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什么是湿球温度?  

2011-10-03 00:08:28|  分类: 楼宇自控系统 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中文名称:湿球温度 英文名称:wet-bulb temperature;wet bulb temperature

定义1:暴露于空气中而又不受太阳直接照射的湿球温度表上所读取的数值。

定义2:温度计水银球包裹有含水棉芯,并有一定流速的空气吹过棉芯时,该温度计所指示的温度。

湿球温度,也称热力学湿球温度。湿球温度是标定空气相对湿度的一种手段。

定义

wet-bulb temperature 湿球温度表所提示的温度。

湿球温度难以用简短的文字给出严谨确切的定义。湿球温度是标定空气相对湿度的一种手段,其涵义是,某一状态下的空气,同湿球温度表的湿润温包接触,发生绝热热湿交换,使其达到饱和状态时的温度。该温度是用温包上裹着湿纱布的温度表,在流速大于2.5m/s且不受直接辐射的空气中,所测得的纱布表面温度,以此作为空气接近饱和程度的一种度量。周围空气的饱和差愈大,湿球温度表上发生的蒸发愈强,而其湿度也就愈低。根据干、湿球温度的差值,可以确定空气的相对湿度。

原理

假设有一个理想的绝热加湿器,它的器壁与外界环境湿完全绝热的。加湿器内装有温度恒定的纯水。若加入加湿器的湿空气状态参数为p, t, d, i。湿空气在绝热加湿器内,在定压条件下以纯水进行绝热加湿。假设绝热加湿器足够长,空气与水有足够的时间接触,并且有足够充分的接触面积,使空气在离开加湿器时能够达到饱和状态,器参数为p, t’s, d’s, i’s。这时,出空气温度与水温相同,水分蒸发所需要的热量全部取自空气,如果在整个过程中,不断地向加湿器水池中补充压力为p,温度为t’s的纯水,以维持加湿器内水量的不变,则世界气象组织定义t’s为具有参数p, t, d, i的湿空气的热力学湿球温度,也称绝热饱和温度。

计算公式

由于在绝热加湿过程中,水分蒸发所需要的热量全部是取自空气,空气失掉显热后,温度下降,焓值减少,而空气得到水蒸气带来的汽化液体热后,总的焓值增加,而且相对湿度增大到饱和。

假定装置是在稳定的均匀的流动状态下工作的,在流量不变的情况下,由能量平衡公式得:

i+c(d’s-d) ×t’s =i’s

移相得:

i’s-i= c(d’s-d) ×t’s

上式说明,空气焓得增加量等于蒸发水量(即为补充水量)得液体热。式中,c为水得质量比热,c=4。19kJ/(kg*K)。上式是一直线方程,所以热力学湿球温度等值线是一直线。在I-d图中,如果已知t’s,可画出等温线交饱和线与b点,由b点可查出d’s,及 i’s。其终状态点b即为已定;如设初状态为a点是d=0得干空气,则I=i’s-c×d’s×t’s 由此I值画等焓线与纵坐标轴相交,可决定a点,连接ab直线,即是热力学湿球温度线。

作用

然而,绝热加湿器并非湿实用装置,所以一般都用干湿球温度计读出湿球温度,以近似代替热力学湿球温度。

代替绝热加湿器的实用装置是干湿球温度计。这种仪器是由两支温度计或由两个其他的温度敏感元件所组成。其中一支的感温包裹上脱脂棉纱布,纱布的下端浸入盛有蒸馏水的玻璃小杯中,在毛细作用下纱布经常处于润滑状态,将此温度计称为湿球温计。使用时,在热湿交换达到平衡,即稳定的情况下,所测得的温度称为湿球温度;另外未包纱布的温度计相应地称作干球温度计,它所测得的温度称为空气的干球湿度,也就是实际的空气温度。以后分别用ta和t表示空气温度与干球温度。   

湿球温度计的读数,实际上反映了湿纱布上水的温度,但是,值得注意的是,并不是任一读数都可以是湿球温度,只有在热交换达到平衡,即稳定的状态下的读数才称为湿球温度。下面用传热传湿原理来分析空气流经湿球表面时所发生的热湿交换过。   

当空气的相对的湿度Ψ<100%时,纱布上的水必然产生蒸发现象,若水的温度高于空气的温度,蒸发所需的汽化热必然首先取自水分本身,因此纱布上的水温下降,湿球温度计上的读数,随后读数下降。无论原来的水温多高,,经过一段时间后,水温终将降至空气干球温度以下,这时,也就出现了空气向水面的传热,此热量随着空气与水之间的温差的加大而增加,当水温降到某一数值时,空气向水面的温差传热恰好补偿水分蒸发所吸收的汽化热。此时,水温不再下降,反映在湿球温度计上的这一稳定的温度就是空气的湿球温度。如果湿球温度纱布上的最初水温低于湿球温度,则空气向水面的温差传热一方面供给水蒸汽所需要的汽化热,另一方面,供水温的升高,随着水温的升高,传热量的减少,最终仍将达到温度传热于蒸发需要的热相等,水温才稳定并等于空气湿球温度。在空气相当湿球温度不变的情况下,湿纱布上水分蒸发可以认为湿稳定的,从而蒸发所需的热量也是一定的。

当空气相对湿度较低时,湿球温度纱布上的水分蒸发快,蒸发需要的热量多,水温下降得也较多,因而干,湿球温度温差大。反之,如果空气得相对湿度高,则干,湿球温度温差小。当Ψ=100%时,湿纱布上的水分不再蒸发,干,湿球温度也就相等了。由此可见,在一定的空气的状态下,干湿球温度的差值反映了空气相对湿度的大小。   

湿球温度是指同等焓值空气状态下,空气中水蒸汽达到饱和时的空气温度,在空气焓湿图上是由空气状态点沿等焓线下降至100%相对湿度线上,对应点的干球温度。   

用湿纱布包扎普通温度计的感温部分,纱布下端浸在水中,以维持感温部位空气湿度达到饱和,在纱布周围保持一定的空气流通,使于周围空气接近达到等焓。示数达到稳定后,此时温度计显示的读数近似认为湿球温度。

把水银温度计的水银球用湿纱布包裹,纱布的一端浸在水中以保持纱布充分润湿。湿纱布中的水分不断向空气中蒸发时需要吸收热量,这热量靠由空气传到水银球来补充。因此,水银球的温度比空气的温度低,亦即比没有包有湿纱布前为低。此时测得的温度称为湿球温度。通过所测得的空气温度和湿球温度,便可以计算出空气中所含的水蒸气量。

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