湿度测量

nullnull 第一节 湿度的衡量标准 第二节 气体湿度的测量方法 1 干湿球法 2 露点法 3 吸湿法 思考 第十章 湿度测量null 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。null 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。 PgV=mgRgT 或 Pgvg=RgT PsV=msRsT 或 Psvs=RsT 干空气用下标g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+Ps 海平面的标准大气压为101 325Pa。null第一节 湿度的衡量标准 一、湿度的表示方法 1、绝对湿度 绝对湿度定义为每立方米湿空气（或其他气体），在标准状态下（0℃，760mmHg）下所含水蒸气的质量，即湿空气中水蒸汽的密度，单位为kg/m3。null式中 P—空气中水蒸汽分压力，Pa； T—空气的干球绝对温度，K； R —水蒸气的气体常数，R＝461J/(kg·K)。null 2、相对湿度 相对湿度定义为湿空气中水蒸气分压力Ps与同温度下饱和水蒸气分压力Pb之比值。 饱和水蒸汽分压力可按下式计算： 干球 温度 null 空气中水蒸汽分压力的计算公式为：式中 Pbs—相应于湿球温度ts时的空气中饱和水 蒸气压力，Pa； A—与风速有关的系数，其经验公式为 式中 C—风速，m/s；B—大气压力，Pa。 湿球 温度 null 可见，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，即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。null 3、含湿量 湿空气中每公斤干空气所含有的水蒸气质量d。式中 d—含湿量，g/kg；ms—湿空气中水蒸气的质量，kg；mc—湿空气中干空气的质量，kg。null 按理想气体状态方程 可得式中 Pc—湿空气中干空气分压力，Pa。 Pb—饱和水蒸气分压力，Pa。 可见，当大气压力一定时，对应于每一个水蒸气分压力PS就有一个确定的含湿量d，也就是说PS与d之间有确定的函数关系。null第二节、气体湿度测量方法 干湿球法 露点法 吸湿法null 干湿球湿度计的基本原理为：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。 一 干湿球温度法湿度测量原理 null 其数量关系的数学表达式为： Pb,s－Pn = A(tc－ts)B 式中，Pb,s —— 湿球温度下饱和水蒸气压力； Pn —— 空气中水蒸气分压力； tc、ts —— 分别为空气的干、湿球温度； A —— 与风速有关的系数； B —— 大气压力。 null 可得相对湿度计算公式为： 根据tc、ts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、普通干湿球温度计一、普通干湿球温度计 它由两支相同的液体膨胀式温度计组成，一支为干球温度计，另一支为湿球温度计。干湿球温度计就是利用干球温度及湿球温度来测量空气相对湿度的。 在测得干湿球温度后，可以利用有关图表，查出相应的相对Pb、Pbs值。代入公式从而获得相对湿度。 另外，只要测量空气的干、湿球温度即可在“通风干湿表用相对湿度表”中查出相对湿度。此表B＝760mmHg，C=2.5m/s。 null 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处包有潮湿纱布，即湿球 温度计。 测量精度较差，特别是当 周围空气流速变化和有热辐射 表面时，对测量结果影响较大。null干球温度计湿球温度计刻度盘纱布水槽二、干湿球电信号传感器与温度计二、干湿球电信号传感器与温度计 为了能自动显示空气的相对湿度和远距离传送湿度信号，采用电动干湿球温度计。它的干湿球是用金属电阻（镍电阻）代替膨胀式温度计，并设置一个微型轴流风机，以便在热电阻周围造成2.5m/s的风速，提高测量精度。 nullnull 干湿球温度计在测定相对湿度时，受周围空气流动速度的影响，风速在2.5m/s以下时影响较大，当空气流速大于2.5m/s 后对测量的数值影响较小。因此，干湿球电信号传感器增加了电动通风装置，可以减小空气流速对测量的影响。同时，也由于在镍电阻周围增加了气流速度，使热湿交换速度增加，因而减小了仪表的时间常数。 干湿球电信号传感器的测量桥路是由两个不平衡电桥接在一起组成的一个复合电桥。null干球热电阻湿球 热电阻null 在双电桥平衡时，D点位置反映了左、右电桥的电压差，也即间接反映了干、湿球的温度差。故可变电阻R上滑动点D的位置反映了相对湿度值。根据计算和标定，可在R上标出相对湿度值。在测量时，靠手动或自动平衡仪表，调节R使双电桥处于平衡，即检流计3中无电流，此时根据R上的指针可读出相对湿度值。null 干湿球温度计的主要缺点 1、风速变化会导致附加的测量误差。为了提高测量精度，必须有一套附加的风扇装置，使湿球温度保持在一定的风速范围内。 2、测量范围只能在0℃以上，一般在10～40 ℃。为什么必须在0℃以上测量? 3、为保证湿球表面湿润需要配置盛水器或一套供水系统，而且还要经常保持纱布的清洁，因此平时维护工作比较麻烦。null 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 的饱和水蒸气分压力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： 露点温度是指被测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。露点湿度计露点湿度计 充满乙醚溶液原理： 测量时在黄铜盒中注入乙醚的溶液，然后用橡皮鼓气球将空气打入黄铜盒中，并由另一管口排出，使乙醚得到较快速度的蒸发，当乙醚蒸发时即吸收了乙醚自身热量使温度降低，当空气中水蒸气开始在镀镍黄铜盒外表面凝结时，插入盒中的温度计读数就是空气的露点。测出露点以后，再从水蒸气表中查出露点温度的水蒸气饱和压力p l和干球温度下饱和水蒸气的压力p b ，就能算出空气的相对湿度 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。null 光电式露点湿度计 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。它的测量准确度高，而且可靠，适用范围广，尤其是对低温与低温状态，更宜使用。光电式露点湿度计测定气体露点温度的原理与上述露点湿度计相同。null光电式露点湿度计 1－露点温度指示器 2－反射光敏电阻 3－散射光敏电阻 4－光源 5－光电桥路 6－露点镜 7－铂电阻 8－半导体热电制冷器 9－放大器 10－可调直流电源由图可知，光电式露点湿度计的核心是一个可以自动调节温度的能反射光的金属露点镜以及光学系统。null当被测的采样气体通 过中间通道与露点镜相接触时，如果镜 面温度高于气体的露点温度，镜面的光反射性能好，来自白炽灯光源的斜射光束经露点镜反射后，大部分射向反射光敏电阻，只有很少部分为散射光敏电阻所接受，二者通过光电桥路进行比较， 将其不平衡信号经过平衡差动放大器放大后，自动调节输入半导体热电制冷器的直流电流值。半导体热电制冷器的冷端与露点镜相连，当输入制冷器的电流值变化时，其制冷量随之变化，电流愈大，制冷量愈大，露点镜的温度亦越低。当降至露点温度时，露点镜面开始结露，来自光源的光束射到凝露的镜面时，受凝露的敷射作用使反射光束的强度减弱，而散射光的强度有所增加，经两组光敏电阻接受并通过光电桥路进行比较后，放大器与可调直流电源自动减小输入半导体热电制冷器的电流，以使露点镜的温度升高，当不结露时，又自动降低露点镜的温度，最后使露点镜的温度达到动态平衡时，即为被测气体的露点温度。然后通过安装在露点镜内的铂电阻及露点温度指示器即可直接显示被测的露点温度值。null 一个特殊设计的光电式露点湿度计的露点测量范围为－40 ～100℃。典型的光电式露点湿度计露点镜面可以冷却到比环境温度低50 ℃ ，最低的露点能测到的1％～2％的相对湿度。 光度低电式露点湿度计不但测量精度高，而且还可测量高压、低温、低湿气体的相对湿度。但采样气体不得含有烟尘、油脂等污染物(为什么)，否则会直接影响测量精度。null智能光电镜面冷凝式露点仪null四 氯化锂电湿度计 一、基本原理 氯化锂是一种稳定的离子型结构，它的饱和蒸汽压很低，在同一温度下约为水的饱和蒸汽压的10％左右。在空气相对湿度低于12％时，氯化锂在空气中呈固相，电阻率很高，相当于绝缘体；当空气相对湿度高于12％时，放置在空气中的氯化锂吸收空气中的水分而潮解成溶液。只有当它的蒸汽压等于周围空气水蒸汽分压力时才平衡。null 因此，随着空气相对湿度的增加，氯化锂的吸湿量也随之增加，从而使氯化锂中导电的离子数也随之增加，最后导致它的电阻率降低而使电阻减小。 因此，可利用氯化锂的电阻率随空气相对湿度变化的特性制成湿度传感器。null 二、氯化锂电阻式湿度计测量线路null 氯化锂电阻值的变化不仅与相对湿度有关，而且还与周围环境的温度有关，因此，氯化锂电阻式湿度计的信号发生器测头要做成不同的规格以适应不同环境湿度变化的范围。 此外，为减少环境温度变化对湿度测量的影响，可选择适当阻值的温度补偿电阻接入测量线路中测头的相邻桥臂上，以补偿温度对湿度测量的影响。null 氯化锂电阻式湿度计的单片测头感湿范围较窄，一般只有15％～20％，为了克服这一缺点，采用多片感湿元件组合成宽量程的氯化锂电湿度计。nullnull第七章思考题 1、湿度有几种表示方法？相互间有什么关系? 2、试述干湿球温度计测量湿度的主要原理。 3、干湿球电信号湿度传感器增加一微型轴流通风机有何作用？ 4、试述各种湿度计的工作原理。