干球溫度、露點(diǎn)溫度和濕球溫度

1、1.干球溫度、露點(diǎn)溫度和濕球溫度drybulbtemperature,dewtemperature,andwet-bulbtemperature摘要：未飽和濕空氣中水蒸汽處于過(guò)熱狀態(tài)；而在飽和空氣中的水蒸汽處于飽和蒸汽狀態(tài)平衡狀態(tài)。未飽和空氣達(dá)到飽和可以經(jīng)歷不同的途徑：在溫度不變的情況下，水分向空氣中蒸發(fā)，增加蒸汽分壓力，而蒸汽分壓力達(dá)到該溫度相應(yīng)的飽和壓力時(shí)，即可達(dá)到飽和空氣狀態(tài)；在保持濕空氣中蒸汽分壓力不變的情況下，降低濕空氣溫度，當(dāng)溫度降到與相應(yīng)的水蒸汽的飽和溫度時(shí)，空氣也達(dá)到飽和狀態(tài)。此時(shí)濕空氣的溫度稱為露點(diǎn)溫度，用符號(hào)表示。露點(diǎn)（或霜點(diǎn)）溫度露點(diǎn)（或霜點(diǎn)）溫度：dewtemperat

2、ure。露點(diǎn)溫度指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時(shí)的溫度。形象地說(shuō)，就是空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r(shí)候的溫度叫露點(diǎn)溫度。露點(diǎn)溫度本是個(gè)溫度值，可為什么用它來(lái)表示濕度呢？這是因?yàn)?，?dāng)空氣中水汽已達(dá)到飽和時(shí)，氣溫與露點(diǎn)溫度相同；當(dāng)水汽未達(dá)到飽和時(shí)，氣溫一定高于露點(diǎn)溫度。所以露點(diǎn)與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度。1.1.1.解釋一在一定的空氣壓力下，逐漸降低空氣的溫度，當(dāng)空氣中所含水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)，開(kāi)始凝結(jié)形成水滴時(shí)的溫度叫做該空氣在空氣壓力下的露點(diǎn)溫度。即當(dāng)溫度降至露點(diǎn)溫度以下，濕空氣中便有水滴析出。降溫法清除濕空氣中的水分，就是利用此原理。1.1.2.解釋二在日常生

3、活中我們可以看到，到夜間空氣溫度降低時(shí)，空氣中的水分會(huì)有一部分析出，形成露水或霜。這說(shuō)明在水蒸氣含量不變的情況下，由于溫度的降低，能夠使空氣中原來(lái)未達(dá)飽和的水蒸氣可變成飽和蒸氣，多余的水分就會(huì)析出。使水蒸氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度就叫作“露點(diǎn)”。測(cè)得露點(diǎn)溫度，就可以從水蒸氣的飽和含量表中查得其水蒸氣含量。由于溫度降低過(guò)程中水蒸氣含量并沒(méi)有改變，因此，測(cè)定露點(diǎn)實(shí)際上就是測(cè)定了空氣中的絕對(duì)濕度。如果露點(diǎn)越低，表示空氣中的水分含量越少。露點(diǎn)可用專用的露點(diǎn)儀測(cè)定。例如，空氣經(jīng)干燥器后的露點(diǎn)為-50C，與-50C對(duì)應(yīng)的飽和水分含量為38.89mg/m3，說(shuō)明空氣中尚含有這些水分。如果露點(diǎn)為-60C，則飽和水分含

4、量為10.68mg/m3。露點(diǎn)越低，說(shuō)明干燥程度越高。1.1.3.解釋三它是指氣體中的水份從未飽和水蒸氣變成飽和水蒸氣的溫度，當(dāng)未飽和水蒸氣變成飽和水蒸氣時(shí)，有極細(xì)的露珠出現(xiàn)，出現(xiàn)露珠時(shí)的溫度叫做“露點(diǎn)”，它表示氣體中的含水量，露點(diǎn)越低，表示氣體中的含水量越少，氣體越干燥。露點(diǎn)和壓力有關(guān)，因此又有大氣壓露點(diǎn)（常壓露點(diǎn)）和壓力下露點(diǎn)之分。大氣壓露點(diǎn)是指在大氣壓力下水份的凝結(jié)溫度，而壓力下露點(diǎn)是指該壓力下的水份凝結(jié)溫度，兩者有換算關(guān)系（可查換算表），如壓力0.7MPa時(shí)壓力露點(diǎn)為5C,貝V相應(yīng)的大氣壓（O.lOIMPa）露點(diǎn)則為-20C。在氣體行業(yè)中，若無(wú)特殊說(shuō)明，所指的露點(diǎn)均為大氣壓露點(diǎn)。干球溫

5、度（drybulbtemperature）暴露于空氣中而又不受太陽(yáng)直接照射的干球溫度表上所讀取的數(shù)值。干球溫度計(jì)溫度是溫度計(jì)空氣測(cè)量的溫度自由地被暴露在空氣，但是被保護(hù)從輻射和濕氣。干球溫度計(jì)溫度是通常被重視當(dāng)氣溫的溫度，并且它是真實(shí)的熱力學(xué)溫度。它是一個(gè)規(guī)則溫度計(jì)測(cè)量的溫度被暴露在氣流。不同于濕球溫度，干球溫度計(jì)溫度在天空中不表明相當(dāng)數(shù)量濕氣。在建筑，當(dāng)設(shè)計(jì)某一氣候的時(shí)，一個(gè)大廈它是重要考慮。Nall稱它其中一“人的舒適和大廈節(jié)能的最重要的氣候可變物。”干球溫度是接觸球體表面空氣的實(shí)際溫度，濕球溫度是球體表面附著有水時(shí)，水份蒸發(fā)帶走熱量后球體的溫度，水的蒸發(fā)量跟空氣的濕度有關(guān)，空氣濕度越大蒸

6、發(fā)量越小，帶走的熱量越少，干濕球溫度差異越??；空氣濕度越小水蒸發(fā)量越大，帶走的熱量也越大，干濕球溫差也就越大，所以可以通過(guò)干濕球溫差的變化規(guī)律來(lái)反映當(dāng)前空氣濕度狀況。濕球溫度wet-bulbtemperature濕球溫度wet-bulbtemperature,也稱熱力學(xué)濕球溫度。濕球溫度是標(biāo)定空氣相對(duì)濕度的一種手段。濕球溫度難以用簡(jiǎn)短的文字給出嚴(yán)謹(jǐn)確切的定義。濕球溫度是標(biāo)定空氣相對(duì)濕度的一種手段,其涵義是,某一狀態(tài)下的空氣,同濕球溫度表的濕潤(rùn)溫包接觸,發(fā)生絕熱熱濕交換,使其達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度。該溫度是用溫包上裹著濕紗布的溫度表，在流速大于2.5m/s且不受直接輻射的空氣中，所測(cè)得的紗布表面溫

7、度，以此作為空氣接近飽和程度的一種度量。周圍空氣的飽和差愈大,濕球溫度表上發(fā)生的蒸發(fā)愈強(qiáng)，而其濕度也就愈低。根據(jù)干、濕球溫度的差值，可以確定空氣的相對(duì)濕度。原理假設(shè)有一個(gè)理想的絕熱加濕器，它的器壁與外界環(huán)境是完全絕熱的。加濕器內(nèi)裝有溫度恒定的純水。若加入加濕器的濕空氣狀態(tài)參數(shù)為，i。濕空氣在絕熱加濕器內(nèi)，在定壓條件下以純水進(jìn)行絕熱加濕。假設(shè)絕熱加濕器足夠長(zhǎng)，空氣與水有足夠的時(shí)間接觸，并且有足夠充分的接觸面積，使空氣在離開(kāi)加濕器時(shí)能夠達(dá)到飽和狀態(tài)，器參數(shù)為，s，s，。這時(shí)，出空氣溫度與水溫相同，水分蒸發(fā)所需要的熱量全部取自空氣，如果在整個(gè)過(guò)程中，不斷地向加濕器水池中補(bǔ)充壓力為，溫度為s的純水，以

8、維持加濕器內(nèi)水量的不變，則世界氣象組織定義s為具有參數(shù)，i的濕空氣的熱力學(xué)濕球溫度，也稱絕熱飽和溫度。公式由于在絕熱加濕過(guò)程中，水分蒸發(fā)所需要的熱量全部是取自空氣，空氣失掉顯熱后，溫度下降，焓值減少，而空氣得到水蒸氣帶來(lái)的汽化液體熱后，總的焓值增加，而且相對(duì)濕度增大到飽和。假定裝置是在穩(wěn)定的均勻的流動(dòng)狀態(tài)下工作的，在流量不變的情況下，由能量平衡公式得：+-X=移相得：-=(ds-)Xts上式說(shuō)明，空氣焓的增加量等于蒸發(fā)水量(即為補(bǔ)充水量)的液體熱。式中，為水的質(zhì)量比熱，=4.19kJ/(kg*K)。上式是一直線方程，所以熱力學(xué)濕球溫度等值線是一直線。在-圖中，如果已知s,可畫(huà)出等溫線交飽和線于

9、b點(diǎn)，由b點(diǎn)可查出s,及s。其終狀態(tài)點(diǎn)b即為已定；如設(shè)初狀態(tài)為a點(diǎn)是=0的干空氣，則二s-cxsxs由此值畫(huà)等焓線與縱坐標(biāo)軸相交，可決定a點(diǎn)，連接ab直線，即是熱力學(xué)濕球溫度線。作用然而，絕熱加濕器并非濕實(shí)用裝置，所以一般都用干濕球溫度計(jì)讀出濕球溫度，以近似代替熱力學(xué)濕球溫度。代替絕熱加濕器的實(shí)用裝置是干濕球溫度計(jì)。這種儀器是由兩支溫度計(jì)或由兩個(gè)其他的溫度敏感元件所組成。其中一支的感溫包裹上脫脂棉紗布，紗布的下端浸入盛有蒸餾水的玻璃小杯中，在毛細(xì)作用下紗布經(jīng)常處于潤(rùn)滑狀態(tài)，將此溫度計(jì)稱為濕球溫計(jì)。使用時(shí)，在熱濕交換達(dá)到平衡，即穩(wěn)定的情況下，所測(cè)得的溫度稱為濕球溫度；另外未包紗布的溫度計(jì)相應(yīng)地稱

10、作干球溫度計(jì)，它所測(cè)得的溫度稱為空氣的干球濕度，也就是實(shí)際的空氣溫度。以后分別用和表示空氣溫度與干球溫度。濕球溫度計(jì)的讀數(shù)，實(shí)際上反映了濕紗布上水的溫度，但是，值得注意的是，并不是任一讀數(shù)都可以是濕球溫度，只有在熱交換達(dá)到平衡，即穩(wěn)定的狀態(tài)下的讀數(shù)才稱為濕球溫度。下面用傳熱傳濕原理來(lái)分析空氣流經(jīng)濕球表面時(shí)所發(fā)生的熱濕交換過(guò)。當(dāng)空氣的相對(duì)的濕度V100%時(shí)，紗布上的水必然產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象，若水的溫度高于空氣的溫度，蒸發(fā)所需的汽化熱必然首先取自水分本身，因此紗布上的水溫下降，濕球溫度計(jì)上的讀數(shù)，隨后讀數(shù)下降。無(wú)論原來(lái)的水溫多高，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，水溫終將降至空氣干球溫度以下，這時(shí)，也就出現(xiàn)了空氣向水面的

11、傳熱，此熱量隨著空氣與水之間的溫差的加大而增加，當(dāng)水溫降到某一數(shù)值時(shí)，空氣向水面的溫差傳熱恰好補(bǔ)償水分蒸發(fā)所吸收的汽化熱。此時(shí)，水溫不再下降，反映在濕球溫度計(jì)上的這一穩(wěn)定的溫度就是空氣的濕球溫度。如果濕球溫度紗布上的最初水溫低于濕球溫度，則空氣向水面的溫差傳熱一方面供給水蒸汽所需要的汽化熱，另一方面，供水溫的升高，隨著水溫的升高，傳熱量的減少，最終仍將達(dá)到溫度傳熱于蒸發(fā)需要的熱相等，水溫才穩(wěn)定并等于空氣濕球溫度。在空氣相當(dāng)濕球溫度不變的情況下，濕紗布上水分蒸發(fā)可以認(rèn)為濕穩(wěn)定的，從而蒸發(fā)所需的熱量也是一定的。當(dāng)空氣相對(duì)濕度較低時(shí)，濕球溫度紗布上的水分蒸發(fā)快，蒸發(fā)需要的熱量多，水溫下降得也較多，因

12、而干，濕球溫度溫差大。反之，如果空氣得相對(duì)濕度高，則干，濕球溫度溫差小。當(dāng)=100%時(shí)，濕紗布上的水分不再蒸發(fā)，干，濕球溫度也就相等了。由此可見(jiàn)，在一定的空氣的狀態(tài)下，干濕球溫度的差值反映了空氣相對(duì)濕度的大小。濕球溫度是指同等焓值空氣狀態(tài)下，空氣中水蒸汽達(dá)到飽和時(shí)的空氣溫度，在空氣焓濕圖上是由空氣狀態(tài)點(diǎn)沿等焓線下降至100%相對(duì)濕度線上，對(duì)應(yīng)點(diǎn)的干球溫度。測(cè)定用濕紗布包扎普通溫度計(jì)的感溫部分，紗布下端浸在水中，以維持感溫部位空氣濕度達(dá)到飽和，在紗布周圍保持一定的空氣流通，使于周圍空氣接近達(dá)到等焓。示數(shù)達(dá)到穩(wěn)定后，此時(shí)溫度計(jì)顯示的讀數(shù)近似認(rèn)為濕球溫度。把水銀溫度計(jì)的水銀球用濕紗布包裹，紗布的一端

13、浸在水中以保持紗布充分潤(rùn)濕。濕紗布中的水分不斷向空氣中蒸發(fā)時(shí)需要吸收熱量，這熱量靠由空氣傳到水銀球來(lái)補(bǔ)充。因此，水銀球的溫度比空氣的溫度低，亦即比沒(méi)有包有濕紗布前為低。此時(shí)測(cè)得的溫度稱為濕球溫度。通過(guò)所測(cè)得的空氣溫度和濕球溫度，便可以計(jì)算出空氣中所含的水蒸氣量。1.4.干濕球溫度對(duì)比通常，相對(duì)濕度可由干濕球溫度計(jì)測(cè)量干、濕球溫度得到。干濕球溫度計(jì)含有兩支普通溫度計(jì)，如圖1。圖1干濕球溫度計(jì)圖2干濕球溫度與相對(duì)濕度關(guān)系其中一支的溫包直接和濕空氣接觸，其測(cè)得溫度稱為干球溫度；另一支的溫包則用保持浸潤(rùn)的濕紗布包著，測(cè)得溫度稱濕球溫度。如果來(lái)流空氣是未飽和的，那么濕紗布表面的水分會(huì)不斷蒸發(fā)，由于水蒸發(fā)

14、時(shí)吸收熱量，從而使貼近紗布的一層空氣溫度降低。隨著與主流空氣建立的溫差，主氣流向紗布傳熱。當(dāng)溫度降低到一定程度時(shí)，傳入紗布的熱量正好等于水蒸發(fā)所需的熱量，這時(shí)溫度維持不變，此時(shí)的溫度就是濕球溫度?？諝獾南鄬?duì)濕度愈小，濕球溫度比干球溫度就低得愈多。如果空氣是飽和的，則由于空氣不能接納更多的蒸汽，故紗布上水不會(huì)蒸發(fā)，這時(shí)濕球溫度和干球溫度是相同的。因此干濕球溫度的差值與相對(duì)濕度存在一定的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)對(duì)露點(diǎn)溫度和濕球溫度的討論，干球溫度、濕球溫度和露點(diǎn)溫度的關(guān)系如下：對(duì)于未飽和空氣1，對(duì)于飽和空氣=1，=應(yīng)該指出，濕球溫度計(jì)的讀數(shù)和掠過(guò)濕球溫度計(jì)的風(fēng)速有一定的關(guān)系，濕球溫度并非熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)。嚴(yán)格的場(chǎng)合應(yīng)用絕熱飽和溫度作為確定濕空氣狀態(tài)的一個(gè)參數(shù)，但絕熱飽和溫度的確定很困難。研究表明，在風(fēng)速超過(guò)2m/s直至40m/s以下的寬廣范圍內(nèi)，濕球溫度計(jì)的讀數(shù)變化很小，故工程上近似用濕球溫度替代絕熱飽和溫度，作為一