空气湿度（水蒸汽压力）的测量与计算

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空气湿度（水蒸汽压力）的测量与计算
一、空气湿度
1、空气湿度的表示方法
（1）绝对湿度——是指单位体积的湿空气中包含的水蒸汽质量（它也是水蒸汽的密度），单位：kg/m³。
（2）相对湿度——指某一体积的湿空气中实际含有的水蒸汽量与同温度下的饱和水蒸汽量之比的百分数（即，绝对湿度与同温度下饱和湿度之比，它也是水蒸汽密度与同温度下饱和水蒸汽密度之比，它也是水蒸汽分压与同温度下饱和水蒸汽分压之比。）。
相对湿度φ可用下式表示：
φ=f/F饱×100%
式中：f——空气中所含的水蒸汽量，即，绝对湿度，kg/m³；
F饱——在同一温度下空气中的饱和水蒸汽量kg/m³。空气中饱和水蒸汽量的大小取决于空气的温度，温度越高F饱越大。
水蒸汽的密度ρv取决于湿空气温度T及其中水蒸汽分压PV，按照理想气体状态方程（一个单位质量的气体压力与体积的乘积再除以绝对温度是一个常数）有：
ρv=1/VV=PV/（Rgv×T）①
式中：1——一个单位质量的气体，kg；VV ——一个单位质量的水蒸汽（或气体，脚标“v”表示该参数为水蒸汽）体积m³；Rgv——是水蒸汽的气体常数。
从上式可见，在一定温度下，湿空气中水蒸汽的分压Pv越高，其绝对湿度越大。但是在一定温度T下，水蒸汽的分压不可能超过其相应的饱和压力Ps，因达到饱和压力时，水蒸汽开始凝结。因此，水蒸汽达到饱和时，湿空气具有该温度下最大的绝对湿度ρs，按式①有：
ρs=Ps/（Rgv×T）
相对湿度值是表示空气干湿程度的一个参数，在一定的温度与压力下，饱和湿度是一个常数，相对湿度φ值越大，空气越潮湿，反之，则越干燥。
相对湿度，也可以说水蒸汽的分压离同温度下饱和水蒸汽分压的程度。因此，常用湿空气的绝对湿度ρv与同温度下饱和空气的绝对湿度ρs的比值来衡量空气的潮湿程度，这个比值称为相对湿度φ，按照式①及②式有：
φ=ρv/ρs=PV/Ps
式中：ρv——水蒸汽的密度，即绝对湿度kg/m³；
ρs——在同温度下饱和水蒸汽的密度，即饱和绝对湿度kg/m³；
PV——水蒸汽分压，Pa；
Ps——在同温度下饱和水蒸汽分压，Pa。
在温度不变的情况下，水分向空气中蒸发，蒸汽的分压力增加（也可以说是绝对湿度增加，或说是水蒸汽的密度增加）。空气中水蒸汽达到饱和时，蒸汽分压就是对应于空气湿度的饱和蒸汽压力Ps。
空气中水汽所产生的压力，也称为水汽压，有时也把水汽压叫做绝对湿度。水汽压取决于空气中的水汽含量，当空气中水汽含量增多，水汽压就相应增大。空气中水汽含量与温度有密切关系，当温度一定时，单位体积空气中所能容纳的水汽含量是有一定限度的。水汽含量达到这个限度，空气便呈饱和状态，这时的空气就称饱和空气。饱和空气中的水汽压称为饱和水汽压，也叫最大水汽压。
二、湿度的测量
湿度的测定的方法主要有重量法、化学法、电阻法、电容法、近红外吸收法、中子法、微波法、射频法、核磁共振法和等湿吸附法。
1、毛发湿度表（计）：利用脱脂人发（或牛的肠衣）具有空气潮湿时伸长，干燥时缩短的特性，制成毛发湿度表。该湿度表比较简单精度不高的。
2、电阻湿度片：利用吸湿膜片随湿度变化，改变其电阻值的原理，制成的测湿计。
3、薄膜湿敏电容：是以高分子聚合物为介质的电容器，因吸收（或释放）水汽而改变电容值的原理制成的测湿计。
4、干湿球
干湿球是最常见的测湿度计，干湿球湿度计据有坚实的理论基础，在测湿法中一直占有重要地位。精密的阿斯曼通风干湿表长期以来作为检定其它湿度计的二等标准。
干湿球湿度计由两支规格完全相同的温度计组成，一支称为干球温度计，其温泡暴露在空气中，用以测量环境温度；另一支称为湿球温度计，其温泡用特制的纱布包裹起来，并设法使纱布保持湿润，纱布中的水分不断向周围空气中蒸发，并带走热量，使湿球温度下降。水分蒸发速率与周围空气含水量有关，空气湿度越低，水分蒸发率越快，导致湿球温度越低，通过测量干球温度和湿球温度之差来确定空气湿度。
5、露点仪
露点法是一种古老的湿度测量方法，它已有一百多年的历史了。随着科学技术的发展露点技术臻于完善，高精度的露点仪在一般湿度范围的测量准确度可达±℃露点温度。
露点仪建立在可靠的理论基础之上，具有准确度高，测量范围宽的特点，其准确度仅次于重量法湿度计。
露点湿度计的原理
若将一个光洁的金属表面放到相对湿度低于100%的空气中，并使之冷却，当温度降到某一数值时，靠近该表面的的相对湿度达到100%，这时将有露在表面上声成。
该原理可以叙述为：当一定体积的湿空气在恒定的总压力下被均匀降温，直到空气中的水汽达到饱和状态，该状态叫做露点。
在冷却的过程中，气体和水汽的分压保持不变（因为水汽的绝对湿度没变），如果空气的温度是Ta，露点生成的温度为Td，则湿空气的相对湿度可以通过下式算出：
φ=[（在露点温度Td时饱和水汽压）]/ [（在原来温度Ta时饱和水汽压）]×100%
三、饱和水蒸汽压力的计算公式
饱和是一种动态平衡状态，在该状态下气相中水汽浓度或密度保持恒定。在整个湿度的换算过程中，对饱和水蒸汽压力公式的选取尤为重要。计算饱和湿度的公式有很多，有的很繁杂，适应的环境各异。
下面是一个什么“Michell”公司计算饱和水蒸汽压的简化公式。主要是为了适应大多数工程实践需要，特别是利用计算机、微处理器编程需要，总结了一组简化水汽压公式。
简化公式如下（饱和水蒸汽压力的单位：Pa）：
在水面上：
饱和水蒸气压力Psat的计算公式：
Psat=e[Ln611.12+(17.62×空气温度)/(243.12+空气温度)]
式中：e——自然对数的底，2.71828；
Ln——自然对数符号。
其中温度范围是：－45℃～＋60℃；不确定度小于±0.6%；置信度在95%。还有什么在冰面上的计算公式。