(描述濕空氣的參數(shù)(一))
摘要:濕空氣中包含的水蒸氣量和它所處的狀態(tài)是許多工業(yè)過程和濕空氣計算中通常關(guān)心的問題。為此,除一般描述混合物的參數(shù)以外,還引入了一些新的描述濕空氣的參數(shù)和概念。在表示各種參數(shù)的符號中,腳標(biāo)“v”表示該參數(shù)屬于水蒸氣,“a”表示屬于干空氣,“s”表示是水蒸氣的飽和參數(shù),不加腳標(biāo)的量表示屬于整個濕空氣。
圖(7-1)濕空氣中的蒸汽狀態(tài)
絕對濕度pv及飽和空氣:濕空氣的絕對濕度是指單位體積的濕空氣中包含的水蒸氣質(zhì)量,它也就是水蒸氣的密度pv。pv確定于濕空氣溫度T及其中的水蒸氣分壓力pv。根據(jù)第一個假定,按照理想氣體狀態(tài)方程,有
(7-21)
式中Rg,v是水蒸氣的氣體常數(shù)。從上式可見,在一定溫度下,濕空氣中水蒸氣的分壓力愈高,其絕對濕度愈大。但是,在一定溫度下水蒸氣的分壓力不可能超過其相應(yīng)的飽和壓力ps,因達(dá)到飽和壓力時,水蒸氣開始凝結(jié)。因此,水蒸氣達(dá)到飽和時,濕空氣具有該溫度下最大的絕對濕度ps。這時的濕空氣稱為飽和空氣。按式(7-21)有
(7-22)
濕空氣在未達(dá)飽和時,其中水蒸氣的分壓力pv總是小于飽和壓力ps,水蒸氣處于過熱狀態(tài)。
相對濕度:空氣的潮濕程度對人體感覺和健康的影響,對設(shè)備的影響,以及對工業(yè)過程的影響,主要取決于空氣距離飽和的程度。因此,常用濕空氣的絕對濕度pv與同溫度下飽和空氣的絕對濕度ps的比值來衡量空氣的潮濕程度。這個比值稱為相對濕度,用符號表示。按照式(7-21)及(7-22)有
(7-23)
相對濕度的數(shù)值在0~100%的范圍內(nèi)。相對濕度愈小,表示空氣中的水蒸氣距離飽和狀態(tài)愈遠(yuǎn),空氣吸收水分的能力愈大,即愈干燥;相對濕度愈大,表示空氣中水蒸氣距離飽和狀態(tài)愈近,空氣吸收水分的能力愈小,即空氣愈潮濕。飽和空氣的相對濕度為100%,除非提高空氣的溫度,否則它不能再吸收水分。
飽和蒸汽壓ps和露點溫度Td:未飽和空氣中的水蒸氣處于過熱狀態(tài),如圖7-1中的狀態(tài)1,而飽和空氣中的水蒸氣處于飽和蒸汽狀態(tài),即處于圖中的上界線上。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),蒸汽的分壓力增加,可以達(dá)到飽和空氣狀態(tài),如圖中定溫過程1-s所示。達(dá)到飽和時,蒸汽分壓力就是對應(yīng)于空氣溫度的飽和蒸汽壓力ps。另外,在保持濕空氣中蒸汽分壓力pv不變的情況下,降低濕空氣溫度,也可達(dá)到飽和空氣狀態(tài),如圖中定壓過程1-d所示。這樣達(dá)到的飽和狀態(tài)d稱為濕空氣的露點,露點所處的溫度是對應(yīng)于蒸汽分壓力pv的飽和溫度,稱為濕空氣的露點溫度,用符號Td表示。