Video 9-7 比湿度的确定及湿球温度在线视频

我们下面再来看这个

比湿度的确定及湿球温度

对于湿空气它其中一个非常重要的量

也就是表征它湿空气中

水蒸气多少这样一个量

是比湿度或者是相对湿度

但是这个比湿度或者是相对湿度

它没有办法来直接测量

必须通过间接测量的方法来进行确定

那么我们就来看一下

通过哪些间接的方法来确定它呢

首先是绝热饱和温度法

那首先啥叫绝热饱和温度

我们来看这个示意图

这是一个很长的一个腔体

绝热的一个腔体

然后这个腔体非常长

它的左侧是你入口的未饱和湿空气

我们用状态点1来表示

它的比湿度或者是含湿量

我们d1来表示

然后通入长长的绝热的一个腔体

这个腔体的下半部分是什么呢 是水

然后未饱和湿空气在这水面上

从进口1进来然后沿着流道

一直流流流 流到出口2的这一点

它是一个未饱和的

然后它下面有水

既然未饱和那么它怎么样

就要吸收水蒸气

如果说你这腔体足够的长

那么出口会是怎么样

那出口就是饱和的

那么为了维持

这个水面不变

然后我给它进行

从下面这点我们看了 给它补充水

一直维持它水面不变

那么我加入的水量

是不是就等于我蒸发的水量

或者说你的湿空气吸收的水量

然后我们再来看

我们刚才说了未饱和湿空气

通过这样一个绝热的

长长的一个腔体 然后出口变成2点

那么这个是一个稳定的流动

入口的状态

然后出口的状态

它都是确定的

是不随时间变化的

所以它是一个稳定的流动过程

然后我们现在来看一下

1点我们知道

就是我们未饱和湿空气那个温度

然后那个含湿量或者说那个比湿度

然后我们来看出口2点

2点我们刚才说了

湿空气是一个饱和状态

这点很好理解

那么它的温度应该是怎样的

我们来把1点和2点

画在我们水蒸气的Ts图上

那么入口是未饱和的湿空气

所以它里面的水蒸气

一定是在过热蒸气区 比如说1点

然后它的分压我们用Pv来表示

那么这线就是等压线

未饱和湿空气的

水蒸气分压的等压线我们给它画出来

然后你再看这2点

2点是饱和的

那肯定在饱和气线上面

但是具体在什么位置呢

我们来看它应该在什么位置呢

首先你看它水蒸气分压

水蒸气的分压

比入口的未饱和的湿空气怎么样

一定要高的 为什么要高呢

因为它吸收了水蒸气

水蒸气的摩尔分数增加了

所以它分压一定是高的

然后你再看它这温度呢

我们刚才说了腔体是一个

绝热的 对吧

湿空气进来然后下面有水

然后水分蒸发

水分如果蒸发的话

是不是要吸收热量

那么这热量哪来的

外面没有的

外面是绝热的

也就是跟它是不换热的

那么它吸收的热量一定是来自于什么

来自于这个湿空气

那么也就是说这个出口的温度

一定是比入口的温度要低的

因为这个过程中水分蒸发

要吸收空气的热量使得它的温度降低

那么我们在Ts图上在什么位置

那么是在饱和气线上

而且温度比1点的温度还要低

那么就是在这一点 2这一点

那么2点的温度就叫做

1点的未饱和湿空气的绝热饱和温度

那你咋能通过这个

就可以确定了比湿度或含湿量呢

那么我们对这个过程进行分析

首先是质量守恒 质量守恒都有什么呢

进来的有干空气 有水蒸气

干空气质量守恒

那么进来的是多少出去的还是多少

它没有变化 我们用ma来表示

然后水蒸气的 水蒸气的质量守恒

一个是随着湿空气一起进来的

也就是湿空气中的水蒸气 对吗

然后下面你还加水了

维持液面不变加的水的量

就等于蒸发的量 我们用mf来表示

然后这是两个进的

然后出去呢 出去的是2点的那个

那么也就是说2点的mv2

这是水蒸气的质量守恒

然后我们这水蒸气的量

我们可以利用比湿度乘以干空气的量

它就等于水蒸气的量

所以我们mv1=d1ma

然后mv2=d2ma

然后我们利用这个表达式

就可以把加入水的那个量

mf的表达式给它写出来

它等于mv（d2-d1）

我们再来看热力学第一定律

这是一个稳定流动过程

那么它的热力学第一定律表达式

就应该等于焓的变化量

技术功怎么样 没有的

焓的变化量应该是出口的减入口的

然后出口是什么 出口就是2点

入口有1点还有下面水进来那一个

那么所以应该是大写的h2

也就是湿空气的焓

2点的出口湿空气的焓

减去1点湿空气的焓

然后再减去加入的那个水的量

那么由于你这是绝热的

所以这q是等于0的

我们得把它展开一下

那个大写的H2和H1

实际上它是湿空气的焓

那么湿空气的焓等于

干空气的质量流率乘以干空气的比焓

那么那是焓差

然后你再看这个表达式

左侧等于0 然后右侧有两项

其中的每一项

都有干空气的质量流率ma

那么它的可以消去的 然后消去以后

我们就变成这样一个简化式

我们放在这

然后我们再把湿空气的比焓的表达式

屏幕右侧表示的

带到左侧的表达式里面

h2h1都用这个来表示

当然相应的下标要换一下

然后我们再整理一下

变成这样一个表达式

然后对于这个表达式

我们整理成d1的表达式

d1等于右侧这些项 我们给它放在这

然后你看这左侧是d1

也就是入口的未饱和湿空气的那个

含湿量或者说比湿度

然后右侧这些项

右侧这些项我们看

分子Cp，a是空气的定压比热容

然后t2-t1 t2和t1你是可以测的

然后是d2 d2是什么呢

是出口的饱和湿空气的

含湿量或者说比湿度

那么你如果知道它的温度的话

这个量是不是就可以求呢

我们通过测量压力

大气压还有出入口的温度t1和t2

我们可以得到什么呢

可以得到我们的d2

还有1点水蒸气的焓hv1

还有2点水蒸气的焓hv2

还有下面加入的水的焓

那它就是t2这个温度下的饱和水的焓

那么也就是说通过测量

总的压力通过测量t1和t2

那么我们就可以把d1算出来

这d1是什么

就是你入口的未饱和湿空气的

比湿度或者说含湿量

利用绝热饱和温度法

我们通过测量

湿空气入口的温度

和出口的温度以及大气压

那么我们可以把入口的

未饱和湿空气的比湿度给它算出来

这就是绝热饱和湿度

但是这个太麻烦了

那么长的一个大长长的一个腔体

太麻烦 太复杂了

在我们实际的工程上

我们用什么方法呢

就是我们的干湿球温度法

那么这个视频上我们右侧

是我们干湿球温度计的一个示意图

那么左侧是干球温度计

所谓的干球就是湿空气的温度

然后右侧是一个湿球温度计

湿球温度计你看一下

实际我们生活中有用的

这个它下面测温球那个地方

包着个纱布 这纱布放在一个

下面一个小水槽里头

然后因为虹吸的原理

这纱布表面永远是湿润的

然后空气在流动

这个球的表面空气必须有流动的

一般来说它的风速

是要求大于两米每秒的

然后对于湿球表面上有空气流动

那么对流还有水蒸气的蒸发

当达到稳定平衡的时候

这个纱布的表面也就是湿球的表面

那么它是一个饱和湿空气层在那

那么这个时候湿球所测得的温度

我们把它叫湿球温度

用Tw来表示

这个w就是英文的

wetbal（音）temperature第一个字头w

然后这个湿球温度近似地等于

我们刚才讲过的绝热饱和温度

也就是说用这样一个

非常简单的一个温度计

我们就可以来取代

刚才那个非常长长的腔体

然后测得这个温度

来代替绝热饱和温度 它俩有点偏差

但是这差工程上都可以接受的

那么这样一来

我们再利用刚才第一的计算公式

那就可以来算了 是吧

我们T1用干球温度来测量

然后绝热饱和温度

用湿球温度计来测量

再测一个大气压

然后比湿度就算出来了

这是我们工程甚至科研上

常用的一种方法

那讲了湿球温度

我们前面还讲了相对湿度

那我现在来问你

如果说减小湿空气的相对湿度

那么干球温度与湿球温度的差

也就T1-Tw它是怎么变的

变大还是变小

应该是变大的

为什么变大呢

相对湿度越低

那么你这空气离饱和程度怎么样

就越远

所以它蒸发的水量怎么样 就越大

那么温差怎么样 就越大

当然如果反过来的话

增加湿空气的相对湿度的话

干球温度与湿球温度的差怎么样

那就越小了

那当湿空气是饱和的

也就是相对湿度等于100%的时候

这个干球温度和湿球温度

还有这个温度下的水蒸气分压

所对应的饱和温度有什么关系呢

实际上那个

水蒸气分压所对应的饱和温度是什么

就是露点温度

干球温度 湿球温度 露点温度

对于饱和湿空气有什么关系

它们三个应该是相等的

因为你是饱和的

我们回头再来看一下

我们用这张PPT再清晰地展现一下

这干球温度 湿球温度还有露点温度

它三个之间的关系

干球温度实际上就是湿空气的温度

我们把未饱和湿空气中水蒸气的状态

画在我们水蒸气Ts图上

我们用这1点来表示

那么它的温度就是T

然后它的露点温度是什么呢

是它的水蒸气分压

所对应的饱和温度Td

然后湿球温度呢

湿球温度比露点温度怎么样

要高一点

比干球温度要低一些

所以介于它俩之间

这是对于未饱和湿空气

而对于饱和湿空气

这三个温度有啥关系 那就是相等的

这一定要非常非常清楚

湿空气的这三个温度

相对大小一定要非常清楚

本小节的主要内容

我们一起来总结一下

我们要知道这个

湿空气的比湿度或者是含湿量

常常用什么方法来确定

用干湿球温度法

也就是测干球温度 测湿球温度

再测大气压

然后就可以确定它的含湿量

或者说比湿度

那么对于湿球温度到底它是哪个温度

这个要非常清楚

湿球温度近似地等于绝热饱和温度

那绝热饱和温度又是一个什么温度

这个要知道

特别是第三点

干球温度 湿球温度 露点温度

这三个温度它们的相对大小

对于未饱和湿空气是怎样的

然后对于饱和湿空气又是怎样的

这个要非常非常清楚