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露点仪与湿度计的科普知识

1、概述

湿度,它是指气体(或空气)中水蒸气的含量。空气中液态或固态的水不算在湿度中。不含水蒸气的空气被称为干空气。由于大气中的水蒸气可以占空气体积的0%4%,一般在列出空气中各种气体的成分的时候是指这些成分在干空气中所占的成分。

武汉约克仪器公司一家代理的美国迪克森公司的温湿度记录仪,正是测量空气和气体的温度和湿度的仪器,可测量环境、试验场、试验箱、过程气体的温度和湿度。

空气(或气体,以下同)的温度越高,它容纳水蒸气的能力就越高。虽然水蒸气可以与空气中的部分成分(比如悬浮的灰尘中的盐)进行化学反应,或者被多孔的粒子吸收,但这些过程或反应所占的比例非常小,相反的大多数水蒸气可以溶解在空气中。干空气一般可以看作一种理想气体,但随着其中水汽成分的增高它的理想性越来越低。这时只有使用范德华方程才能描写它的性能。

理论上“空气中的水蒸气饱和”这个说法是不正确的,因为空气中的水蒸气的饱和度与空气的成分本身无关,而只与水蒸气的温度有关。在同一温度下真空中的水蒸气的饱和度与空气中的水蒸气的饱和度实际上是一样高的。但出于简化一般人们(甚至在科学界)使用“空气中溶解的水蒸气”或“空气中的水蒸气饱和”这样的词句。在这篇文章中我们也使用这些常用的词句。

假如饱和的空气的温度降低到露点以下和空气中有凝结核(比如雾剂)的话(在自然界一般总有凝结核存在),空气中的水就会凝结。云、窗户玻璃和其它冷的表面上的凝结水、露和雾、人在冷空气中哈出的汽等等许多现象就是这样形成的。偶尔(或在实验室中人工造成的)水蒸气可以在露点以下也不凝结。这个现象叫做过饱和。

空气中水蒸气的溶解量随温度不同而变化。一立方米空气可以在10摄氏度下溶解9.41克水,在30摄氏度下溶解30.38克水。温度越高,空气中水蒸气的溶解量越大。

 

2、测量

湿度测量的历史:湿度和温度很久以前就与生活存在着密切的关系,但用数量来进行表示较为困难。湿度计测的历史可以追溯到中国的天秤型(公元前179)为*早的湿度计测。(温度计测可追溯到记载的希腊时代的温度计)

在计量法中规定,湿度定义为“物象状态的量”。多个物理量被用来表示空气(或气体)的湿度。下面列出*常用的几个:

1)蒸汽压

2)优良湿度

3)相对湿度

4)比湿

5)露点

用来测量湿度的仪器叫做湿度计,如TH300TM320等。有的湿度计能同时测量气体温度,故称为温湿度计。用来测量露点的仪器叫做露点仪,如XPDMSADP等,或者微水仪。关于测量设备的原理和使用方法以及选型注意事项等详细资料电子版可向重庆约克仪器公司免费索要

 

1)优良湿度

优良湿度是一定体积的空气(或气体)中含有的水蒸气的质量,一般其单位是克/立方米(g/m3)。优良湿度的*大限度是饱和状态下的*高湿度。优良湿度只有与温度一起才有意义,因为空气中能够含有的湿度的量随温度而变化,在不同的高度(即气体压力)中优良湿度也不同,因为随着高度的变化空气的体积变化。但优良湿度越靠近*高湿度,它随高度的变化就越小。

下面是计算优良湿度的公式:

ρw =e/(Rw×T) = m/V

其中的符号分别是:

e蒸汽压,单位是帕斯卡

Rw 水的气体常数=461.52J/(kg K)

T温度,单位是开尔文

m在空气中溶解的水的质量,单位是克

V空气的体积,单位是立方米

 

2)相对湿度(RH)

相对湿度(RH)是优良湿度与*高湿度(或称饱和湿度)之间的比,它的值显示水蒸气的饱和度有多高。相对湿度为100%的空气是饱和的空气。相对湿度是50%的空气含有达到同温度的空气的饱和点的一半的水蒸气。相对湿度超过100%的空气中的水蒸气一般凝结出来。随着温度的增高,空气中可以含的水就越多。也就是说,在同样多的水蒸气的情况下,温度降低,相对湿度就会升高;温度升高,相对湿度就会下降低。因此在提供相对湿度的同时也必须提供温度的数据。通过*高湿度和温度也可以计算出露点。

武汉约克仪器公司一家代理的美国迪克森公司的温湿度记录仪可满足测量空气和气体的温度和湿度的要求。

以下是计算相对湿度的公式:

Φ= ρww,max×100% = e / E×100% = s /S×100%

其中的符号分别是:

ρw优良湿度,单位是克/立方米

ρw,max*高湿度,单位是克/立方米

e蒸汽压,单位是帕斯卡

E饱和蒸汽压,单位是帕斯卡

s比湿,单位是克/千克

S*高比湿,单位是克/千克

3)露点

露点(Dewpoint,简称DP)或露点温度,是在固定气压之下,气体中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。在这温度时,凝结的水飘浮在气体中称为雾、而沾在固体表面上时则称为露,因而得名露点。

重庆约克仪器公司总代理的美国森特(XENTAUR)公司和英国肖氏(SHAW)公司的露点仪产品,即是测量压缩空气、氢气、氮气等气体的露点值。

露点测量原理等详细资料电子版可向重庆约克仪器公司免费索要

当露点降到冰点以下时,此时从气体中析出的水汽并不会结成液态水,而是直接凝固成固态的水,微细的冰粒沾在其他物体的表面上型成霜,这时的露点亦会被称为霜点(Frost Point)。

露点与另一个常用湿度指标相对湿度有所关联。相度湿度越高,露点会越接近气温;当相对湿度达到100%时,露点与气温相等。当露点不变时,相度湿度与气温成反比。

透过露点就可以知道出气体中的水汽含量,因而露点是一项优良湿度的指标。因而在天气图上,一般都以露点来表示气象站的湿度。

气体中的水汽增减与其他气体无关。当温度到达露点时,不论其他气体存在与否,露也会开始形成。露点也就是水汽分压的单调函数。

露点亦会被看作气体干燥性能以及含水量大小的指标特征,因此,对空分、压缩空气等领域工程师而言,露点是一项重要数据。

武汉约克仪器公司总代理的美国和英国公司生产的便携式露点仪和在线式露点仪,可满足测试要求。

3、人类对高露点时的反应

在高露点时,一般人都会感到不适。由于高露点时气温一般都会较高、而导致人体出汗;而高露度有时亦伴随着高相对湿度、汗水挥发受阻,从而使人体过热而感到不适。

另一方面,低露点时气温或者相对湿度会较低,任何一项都可令人体有效地散热,因而比较舒服。

在内陆居住的人一般都会在露点到达15℃至20℃时开始感到不适;而当露点越过21℃时更会感到闷热。

有纪录以来*高的露点是35℃,于200378日下午三时在沙特阿拉伯宰赫兰所录得。当时的气温为42.2℃,使得酷热指数高达77.7℃。

 

4、意义和用途

空气湿度和气体露点在许多方面有重要的用途。

【气象学和水文学】

下雨的时候,空气湿度是非常高的在气象学和水文学中湿度是决定蒸发和蒸腾的重要数据。它对不同的气候区的产生起决定性的作用。大气中的水蒸气在水循环过程中也是必不可少的。通过水蒸气水可以很快地在地球表面运动。水在大气中形成降水、云和其它现象,它们决定了地球的气象和气候。

而在天气预报中,更常用到相对湿度。它反映了降雨、有雾的可能性。在炎热的天气之下,高的相对湿度会让人类(和其他动物)感到更热,因为这妨碍了汗水的挥发。人类可以从而制定出热湿指数。

【医学】

在医学上空气的湿度与呼吸之间的关系非常紧密。在一定的湿度下氧气比较容易通过肺泡进入血液。一般人在45-55%的相对湿度下感觉*舒适。过热而不通风的房间里的相对湿度一般比较低,这可能对皮肤不佳和对粘膜有刺激作用。湿度过高影响人调节体温的排汗功能,人会感到闷热。总的来说人在高温但低湿度的情况下(比如沙漠)比在温度不太高但湿度很高的情况下(比如雨林)的感觉要好。在通过呼吸进行麻醉时麻醉气体的湿度是非常关键的。医学上使用的麻醉气体一般是在无水的情况下存放的,假如在使用时不添加湿度的话会在人的肺中导致蒸发和失水。

【生物学】

在生物学中,尤其是在生态学中空气湿度是一个非常关键的量。它决定一个生态系统的组成。在植物的叶面上气孔的开关和植物的呼吸。有些动物比如蜗牛只有在它们的皮肤有一定湿度的情况下才能吸收氧气。

【储藏和生产】

在存放水果的仓库里湿度决定水果的成熟。在存放金属的仓库里湿度过高可能导致腐蚀。其它许多货物比如化学药剂、烟、酒、香肠、木、艺术品、集成电路等等也必须在一定的湿度或在湿度为零的条件下存放。因此在许多仓库、博物馆、图书馆、计算机中心和一定的工厂(比如微电子工业、半导体、多晶硅)中都有空调装置来控制室内的湿度。此时可采用武汉约克仪器公司无线发射和数据采集的温湿度记录系统。

【农业和林业】

雾气弥漫的森林湿度过低可以在农业上导致土壤和植物失水和减产。

在林业和林木工业中湿度也是一个非常关键的量。在锯木厂人们往往向堆积在那里的木头浇水。木头本身有它自己的湿度,在空气中它的湿度逐渐与空气的周围湿度靠近。这个木头内的湿度的变化会导致木头的体积的变化,这对林木工业来说是非常关键的。

一般木头在存放时要让空气可以直接与它的各个方向接触,这样来避免木头变形或发霉。在铺地板时*好先让地板的木头在房屋内搁置一两天,来让它与房屋内的湿度一样,否则的话地板的木头可能会在铺设后伸张或收缩。粮食和食品的温湿度测试仪器,武汉约克仪器公司一家代理的美国迪克森公司的温湿度计可满足测量要求。

【建筑】

在建筑物理中露点是一个非常重要的量。假如一座建筑内的温度不一样的话,那么从高温部分流入低温部分的潮湿的空气中的水就可能凝结。在这些地方可能会发霉,在建筑设计时必须考虑到这样的现象。此外相对湿度是衡量建筑室内热环境的一个重要指标,建筑物理把在人体的主观热感觉处于中性时,风速不大于0.15m/s,相对湿度为50%定为*舒适的热环境,这也是室内热环境设计的一个基准。

【工业】

武汉约克仪器公司总代理的美国和英国公司生产的露点仪可应用于检测空气、氢气、氧气、天然气、氦气、氮气、煤气、氩气、二氧化碳、乙二醇和SF6等工业气体。可应用于以下行业:

一、净化行业、干燥行业

二、电力行业、氢冷机组、六氟化硫绝缘气

三、石化行业、检测各种工业气体的水分

四、纺织行业、PET切片的水分、检测干燥气

五、通讯行业、清洁波导管

六、电子行业、高精密的电子线路和半导体设计、密封舱环境

七、天然气行业、离岸和在岸检测、汽化、天然气的干燥

八、核工业部门、上等气冷核反应堆

 

有关湿度的名词有:

湿度(humidity)、

优良湿度(Absolutehumidity)

相对湿度(Relativehumidity)、

饱和水蒸气压(Saturation Vapor Pressure)、

露点(DewPoint)、

不快指数"THI"(temperature humidity index)

实效温度(EffectiveTemperature

等价温度(Equivalent-Warmth

混合比"X"humiditymixing ratio)

空气线图

比湿"S"Specifichumidity

比较湿度"φ"percentagehumidity)、

摩尔比(molarhumidity"λ"

饱差(saturationdeficit

标准温湿度状态(JIS-8703

湿球温度(Wet-bulbtemperature"tw"

干球温度(Dry-bulbtemperature"td"

断热饱和温度(Adiabatic Saturation temperature"ts"

水分活性(wateractivity"Aw"

显热"kcal/kg'"

潜热"kcal/kg'"

热函

热水分比"μ"

雾气

含雪空气

比重量"γ"

比容积

比热"Cp"

显热比(Sensibleheat factor"SHF"

实效湿度(Effectivehumidity"E"

(露点仪,温湿度计,优良湿度,微水仪,干燥,空分设备,净化,相对湿度,压缩空气)

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