。下降。与此同时,湿球又从流经湿球的空气中不断取得热量补给。当湿球因蒸发而消耗的热量和从周围空气中获得的热量相平衡时,当湿球因蒸发而消耗的热量和从周围空气中获得的热量相平衡时,湿球温度就不再继续下降,从而出现一个干湿球温度差。湿球温度就不再继续下降,从而出现一个干湿球温度差。n n干湿球温度差值的大小,主要与当时的空气湿度有关。空气湿干湿球温度
11、差值的大小,主要与当时的空气湿度有关。空气湿度越小,湿球表面的水分蒸发越快,湿球温度降得越多,干湿度越小,湿球表面的水分蒸发越快,湿球温度降得越多,干湿球的温差就越大;反之,空气湿度越大,湿球表面的水分蒸发球的温差就越大;反之,空气湿度越大,湿球表面的水分蒸发越慢,湿球温度降得越少,干湿球的温差就越小。越慢,湿球温度降得越少,干湿球的温差就越小。第14页,本讲稿共43页14143.2.1 基本原理(续)基本原理(续)n n单位时间通过单位面积的空气与湿球对流交单位时间通过单位面积的空气与湿球对流交换,传递给湿球的热量为换,传递给湿球的热量为Q Qn n单位时间通过单位湿球面积蒸发水分的质量单位
12、时间通过单位湿球面积蒸发水分的质量是是MMn n湿球蒸发消耗的热量为湿球蒸发消耗的热量为QmQmn n令令 Q=QmQ=Qm,可得湿度计算公式,可得湿度计算公式 e en n干湿球温度表系数干湿球温度表系数A A,可近似区作,可近似区作 6.2 106.2 10-4-4第15页,本讲稿共43页15153.2.1 基本原理(续)基本原理(续)n n当然,干湿球的温差的大小还与其他一些因当然,干湿球的温差的大小还与其他一些因素有关,如湿球附近的通风速度、气压、湿素有关,如湿球附近的通风速度、气压、湿球大小、湿球润湿方式等有关。可以根据干球大小、湿球润湿方式等有关。可以根据干湿球温度值,并将一些其它
13、因素考虑在内,湿球温度值,并将一些其它因素考虑在内,从理论上推算出当时的空气湿度来。从理论上推算出当时的空气湿度来。n n干湿球温度表是当前测湿的主要仪器,但不干湿球温度表是当前测湿的主要仪器,但不适用于低温(适用于低温(-10-10以下)使用。以下)使用。第16页,本讲稿共43页16163.2.2 干湿球湿度表系数的特征干湿球湿度表系数的特征n nMonteith Monteith 得到的得到的A A值与通风风速值与通风风速v v和湿球直径和湿球直径d d的微弱关系(表的微弱关系(表3.43.4)n nHarrisonHarrison利用理想的开放系统的热力学内焓守利用理想的开放系统的热力学
14、内焓守恒定律,得到的恒定律,得到的A A值为值为 6.465 106.465 10-4-4n nWylieWylie和和LalasLalas得到的得到的A A值为值为 6.20 106.20 10-4-4上下上下n n我国所用的我国所用的HM-5HM-5型通风干湿球温度表的型通风干湿球温度表的A A值值与通风风速的关系曲线与通风风速的关系曲线1 1,WylieWylie的关系曲线的关系曲线2 2,如图,如图3.13.1第17页,本讲稿共43页17173.2.2 3.2.2 干湿球湿度表系数的特征(续)干湿球湿度表系数的特征(续)干湿球湿度表系数的特征(续)干湿球湿度表系数的特征(续)n n根据
15、实验结果(图根据实验结果(图3.13.1),可以看出:),可以看出:1.1.A A值随风速有很大的变化。小风速时数值较大,随风速值随风速有很大的变化。小风速时数值较大,随风速的增加而迅速减小。当风速超过的增加而迅速减小。当风速超过3m/s3m/s时,时,A A值的变化很值的变化很小,逐渐接近理论值(或称临界值)小,逐渐接近理论值(或称临界值)2.2.不同类型的湿度表的不同类型的湿度表的A A值有差异,但在高风速时差异很小值有差异,但在高风速时差异很小3.3.元件的特征直径元件的特征直径d d越小,越小,A A值随风速的变化越不明显,值随风速的变化越不明显,即在小风速时就可较早地趋近于临界值即在
16、小风速时就可较早地趋近于临界值第18页,本讲稿共43页18183.2.3 3.2.3 湿球结冰时的湿度计算公式湿球结冰时的湿度计算公式n n湿球结冰时,湿球的冰面直接升华成水汽。湿球结冰时,湿球的冰面直接升华成水汽。n n冰的升华损耗的热量与对流热交换相互平衡,冰的升华损耗的热量与对流热交换相互平衡,公式(公式(3.183.18)改为()改为(3.233.23)第19页,本讲稿共43页19193.2.4 干湿球湿度表的测湿精度干湿球湿度表的测湿精度n n一般的玻璃温度表的读数可以估计到一般的玻璃温度表的读数可以估计到0.10.1。n n假设干湿温度表其中一支误读假设干湿温度表其中一支误读0.1
17、0.1,对计算,对计算相对湿度产生的误差如表相对湿度产生的误差如表3.63.6所示:温度低时所示:温度低时误差大。如:气温为误差大。如:气温为0 0度时,误差为度时,误差为2%2%,n n我国规定,我国规定,-10-10以下就需停止使用以下就需停止使用第20页,本讲稿共43页2020补充:通风干湿表观测方法补充:通风干湿表观测方法n n百叶箱通风干湿球表采用电动通风,使温度百叶箱通风干湿球表采用电动通风,使温度表球部维持在表球部维持在3.03.5 m/s 3.03.5 m/s 的气流速度,以提的气流速度,以提高准确性。高准确性。n n整套仪器由一对感应部分为柱状的温度表、整套仪器由一对感应部分
18、为柱状的温度表、支架、三通管及通风系统组成。支架、三通管及通风系统组成。第21页,本讲稿共43页2121补充:通风干湿表观测方法(续)补充:通风干湿表观测方法(续)补充:通风干湿表观测方法(续)补充:通风干湿表观测方法(续)1.1.观测前的准备:巡视时,检查电路。观测前的准备:巡视时,检查电路。2.2.观测前通风观测前通风4 4分钟后,观测,观测完毕关闭通风。分钟后,观测,观测完毕关闭通风。3.3.湿球结冰时,须先取下护套管,进行溶冰。湿球结冰时,须先取下护套管,进行溶冰。4.4.由于故障或其它原因,无法通风时,应将两支温度表的通风由于故障或其它原因,无法通风时,应将两支温度表的通风保护管取下
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