[科普中国]-热力学湿球温度

定义

热力学湿球温度（绝热饱和温度）是指在绝热条件下，大量的水与有限的湿空气接触，水蒸发所需的潜热完全来自于湿空气温度降低所放出的显热，当系统中空气达饱和状态且系统达到热平衡时系统的温度。1

内容在正确测量的情况下,用湿球温度来代替热力学湿球温度是完全可以在工程测量中广泛应用的。热力学湿球温度也称绝热饱和温度。2

湿空气的热力学湿球温度（绝热饱和温度）指的是湿空气绝热变化到饱和状态时的温度,通常用湿球温度计测得.然而理论上严格来讲,湿球温度计测得的湿球温度并非是湿空气的绝热饱和温度,因为湿球温度计的湿球周围的空气并非是在绝热情况下(即等焓)达到饱和的,通常是一个焓增过程。3

常用湿空气的图表或热力学公式中的湿球温度都是指的理论湿球温度(绝热饱和温度)；它是在绝热条件下湿空气与水进行热质交换后达到的平衡温度。理论湿球温度在实际中是很难测定的，也没有直接的计算公式，在实际应用中常用实测的湿球温度代替理论湿球温度，而实际湿球温度计并不处于绝热状态。所以，实际湿球温度除了与湿空气状态有关外，还受风速和湿球直径大小的影响，因而实际湿球温度不是湿空气的热力学特性参数。即不是理论湿球温度（热力学湿球温度）。4

在干燥、增湿、减湿及空气调节计算中，经常要用到湿球温度和绝热饱和温度这两个参数。这两个温度都表征着湿空气（以下简称空气）的性质和状态，是空气两个非常重要的状态参数。它们在概念上虽有着本质上的不同，但彼此间存在一定的关系。对于工程上最常遇到的水—空气体系，这两个温度在数值上近似相等。对有机液（如乙醇、苯、四氯化碳）--空气体系，两者则不等，而是湿球温度高于绝热饱和温度。5

干球温度湿球温度是相对干球温度而言的，干球温度是空气的真实温度，可直接用普通温度计测出，称这种真实的温度为干球温度，简称温度。6

干球温度也可以指湿空气的温度，湿空气中于空气和水蒸气的温度是一致的，用“t”表示。

湿球温度用湿纱布包扎普通温度计的感温部分，纱布下端浸在水中，以维持感温部位空气湿度达到饱和，在纱布周围保持一定的空气流通，使周围空气接近达到等焓。示数达到稳定后，此时温度计显示的读数近似认为湿球温度。

用湿棉布包扎温度计水银球感温部分，棉布下端浸在水中，以维持棉布一直处于润湿状态，这种温度计称为湿球温度计。将湿球温度计置于温度和湿度的流动不饱和空气中，假设开始时棉布中水分（以下简称水分）的温度与空气的温度相同，但因不饱和空气和水分之间存在湿度差，水分必然要气化，水分向空气主流中扩散，气化所需要的汽化热只能由水分本身温度下降放出显热来供给。水温下降后，与空气间出现温度差，空气即将因这种温度差而产生显热传给水分，但水分温度仍继续下降放出显热，以弥补汽化水分不足的热量，直至空气传给水分的显热等于水分气化所需要的汽化热时，湿球温度计上的温度维持稳定，这种稳定温度称为湿球温度7。

湿球温度是指同等焓值空气状态下，空气中水蒸汽达到饱和时的空气温度，在空气焓湿图上是由空气状态点沿等焓线下降至100%相对湿度线上，对应点的干球温度。

绝热加湿器并非实用装置，在实际应用中，湿度是用干湿球温度计测量的。该种仪器是由两支温度计或由两个其他的温度敏感元件组成，通常用的是水银温度计或酒精温度计。取两只相同的温度计，其中将一支的感温部分包裹上纱布，纱布的下端浸入盛有水(蒸馏水)的玻璃杯中，此时，纱布在毛细作用下常处于润湿状态，将此温度计称为湿球温度计，在热湿交换达到平衡，即稳定条件下，所测得的读数称为空气的湿球温度。另一支未包纱布的温度计相应地称为干球温度计，所测得的温度称为干球温度，也就是实际的空气温度。8

在工程应用中，要测量绝热饱和温度t'w是不可能的。因此，常用干、湿球温度计中湿球温度计的读数tw来代替t'w，虽然tw不是一个状态参数，受风速及测量条件的影响．但只要测量方法正确，在风速大于4 m/s的情况下，两者相差不大，在一般的工程应用中是完全允许的。

在干、湿球温度计中，如果湿纱布中的水分不蒸发．两支温度计的读数应该是相等的。但由于空气是未饱和空气，湿球纱布上的水分将蒸发，水分蒸发所需的热量来自两部分：一部分是降低湿布上水分本身的温度而放出热量，另一部分是由于空气温度f高于湿纱布表面温度，通过对流换热空气将热量传给湿球。湿纱布上水分不断蒸发的结果．使湿球温度计的读数不断降低。最后，当达到热湿平衡时，湿纱布上水分蒸发的热量全部来自空气的对流换热．纱布上水分温度不再降低。此时，湿球温度计的读数就是湿球温度tw。

由于干、湿球温度计受风速及测量环境的影响，在相同的空气状态下，可能会出现不同的湿球温度的数值。为此，应防止干、湿球温度计与周围环境之间的辐射换热，以及保证4 m/s以上的风速。这样测得的tw值，才能非常接近绝热饱和温度t'w的值，否则就会产生较大的误差。9

运用以及影响1、热力学法——利用蒸发表面失热降温的程度随湿度而变化的原理来测定湿度。10

2、在千燥、冷藏及某些生产工艺和科学实验中，可用热力学湿球温度来计算调整空气的湿度。11