[科普中国]-绝热饱和温度

概念

绝热饱和温度是空气的一个状态参数，绝热增湿过程中空气降温的极限。当流动空气同循环水绝热接触时，只要空气的相对湿度小于100%,水就会不断汽化。汽化需要吸收热量，使水温下降。空气通过对流传热将热量传给循环水，所以气体温度也会下降。当水经充分循环后，水温将维持恒定，由于它与空气充分接触，空气中水汽达到饱和，水和空气的温度也相同，空气与水之间在热量传递和质量传递两方面均达平衡。此平衡系统的温度，称为绝热饱和温度。1

内容无论是比湿度或相对湿度，都无法直接测量。为了确定湿空气的成分，就需要采用一些间接测量的方法，其中的一种方法叫做绝热饱和过程方法。未饱和湿空气稳定地流过一个内部储有水的长通道。假如此通道足够长，则出IZl处湿空气就由于水池中水的蒸发而处于饱和状态。出口温度为T，称为绝热饱和温度。2

若取此温度为计算焓的基准温度，空气的焓在上述平衡中保持不变，由空气传给水的热量仍由水汽带回。绝热饱和温度的高低取决于空气的温度（常称干球温度）和湿度。当相对湿度等于100%时,绝热饱和温度就等于干球温度。相对湿度愈小，绝热饱和温度比干球温度降低得愈多。

对于空气和水系统，在数值上湿球温度与绝热饱和温度几乎相等，但两者的物理意义截然不同。湿球温度是少量水同大量流动空气接触，使水达到热量平衡时的温度，但此时水分仍在汽化；空气达到绝热饱和温度时，则水与空气之间在传热和传质两方面均达到了平衡。对于其他系统，如空气和有机液体，这两个温度并不相等。

尽管绝热饱和温度和湿球温度是两个完全不同的概念，但两者均为初始状态下湿空气的温度和湿度的函数。特别对水蒸气一空气系统来说，在数值上两者近似相等，实际中经常利用这一点来简化水蒸气一空气系统的干燥计算。3

计算湿空气的绝热饱和温度可以通过绝热饱和器测定。右图是绝热饱和器的示意图。

它的主体是一绝热良好的容器，内置一多层结构，以保证水和空气有足够的面积和时间相接触。来自容器底部的循环水和补充水经水泵送进容器上部并喷淋而下，未饱和空气则自下而上流过饱和器。水滴从空气中吸收热量变成蒸汽，又加入到空气中。只要水滴和空气接触充分，空气将变为饱和空气流出。这时测得的出口饱和空气的温度即为绝热饱和温度(Tad,s)，补充水的温度则维持与绝热饱和温度相等。由于整个装置是无功而绝热的(维持水循环的泵消耗的功极少，可以忽略)，过程稳定进行时，每流过1kg干空气的能量平衡式为

Had,s=H+H补充水=H+（dad,s-d）/1000×Cp水****Tad,s

显然，相应于一定的湿空气进口状态，绝热饱和温度有完全确定的值，所以说绝热饱和温度是湿空气的状态参数。由于（dad,s-d）/1000通常都较小，特别是当温度较低时，H补充水比起H来常可以忽略，因而Had,s≈H，意即湿空气的绝热饱和过程接近一个焓不变的过程。焓湿图的使用方法中曾说“湿空气在某状态下的湿球温度，可由该状态沿定焓线向右下方与饱和线的交点来确定”，其依据正是Had,s≈H，φad,s=1。

绝热饱和温度的测定比较困难，而经验表明，便于测量的湿球温度与绝热饱和温度非常接近，因此通常都用湿球温度来代替绝热饱和温度，以至人们在说湿球温度时实际上指的是绝热饱和温度，甚至实际上已把湿球温度当作湿空气的状态参数看待了。4