大氣參數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

基礎(chǔ)知識(shí)（1）干空氣與水蒸氣的分壓自然界的空氣總含有一些水蒸汽，可稱(chēng)之為濕空氣，即濕空氣可看成干空氣與水蒸氣的混合物。若令P代表大氣壓強(qiáng)，即濕空氣的總壓，Pa和Pw分別代表干空氣及水蒸氣的分壓，則按道爾頓分壓定律有：P=Pa+F^（pa）（2）露點(diǎn)Td和霜點(diǎn)Tf：如果給定的空氣在水汽壓不變的情況下逐漸冷卻，當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí)，空氣的水汽壓達(dá)到了該溫度下的飽和蒸汽壓，當(dāng)空氣進(jìn)一步冷卻時(shí)，如果在空氣中有一個(gè)光潔的平面和“冷凝核心”（如表面上的微粒和缺陷的棱角），水汽就會(huì)在平面上凝結(jié)成露點(diǎn)，此溫度Td稱(chēng)為露點(diǎn)溫度，確切的說(shuō)，應(yīng)為熱力學(xué)露點(diǎn)溫度；當(dāng)空氣的溫度低于0°C時(shí)，水汽在平面上凝結(jié)成霜，該溫度Tf被稱(chēng)為霜點(diǎn)。露點(diǎn)和露點(diǎn)的計(jì)算公式詳見(jiàn)飽和水蒸氣壓公式中的介紹。（3）相對(duì)濕度%RH:相對(duì)濕度是指空氣中水汽的摩爾分?jǐn)?shù)與相同溫度（T）、壓力（P）下純水表面的飽和水汽的摩爾份數(shù)之比，用百分?jǐn)?shù)表示。%RH=芝^xlOO%=—xlOO%\-^WW）式中，e-表示水氣分壓（Pa）；ew-表示飽和水蒸氣壓力（Pa）；相對(duì)濕度越小，就表示是空氣離飽和態(tài)越遠(yuǎn)，尚有吸收更多水蒸氣的能力，即空氣越干燥，吸收水蒸氣能力越強(qiáng)；反之，相對(duì)濕越大吸收水親度越大，吸收水蒸汽能力越弱，即空氣越潮濕。相對(duì)濕度反映了濕空氣中水蒸汽含量接近飽和的程度，故又稱(chēng)飽和度。（4）氣象相對(duì)濕度%RH:氣象相對(duì)濕度的定義同（3）相對(duì)濕度%RH的定義基本相同，只是低于0C時(shí)，相對(duì)濕度仍以過(guò)冷水即液面飽和水汽壓計(jì)算公式來(lái)計(jì)算飽和氣壓值，所以在計(jì)算ew時(shí)我們始終用水面上飽和氣壓值計(jì)算公式來(lái)計(jì)算(低于0°C看成過(guò)冷水)，這點(diǎn)在同標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)濕度是不同的。水氣分壓WVP；就是在總壓下水蒸汽所占的壓力，表示為e,若將濕空氣視作理想二元?dú)怏w混合物，根據(jù)道爾頓分壓定律，引入摩爾分?jǐn)?shù)可得到：w=XWP=P財(cái)r+0.6220式中P為實(shí)際氣體的壓力(包括水汽分壓e與干空氣分壓Pa)，r表濕空氣的混合比。飽和水蒸汽壓力SWVP，即濕空氣處于露點(diǎn)溫度或霜點(diǎn)溫度(飽和狀態(tài)時(shí))時(shí)水蒸氣所占的分壓值?；旌媳萊(W)：濕空氣的混合比R(W)是指濕空氣中所含的水汽質(zhì)量和與它共存的干空氣質(zhì)量的比值。當(dāng)把濕空氣視作理想氣體時(shí)，由理想氣體狀態(tài)方程可以導(dǎo)出如下關(guān)系式:式中，Mw為水的分子量(18.0153)，Ma為干空氣的分子量(28.9635)?；旌媳萊(V)：氣體的濕度除可用質(zhì)量比的形式來(lái)表示之外，也可以用體積比來(lái)表示，即水汽體積與干空氣體積之比。體積混合比：R-即—J

對(duì)于理想狀態(tài)有R程0.6220+r對(duì)于理想狀態(tài)有R程0.6220+r在濕度測(cè)量中體積比還經(jīng)常用水汽的體積和與之共存的干空氣的體積之比(百萬(wàn)分之-)來(lái)表示，即PPM(V)，公式如下：ppmy=—x106式中，P為濕空氣的總壓力；e為濕空氣中的水汽分壓。PPM(W):以“百萬(wàn)分之一”為計(jì)算單位表示的水汽與其共存的干空氣的質(zhì)量之比，公式如下：式中，mw是給定的濕空氣中的水汽質(zhì)量，單位為式中，mw是給定的濕空氣中的水汽質(zhì)量，單位為g；ma是與質(zhì)量為mw的水汽共存的干空氣質(zhì)量，單位為g。比濕：濕空氣中的水汽質(zhì)量與濕空氣的總質(zhì)量之比，表示式為：叫+%當(dāng)把濕空氣視作理想氣體時(shí)，將理想氣體狀態(tài)方程代入上式，可以導(dǎo)出如下關(guān)系式：_0.6220^_rq~P-0.3780e-1+7絕對(duì)濕度：絕對(duì)濕度亦稱(chēng)為水氣濃度和水氣密度，定義為濕空氣中的水汽質(zhì)量與濕空氣的總體積之比，表示為：式中，V是濕空氣的總體積(m3)，pw是絕對(duì)濕度(g/m3)。如果將濕空氣視作理想氣體，可導(dǎo)出如下關(guān)系式:焓H：濕空氣的熱含量是指單位質(zhì)量絕熱干空氣在常壓下，以0°C為基準(zhǔn)的熱焓，用H表示，單位為kJ/kg干空氣：H=Caxt+(Cwx*+2490)xd=(Ca+Cw+2490xd式中：d為空氣的含濕量(kg水蒸氣/kg干空氣)Ca,Cw一絕干空氣與水蒸氣在0?tC的平均定壓比熱，它們是溫度的函數(shù)，在200C以下的干燥范圍內(nèi)可取Ca=1.006,Cw=1.930kJ/kgC；t一空氣的溫度C；2490是水在0C時(shí)的汽化潛熱，kJ/kg。濕球溫度Tw:在壓力為P、溫度為T(mén)條件下，純水一濕空氣體系進(jìn)行絕熱蒸發(fā)，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)濕球所對(duì)應(yīng)的溫度就叫濕球溫度Tw。根據(jù)干濕表公式，空氣的水汽壓e(mb)為：e=et--iw)式中，etw-為濕球溫度tw所對(duì)應(yīng)的純水平液面的飽和水汽壓(mb)；當(dāng)濕球結(jié)冰時(shí)，即為純水平冰面的飽和水汽壓；A一為干濕表系數(shù)(C"(-1))。在濕球球部(柱狀)通風(fēng)速度為3.5m/s條件下，當(dāng)濕球未結(jié)冰時(shí)A=0.667X10"(-3)(°C”(-1))；當(dāng)濕球結(jié)冰時(shí)A=0.588X10"(-3)（。*1））。P一為本站氣壓（mb）；t一為干球溫度（C）；tw一為濕球溫度（C）。（15）增強(qiáng)因子f：由于實(shí)際氣體并非理想氣體，所以實(shí)際氣體混合物并不完全遵守道爾頓分壓定律，具體地說(shuō)，當(dāng)水汽與其臨界溫度以下的其他氣體混合時(shí)和水面或冰面平衡時(shí)的水汽壓力與只存在純水汽的情況不同，一般稱(chēng)作有效飽和壓力e'（有效飽和壓力比只有純水汽時(shí)的飽和壓力要大）。e，=f*e式中，f稱(chēng)為增強(qiáng)因子；e-為氣相純水汽時(shí)的飽和壓力；e'-為相同條件下與其它氣體共存時(shí)的飽和水氣分壓。（16）體積百分比：在標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度下，濕空氣中水汽所占有的體積與其它總體積的百分比，公式如下:體積百分?jǐn)?shù)礦p二對(duì)于理想狀態(tài)有七=事網(wǎng)％=；——狄1°。％（17）重量百分比：濕空氣中所含的水汽質(zhì)量和與它共存的干空氣質(zhì)量的百分比，公式如下：r=墮j100%當(dāng)把濕空氣視作理想氣體時(shí)，由理想氣體狀態(tài)方程可以導(dǎo)出如下關(guān)系式：r=一也x100%=0.622x100%MaP-eP-e（18）干空氣密度：根據(jù)理想氣體方程得干空氣密度公式為：P.=^=（P-P^RH）KR^T）Pa-空氣壓力（Pa）；Psat-對(duì)應(yīng)與空氣溫度t的飽和水蒸氣壓力；Ra-干空氣的氣體常數(shù)，取Ra=287；RH-表相對(duì)濕度。（19）濕空氣密度：由含濕量公式和理想氣體狀態(tài)方程可的：Ra及Rv為干空氣及水蒸氣的氣體常數(shù)，J/kgK;其中，乩二=8314.3/28.9=287.7Rv=R/Mv=8314.3/18=462公式整理，得：皿=(P/2877)x(1-0.3796P^xRH（20）水蒸氣摩爾分?jǐn)?shù):在氣體混合物中，水蒸氣的摩爾分?jǐn)?shù)定義為該水蒸氣的摩爾數(shù)與混合氣體的總摩爾數(shù)之比。對(duì)于視作二元體系的濕空氣來(lái)說(shuō)，水汽的摩爾分?jǐn)?shù)為：f=式中，nw為水汽的摩爾數(shù)，na為干空氣的摩爾數(shù)。當(dāng)濕空氣被看作理想氣體時(shí)，有下列關(guān)系：0.622+r（21）干空氣摩爾分?jǐn)?shù)：在氣體混合物中，干空氣的摩爾分?jǐn)?shù)定義為該干空氣的摩爾數(shù)與混合氣體的總摩爾數(shù)之比。對(duì)于視作二元體系的濕空氣來(lái)說(shuō)，干空氣的摩爾分?jǐn)?shù)為：形卬+七式中，nw為水汽的摩爾數(shù)，na為干空氣的摩爾數(shù)。當(dāng)濕空氣被看作理想氣體時(shí)，有下列關(guān)系：a_0.622+r（22）含濕量：指把每千克干空氣中所含水蒸汽質(zhì)量（g）