濕度手冊機械應用公司（MAC）美國俄亥俄州44870SANDUSKY鎮(zhèn)TIFFIN街道3410號亞太區(qū)總代理北京朗潤達科貿有限公司聯系電話6444993820415010280636目錄緒論2相對濕度2部分壓力3飽和壓力3絕對濕度單位5體積濕度百分比MV5百萬分率5濕度率6比濕度6露點6絕對濕度單位對比8表1濕度單位換算表10緒論我們在機械應用公司多年的時間，使我們有機會探討了許多濕度測量設備的需求用戶和潛在用戶的多種不同濕度測量和控制應用。從這些用戶中我們發(fā)現他們中只有很少一部分能夠真正理解這個較為專業(yè)的工程領域。存在的問題大概如下一、諸如濕度、潮氣、水蒸氣、露點、水汽、霧、液化等詞語用于日常談話中，它們的一般意思可以被理解。然而，當這些詞被科學家或工程師們使用時，就具有了更明確的的含義，而這些含義很容易被那些不使用它們的科學含義的人所誤解。就下面這句話舉個例子“水燒開了。我看到蒸汽從壺里冒了出來。”那些做專業(yè)蒸汽工作的人知道蒸汽是不可見的，那些看到的從壺上面冒出來的云氣實際上是水蒸汽在空氣中遇冷液化后形成的小水滴與壺上方空氣混合而形成的。二、有很多種方式來描述溶解入空氣或其它氣體中的濕氣的量。相對濕度，比濕度，濕度率，露點，體積百分比，百萬分率，都被用作來表達混合在其它氣體中的水蒸氣的量。相對濕度因為在天氣關注問題中的日常使用，使得我們對相對濕度比較熟悉。相對濕度通常被簡寫成“RH”，表示的百分值是從零到100。RH是指在100以下時空氣中所含有的水汽的量與同樣條件下空氣可以含有的最大水汽量的百分比。然而，空氣中所能含有的最大水汽量是由空氣的溫度決定的。下圖顯示了在指定溫度下空氣所能含有的最大水汽量。圖1空氣所能含有的最大水汽量與溫度的關系曲線由圖可見溫度越高（小于100前），空氣中所能含有的最大水汽量也越大。大于100后，空氣可能全部都由水汽組成，體積濕度百分比可以達到100。在我們給出RH的技術定義前，首先來解釋下用于定義中的術語。部分壓力我們將一個空的廣口瓶的蓋子擰緊。廣口瓶中的氣體和廣口瓶外的室內空氣一致，為了方便起見假設瓶中的氣體成分為20的氧氣和80的氮氣。廣口瓶中的壓力與外界環(huán)境相同都為147PSI。廣口瓶內部的壓力由氧氣分子和氮氣分子互相反彈和撞擊內壁導致。如果我們能從光口瓶中把氧氣移除那么廣口瓶的內壁受到氣體分子撞擊的次數將相應減小。廣口瓶內部的壓力也就相應減小，它只由氮氣分子所造成。這樣瓶中僅由氮氣分子所產生的壓力應該為147PSI的80即1176PSI。如果我們把氧氣留在瓶中把氮氣移除的話那么瓶內部的壓力變?yōu)榱?47PSI的20為294PSI。氣體的部分壓力是是指單獨由此氣體所產生的壓力。PO氧氣的部分壓力294PSIPN氮氣的部分壓力1176PSIPT總壓力POPN147PSI如果我們把廣口瓶拿到海拔10000英尺的高山上去然后密封它的話，總壓力只有101PSI。PO202PSI，PN808PSI，PT101PSI飽和壓力（PS）水蒸氣的飽和壓力（PS）是指在相對濕度100的時候的水蒸氣的部分壓力。100的相對濕度就是水的氣液變化的平衡點（相點），也就是水蒸發(fā)成水蒸汽和水蒸氣液化成水的那個點。因為在一個大氣壓下水的沸點是100，所以飽和壓力PS在溫度高于100的時候肯定是高于一個大氣壓的。在121時候要保持100的相對濕度就需要壓力接近30PSI或兩倍的大氣壓。圖2顯示了水蒸氣的飽和壓力隨溫度的變化（10到288）。圖2水蒸氣的飽和壓力隨溫度的變化如圖可以看出，在100以上飽和壓力激增，這就是在普通大氣壓下超過100后RH無法達到100的原因。RH（相對濕度）的物理定義由下式描述RHPW/PS100PW是空氣中水蒸氣的部分壓力，PS是飽和壓力。高于100時100的絕對濕度時PW等于一個大氣壓，但是PS，飽和壓力卻隨著溫度升高而迅速增長。圖3指出不同溫度下最大的RH情況。值得注意的是，正如圖1所示的，當低于100時，RH可能達到100，盡管此時空氣中的體積濕度百分比不小于100；而高于100時就算某氣體全部由水蒸汽組成（體積濕度百分比為100），RH仍然低于100。圖3不同溫度下最大的RH情況在2045時RH所能達到的最大值為59，而在371（700）時能夠達到的最F大值為048。雖有有的儀器可以測量高于2045時候的RH，由圖1和圖3也可以看出，在高于100時候，RH對于指示濕度等級來說就是一個無價值的甚至是令人產生誤解的單位了。一個1精度的相對濕度測試儀，在2045時候的體積濕度百分比精度就是59份中的1份即17的精度。在室溫環(huán)境下的相對濕度單位也給了我們一些驚異的數值。假設我們所在的房間的溫度為156，這時的相對濕度為50，在這種條件下空氣中水蒸氣體積濕度百分比為087。如果我們打開電熱器把室溫加熱到222，相對濕度便會降到33而這時的空氣中水蒸氣體積濕度百分比仍為087。借助于這個例子我們了解到了相對濕度與絕對濕度的不同點。相對濕度是隨著溫度的改變而改變的，而體積濕度百分比是不會受到溫度的影響的，當大氣中所含水蒸氣增加或減少時它才變化。在我們周圍的大氣是混合氣體，完全干燥狀態(tài)下它的成分如下氮氣78084氧氣20948氬氣0934二氧化碳00314氖氣000182氪氣0000524甲烷000015氫氣000005其它微量氣體0000056因為很少有完全干燥的空氣，所以上面的成分百分比會受到大氣中混有的水汽的影響。正如我們已經陳述的，50RH在60時對應為087的體積濕度百分比。50RH95對應為28的體積濕度百分比。100RH95的相對絕對濕度值為56。在一個氣體燃燒爐中的氣體情況和我們身邊的氣體截然不同，大部分的氧氣用來供給燃料燃燒。燃料中的碳燃燒生成了二氧化碳，燃料中的氫則燃燒生成了水蒸汽，如果燃料為甲烷，氣體是干燥的（0的水含量），那爐中的氣體將變?yōu)榈獨?3水蒸氣18二氧化碳9在高溫的爐體內，即使體積濕度百分比為18，相對濕度的值也會接近為零。當室外下雨或者下雪時相對濕度將接近100。因為當RH小于100時從雪中或者雨中的水便會蒸發(fā)來補充。當室外正在下雪并且溫度為12時，雖然相對濕度接近100，但是濕度百分比只有02。如果這時我們把外面的空氣帶一部分回來加熱到22，相對濕度將會降低到759，而如果我們所做的只是加熱的話，那么濕度百分比依然保持為02。其它絕對濕度單位在先前的例子中我們知道了體積濕度百分比是一種絕對濕度單位，其不隨溫度的改變而改變，這里還有一些其他的絕對濕度單位體積濕度百分比，MV百萬分率，PPM濕度率（英鎊水/英鎊干燥空氣），W比濕度（英鎊水/英鎊混合氣體），Q露點溫度，TD體積濕度百分比至少有兩種方法可以定義體積濕度百分比。MV單位體積水分子數/單位體積分子總數MVPW/PT其中PW水蒸氣造成的部分壓力PT總壓力（通常為大氣壓）百萬分率百萬分率是另一種表示體積濕度百分比的方法。一百萬的百萬分率相當于100。這個單位通常用來表示體積濕度百分比非常低的值。100PPM等于001體積濕度百分比。百萬分率有時用質量來代替體積來表示。因為水氣在空氣中的比重為622。001的體積濕度百分比等于用質量表示的622PPM濕度率濕度率有時候也稱為濕度容量和混合率，它是單位質量干燥空氣中混合的水蒸氣的質量。如果體積濕度百分比知道，那么可以計算出濕度率W濕度率W0622MV/（100MV）這個等式只有在大氣為通常混合氣體的時候才成立。當用于燃燒爐煙道產生的不同類型的混合氣體時，因子0622就必須變了。這個因子是水分子的分子量（18015）與混合氣體平均分子量（通?？諝庵袨?8965）的比值。18015/28/9650622注意體積濕度百分比的值完全和混合氣體中其它氣體的分子質量無關，即使在鍋爐和烤箱中也是如此。比濕度比濕度是水蒸氣的質量和干燥空氣加上其中水蒸汽的總質量的比值。如果體積濕度百分比知道，那么可以計算出比濕度Q。比濕度Q0622MV/（100MV）0622MV公式中0622的因子是相對于通?？諝獾?。如果是不同的平均氣體分子量時要對這個系數進行修正。露點在我們先前舉的例子中我們知道當空氣被冷卻到低于100時相對濕度便會上升。露點就是當相對濕度達到100時的溫度。RH不能超過100，所以如果繼續(xù)降低空氣的溫度將會出現液化現象。這就是露珠的由來，也是為什么裝冰水的杯子的外壁上會變潮濕，為什么在高空的飛機飛過后會留下一條凝結后產生的痕跡的原因。如果露點溫度小于0，下雨就變成了下雪，結霜代替了結露。在低于0的時候，露點有時也被叫成霜點?？諝庵兴魵獾臐舛群吐饵c溫度有直接的關系。其也適合于空氣中的其它氣體。如果我們可以將空氣溫度降到很低，二氧化碳就會凝結成為二氧化碳雪。通過測量二氧化碳凝結時的溫度我們就可以推算出空氣中含有二氧化碳的濃度了。同樣的，我們還可以確定出空氣中氮氣和氧氣的濃度值。得到某個氣體的濃度值我們必須要能夠將溫度降低到這種氣體的凝結點也就是露點，使其能夠液化成液態(tài)；或者達到其霜點，使其能凝華成固態(tài)。下面是在一個大氣壓下空氣中主要氣體成分的沸點水蒸氣H2O100二氧化碳CO2778氧氣O21828氮氣N21961這些溫度也是百分之百濃度的對應氣體液化成液態(tài)的溫度（露點溫度）。當對應氣體的濃度在混合氣體中小于100時，液化過程開始的溫度也會降低。我們以上的討論就是為了說明，水蒸氣的物理形態(tài)變化同大氣中的其它氣體是沒有什么不同的，除了水的露點和霜點可以在普通的大氣環(huán)境下達到。圖4給出了空氣中低濕度情況下的露點/霧點。圖5給出了中高濕度情況下的露點。圖4空氣中低濕度情況下的露點/霧點圖5中高濕度情況下的露點露點可以由體積是度百分比算出，通過查看水蒸氣的飽和壓力PS（見圖2）或者PS與溫度的表格。例如果體積是度百分比為25，那么露點溫度是多少首先查到水蒸氣的飽和壓力PS。在大氣壓力下，25MV，則PW25147PSI368PSI在露點時，RH100因此此時PWPS。然后，在圖2中讀出368PSI所對應的溫度為656。露點不是個絕對的單位，露點隨壓力變化，而壓力又隨海拔高度變化。大氣壓力在美國科羅拉多州的丹佛僅僅為122PSI（5200英尺海拔）。在水平面上水的沸點為999，而在丹佛，95時候水就沸騰了。這兩個溫度是對應于100MV時候的露點溫度，它們的不同歸因于總壓力的不同。絕對濕度單位對比五種不同濕度單位的關系列為表1濕度單位換算表（見1013頁）?？梢杂么吮韥硗瓿蓛煞N單位的換算。表1也可以用于在低于100的時候RH與其它單位的換算。例1RH50，溫度為244（76），求MVF首先，在露點欄查到76，找到其對應的MV為3。這就是說100RH，76（露點溫度）時候的MV為3，那么50RH對應的MV就是15。F例2MV4，溫度為417（107），RH是F首先在露點欄找到107，然后找到對應的MV為8，因此4MV就對應著50RH。我們所討論的每個濕度單位都是專業(yè)學科人員的首選單位。相對濕度（RH）當描述使人類覺的舒適的周圍環(huán)境的時候，RH是個完美的單位。天氣預報和氣象；加熱和通風裝置，空氣調節(jié)裝置（HVAC）等也常用RH。體積濕度百分比（M）它是絕對濕度中最直觀的一個單位，常用于燃燒、環(huán)保工程、煙道氣體成分檢測等。由于它具有線性好、易于顯示、可使用通用設定點PID控制器進行控制等優(yōu)點，還可用于食品加工過程，產品干燥和設備增濕等行業(yè)。濕度率（W）因其可以直接用于能量計算，因此其常用于產品干燥過程中。它也通常是大部分心理測量學圖表的縱坐標。而由于它線性度很差且橫跨了諸多數量級，因而不易于顯示和控制。單位之間的換算很簡單，因此常用MV顯示和控制濕度等級，而轉化為濕度率來進