比湿度

科普中国-科学百科 2018-02-19

  比湿度又称含湿量,是对空气中整体湿气含量的一个测量标准,即每千克干空气中所含水蒸气的数量。

  湿空气与干空气

  湿空气是指含有水蒸气的空气,完全不含水蒸气的空气称为干空气。干空气的组元和成分通常是一定的,可以当作一种“单一空气”。

  自然界中江河湖海里的水要蒸发汽化,因此大气中总是含有一些水蒸气。一般情况下,大气中水蒸气的含量及变化都较小,可近似作为干空气来计算。但某些场合如烘干装置、采暖通风、室内调温调湿以及冷却塔等设备中用作工质的湿空气,其水蒸气含量的多少具有特殊作用。

  湿空气是干空气和水蒸气的混合物。烘干、采暖、空调、冷却塔等工程中通常都是采用环境大气,其水蒸气的分压力很低(0.003-0.004MPa),一般处于过热状态,因此大气中的水蒸气可以作为理想气体计算。湿空气为理想气体混合物。

  在某一温度下,湿空气中水蒸气分压力的大小固然反映了水蒸气含量的多少,但为方便湿空气热力过程的分析计算,引入反映湿空气成分的参数:相对湿度和含湿量。含湿量也称为比湿度。

  相对湿度

  湿空气中水蒸气的分压力,与同一温度、同样总压力的饱和湿空气中水蒸汽分压力的比值,称为相对湿度,以表示,则

  

  值介于0和1之间。越小表示湿空气离饱和湿空气越远,即空气越干燥,吸取水蒸气能力越强,当时即为干空气;反之,越大越潮湿,吸取水蒸气的能力越差,当时,,即为饱和湿空气。所以,不论温度如何,的大小直接反映了湿空气的吸湿能力。同时,它也反映出湿空气中水蒸气含量接近饱和程度,故又称饱和度。

  在某些场合,如作为干燥介质的湿空气,被加热到相当高的温度,这时的可能大于总压力。实际上,湿空气中水蒸气的分压力至多等于总压力,所以这时定义为:

  

  此时,必须满足,上式才有效。

  比湿度的基本概念

  在某一温度下,湿空气中水蒸气分压力的大小固然反映了水蒸气含量的多少,但为方便湿空气热力过程的分析计算,引入反映湿空气成分的参数:含湿量。也称为比湿度。

  以湿空气为工作介质的某些过程,如干燥、吸湿等过程中,干空气作为载热体或载湿体,它的质量或质量流量是恒定的,发生变化的只是湿空气中水蒸气的质量。因此,湿空气的一些状态参数,如湿空气的比湿度、焓、气体常数、比体积、比热容等,都是以单位质量的干空气为基准的。这样可方便计算。定义1kg干空气所带有的水蒸气的质量为比湿度,以 表示,则

  

  式中:分别为湿空气中水蒸气和干空气的物质的量,mol;分别为水蒸气和干空气的摩尔质量,kg/mol,kg/mol。由分压定律可知,理想气体混合物中各组元的摩尔数之比等于分压力之比,且,所以

  

  可见,总压力一定时,湿空气的比湿度只取决于水蒸气的分压力,并且随着的升降而增减,即

  

  若引入相对湿度公式

  

  因,所以压力一定时比湿度取决于,即

  

  所以,式一起,给出了在总压力和温度一定时,湿空气的状态参数之间的关系。1

  本词条内容贡献者为:

  陈红 - 副教授 - 西南大学

责任编辑:科普云

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