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濕度測量

新聞資訊-濕度測量
濕度測量
文章類型:技術文章 作者:佚名 發布時間:2017-7-25 9:50:44

安装天天飞车 www.nkdqk.icu 濕度,表示大氣干燥程度的物理量。在一定的溫度下在一定體積的空氣里含有的水汽越少,則空氣越干燥;水汽越多,則空氣越潮濕??掌母墑潭冉兇觥笆取?。在此意義下,常用絕對濕度、相對濕度、比較濕度、混合比、飽和差以及露點等物理量來表示;若表示在濕蒸汽中水蒸氣的重量占蒸汽總重量(體積)的百分比,則稱之為蒸汽的濕度。人體感覺舒適的濕度是:相對濕度低于70%。
概念
  濕度,一般在氣象學中指的是空氣濕度,它是空氣中水蒸氣的含量??掌幸禾蜆燙乃凰閽謔戎?。不含水蒸氣的空氣被稱為干空氣。由于大氣中的水蒸氣可以占空氣體積的0%到4%,一般在列出空氣中各種氣體的成分的時候是指這些成分在干空氣中所占的成分。
  空氣的干濕程度,或表示含有的水蒸氣多少的物理量,稱為濕度。單位體積的空氣中含有的水蒸氣的質量叫作絕對濕度。由于直接測量水蒸氣的密度比較困難,因此通常都用水蒸氣的壓強來表示??掌木允炔⒉荒芫齠ǖ厴纖羝目炻腿碩猿筆潭鵲母芯?。人們把某溫度時空氣的絕對濕度和同溫度下飽和氣壓的百分比叫作相對濕度。
內容
基本形式
  濕度有三種基本形式,即水汽壓、相對濕度、露點溫度。
  水汽壓(曾稱為絕對濕度)表示空氣中水汽部分的壓強,單位以百帕(hPa)為單位,取小數一位;
相對濕度用空氣中實際水汽壓與當時氣溫下的飽和水汽壓之比的百分數表示,取整數;
  露點溫度是表示空氣中水汽含量和氣壓不變的條件下冷卻達到飽和時的溫度,單位用攝氏度(℃)表示,取小數一位。配有濕度計時還可以測定相對濕度的連續記錄和最小相對濕度。
表示方式
濕度計多個量被用來表示空氣的濕度。下面列出最常用的:
水汽壓
絕對濕度
相對濕度
比濕
露點 用來測量濕度的儀器叫做濕度計。
濕度單位
  RH就是相對濕度,(Relative Humidity)是用露點溫度來定義的。 濕度的名詞解釋: 在計量法中規定,濕度定義為“物象狀態的量”。日常生活中所指的濕度為相對濕度,%rh表示。總言之,即氣體中(通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓)與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸氣壓)的百分比。
絕對濕度
  絕對濕度是指一定體積的空氣中含有的水蒸氣的質量,一般其單位是克/立方米。絕對濕度的最大限度是飽和狀態下的最高濕度。絕對濕度只有與溫度一起才有意義,因為空氣中能夠含有的濕度的量隨溫度而變化,在不同的溫度中絕對濕度也不同,因為隨著溫度的變化空氣的體積也要發生變化。但絕對濕度越靠近最高濕度,它隨溫度的變化就越小。
下面是計算絕對濕度的公式:

其中的符號分別是:
e–蒸汽壓,單位是帕斯卡(Pa)
–水的氣體常數=461.52J/(kg K)T–溫度,單位是開爾文(K)
m–在空氣中溶解的水的質量,單位是千克(kg)
V–空氣的體積,單位是立方米(m)。
相對濕度(RH)
  一臺濕度計正在記錄相對濕度相對濕度是絕對濕度與最高濕度之間的比,它的值顯示水蒸氣的飽和度有多高。相對濕度為100%的空氣是飽和的空氣。相對濕度是50%的空氣含有達到同溫度的空氣的飽和點的一半的水蒸氣。相對濕度超過100%的空氣中的水蒸氣一般凝結出來。隨著溫度的增高空氣中可以含的水就越多,也就是說,在同樣多的水蒸氣的情況下溫度升高相對濕度就會降低。因此在提供相對濕度的同時也必須提供溫度的數據。通過相對濕度和溫度也可以計算出露點。

以下是計算相對濕度的公式:
其中的符號分別是:
ρw – 絕對濕度,單位是克/立方米
ρw,max – 最高濕度,單位是克/立方米
e – 水汽壓,單位是帕斯卡
E – 飽和水汽壓,單位是帕斯卡
s –比濕,單位是克/千克
S – 最高比濕,單位是克/千克
比濕
  比濕是融化在空氣中的水的質量與濕空氣的質量之間的比。假如沒有凝結或蒸發的現象發生的話一個封閉的空氣在不同的高度下的比濕是相同的。在飽和狀態下的最高比濕的符號是S。
以下是計算比濕s的公式:

其中使用的符號為:

相似的最高比濕為:

其中使用的符號分別為:
mx – 質量,單位為克
ρx –密度,單位為克/立方米
Vtotal – 濕空氣的總體積,單位為立方米
Rw – 水的氣體常數,單位為焦耳/(千克·開爾文)
RL – 干空氣的氣體常數,單位為焦耳/(千克·開爾文)
T – 溫度,開爾文
MWater – 水的摩爾質量=18.01528克/摩爾
–干空氣的摩爾質量=28.9634克/摩爾
e – 水汽壓,單位是帕斯卡
p –氣壓,單位為帕斯卡
E – 飽和水汽壓,單位為帕斯卡
測量方法
干濕球測量法露點濕度測量法
利用物質幾何尺寸變化測量法
庫倫濕度計
光學形濕度計
氣象色譜法
化學物質電特性法
離子晶體冷凝濕度計
  測定濕度的儀器常用的有干濕球溫度表,毛發濕度表(計)和電阻式濕度片等。
  a) 干濕球溫度表:用一對并列裝置的、形狀完全相同的溫度表,一支測氣溫,稱干球溫度表,另一支包有保持浸透蒸餾水的脫脂紗布,稱濕球溫度表。當空氣未飽和時,濕球因表面蒸發需要消耗熱量,從而使濕球溫度下降。與此同時,濕球又從流經濕球的空氣中不斷取得熱量補給。當濕球因蒸發而消耗的熱量和從周圍空氣中獲得的熱量相平衡時,濕球溫度就不再繼續下降,從而出現一個干濕球溫度差。干濕球溫度差值的大小,主要與當時的空氣濕度有關??掌仍叫?,濕球表面的水分蒸發越快,濕球溫度降得越多,干濕球的溫差就越大;反之,空氣濕度越大,濕球表面的水分蒸發越慢,濕球溫度降得越少,干濕球的溫差就越小。當然,干濕球的溫差的大小還與其他一些因素有關,如濕球附近的通風速度、氣壓、濕球大小、濕球潤濕方式等有關??梢愿莞墑蛭露戎?,并將一些其它因素考慮在內,從理論上推算出當時的空氣濕度來。干濕球溫度表是當前測濕的主要儀器,但不適用于低溫(-10℃以下)使用。
  b) 發濕度表(計):利用脫脂人發(或牛的腸衣)具有空氣潮濕時伸長,干燥時縮短的特性,制成毛發濕度表或濕度自記儀器,它的測濕精度較差,毛發濕度表通常在氣溫低于-10℃時使用。
 c) 電阻式濕度片:利用吸濕膜片隨濕度變化改變其電阻值的原理,常用的有碳膜濕敏電阻和氯化鋰濕度片兩種。前者用高分子聚合物和導電材料碳黑,加上粘合劑配成一定比例的膠狀液體,涂覆到基片上組成的電阻片;后者是在基片上涂上一層氯化鋰酒精溶液,當空氣濕度變化時,氯化鋰溶液濃度隨之改變從而也改變了測濕膜片的電阻。這類元件測濕精度較干濕表低,主要用在無線電探空儀和遙測設備中。
 d) 薄膜濕敏電容:是以高分子聚合物為介質的電容器,因吸收(或釋放)水汽而改變電容值。它制作精巧,性能優良,常用在探空儀和遙測中。
  e) 露點儀:能直接測出露點溫度的儀器。使一個鏡面處在樣品濕空氣中降溫,直到鏡面上隱現露滴(或冰晶)的瞬間,測出鏡面平均溫度,即為露(霜)點溫度。它測濕精度高,但需光潔度很高的鏡面,精度很高的溫控系統,以及靈敏度很高的露滴(冰晶)的光學探測系統。使用時必須使吸入樣本空氣的管道保持清潔,否則管道內的雜質將吸收或放出水分造成測量誤差。
我國濕潤度
數據反演產品
  濕潤度表示氣候濕潤程度的指標,用地面水分的收入量與支出量的比值表示。根據《農業氣候區劃及方法》,將我國濕潤系數進行分級,可分為七級,分別為干旱、半干旱、干半濕潤、濕半濕潤、濕潤、潮濕以及過濕。為國家的農業建設提供依據。全國濕潤度信息產品是地理國情監測云平臺推出的氣象/氣候環境類系列數據產品之一。
  目前已有產品包括中國2000~2011年逐年、逐月、逐旬、逐天產品。
意義和用途
  空氣濕度在許多方面有重要的用途,在大氣學、氣象學和氣候學中它主要是理論中的一個重要值,而在實際應用上的作用比較小。
氣象學水文學
  下雨的時候,空氣濕度是非常大的在氣象學和水文學中濕度是決定蒸發和蒸騰的重要數據。它對不同的氣候區的產生起決定性的作用。大氣中的水蒸氣在水循環過程中也是必不可少的。通過水蒸氣水可以很快地在地球表面運動。水在大氣中形成降水、云和其它現象,它們決定了地球的氣象和氣候。
  而在天氣預報中,更常用到相對濕度。它反映了降雨、有霧的可能性。在炎熱的天氣之下,高的相對濕度會讓人類(和其他動物)感到更熱,因為這妨礙了汗水的揮發。人類可以從而制定出酷熱指數。
醫學
  在醫學上空氣的濕度與呼吸之間的關系非常緊密。在一定的濕度下氧氣比較容易通過肺泡進入血液。一般人在45-55%的相對濕度下感覺最舒適。過熱而不通風的房間里的相對濕度一般比較低,這可能對皮膚不良和對粘膜有刺激作用。濕度過高影響人調節體溫的排汗功能,人會感到悶熱。總的來說人在高溫但低濕度的情況下(比如沙漠)比在溫度不太高但濕度很高的情況下(比如雨林)的感覺要好。在通過呼吸進行麻醉時麻醉氣體的濕度是非常關鍵的。醫學上使用的麻醉氣體一般是在無水的情況下存放的,假如在使用時不添加濕度的話會在人的肺中導致蒸發和失水。
  在任何氣溫條件下潮濕的空氣對人體都是不利的。
  研究表明,濕度過大時,人體中一種叫松果腺體分泌出的松果激素量也較大,使得體內甲狀腺素及腎上腺素的濃度就相對降低,細胞就會“偷懶”,人就會無精打采,萎靡不振。長時間在濕度較大的地方工作、生活,還容易患濕痹癥;濕度過小時,蒸發加快,干燥的空氣容易奪走人體的水分,使皮膚干燥、鼻腔粘膜受到刺激,所以在秋冬季干冷空氣侵入時,極易誘發呼吸系統病癥。此外,空氣濕度過大或過小時,都有利于一些細菌和病毒的繁殖和傳播??蒲Р舛?,當空氣濕度大于65%或小于40%時,病菌繁殖滋生最快,當相對濕度在45%-55%時,病菌死亡較快。
   相對濕度通常與氣溫、氣壓共同作用于人體。現代醫療氣象研究表明,對人體比較適宜的相對濕度為:夏季室溫25℃時,相對濕度控制在 40%-50%比較舒適;冬季室溫20℃時,相對濕度控制在60%-70%。夏季三伏時節,由于高溫、低壓、高濕的作用,人體汗液不易排出,出汗后不易被蒸發掉,因而會使人煩躁、疲倦、食欲不振;冬季濕度有時太小,空氣過于干燥,易引起上呼吸道粘膜感染,患上感冒。據科學試驗,在氣溫日際變化大于3℃、氣壓日際變化大于10百帕,相對濕度日際變化大于10%時,關節炎的發病率會顯著增加。
  人體致死的高溫指標與空氣濕度也有很大關系。當氣溫和濕度高達某一極限時,人體的熱量散發不出去,體溫就要升高,以致超過人體的耐熱極限,人即會死亡。因此,我國規定災害性天氣標準為,長江以南最高氣溫高于40℃,或者最高氣溫達35℃,同時相對濕度大于60%;長江以北地區最高氣溫達35℃,或者最高氣溫達30℃,同時相對濕度大于65%。
  夏季,濕度增大,水汽趨于飽和時,會抑制人體散熱功能的發揮,使人感到十分悶熱和煩躁。冬天,濕度增大時,則會使熱傳導加快約20倍,使人覺得更加陰冷、抑郁。關節炎患者由于患病部位關節滑膜及周圍組織損傷,抵抗外部刺激的能力減弱,無法適應激烈的降溫,使病情加重或酸痛加劇。如果濕度過小時,因上呼吸道粘膜的水分大量喪失,人感覺口干舌燥,甚至出現咽喉腫痛、聲音嘶啞和鼻出血,并誘發感冒。調查研究還表明,當相對濕度達90%以上,25℃會讓人感覺30℃似的。干燥的空氣能以與人體汗腺制造汗液的相等速度將汗液吸收,使我們感覺涼快??墑鞘卻蟮目掌從捎讜繅殉瀆?,因而無力再吸收水分,于是汗液只得積聚在我們的皮膚上,使我們的體溫不斷上升,同時心力不勝負荷。
  空氣濕度是表示空氣中水汽含量和濕潤程度的氣象要素。地面空氣濕度是指地面氣象觀測規定高度(即1.25~2.00米,國內為1.5米)上的空氣濕度。是由安裝在百葉箱中的干濕球溫度表和濕度計等儀器所測定的(基本站每日定時觀測4次,基準站每日定時觀測24次),有三種基本形式,即水汽壓、相對濕度、露點溫度。水汽壓(曾稱為絕對濕度)表示空氣中水汽部分的壓力,單位以百帕(hpa)為單位,取小數一位;露點溫度是表示空氣中水汽含量和氣壓不變的條件下冷卻達到飽和時的溫度。
生物學
  在生物學中,尤其是在生態學中空氣濕度是一個非常關鍵的量。它決定一個生態系統的組成。在植物的葉面上氣孔的開關和植物的呼吸。有些動物比如蝸牛只有在它們的皮膚有一定濕度的情況下才能吸收氧氣。
儲藏和生產
  在存放水果的倉庫里濕度決定水果的成熟。在存放金屬的倉庫里濕度過高可能導致腐蝕。其它許多貨物比如化學藥劑、煙、酒、香腸、木、藝術品、集成電路等等也必須在一定的濕度或在濕度為零的條件下存放。因此在許多倉庫、博物館、圖書館、計算機中心和一定的工廠(比如微電子工業)中都有空調裝置來控制室內的濕度。
農業和林業
  霧氣彌漫的森林濕度過低可以在農業上導致土壤和植物失水和減產。
  在林業和林木工業中濕度也是一個非常關鍵的量。在鋸木廠人們往往向堆積在那里的木頭澆水。木頭本身有它自己的濕度,在空氣中它的濕度逐漸與空氣的周圍濕度靠近。這個木頭內的濕度的變化會導致木頭的體積的變化,這對林木工業來說是非常關鍵的。
  一般木頭在存放時要讓空氣可以直接與它的各個方向接觸,這樣來避免木頭變形或發霉。在鋪地板時最好先讓地板的木頭在房屋內擱置一兩天,來讓它與房屋內的濕度一樣,否則的話地板的木頭可能會在鋪設后伸張或收縮。
建筑
  在建筑物理中露點是一個非常重要的量。假如一座建筑內的溫度不一樣的話,那么從高溫部分流入低溫部分的潮濕的空氣中的水就可能凝結。在這些地方可能會發霉,在建筑設計時必須考慮到這樣的現象。 此外相對濕度是衡量建筑室內熱環境的一個重要指標,建筑物理把在人體的主觀熱感覺處于中性時,風速不大于0.15m/s,相對濕度為50%定為最舒適的熱環境,這也是室內熱環境設計的一個基準。
靜電與濕度
  空氣越干燥越易產生靜電, 相對濕度(RH)對表面積累電荷的性能產生直接影響。相對濕度越高,物體儲存電荷的時間就越短,表面電荷減?。ㄒ蛭嘍允仍黽櫻┑姆絞嬌賞ü春匣虼?,當相對濕度增加,空氣的電導率也隨之增加。
  在空氣逐漸干燥時(相對濕度的百分比減?。?,產生靜電的能力變化是確定且明顯的。在相對濕度10%(很干燥的空氣)時,在地毯上行走時,就能產生35kV的電荷,但在相對濕度55%時將銳減至7.5kV。工作環境的相對濕度的最佳范圍在30%—50%。一些清潔場所一般要求相對濕度在50%,由于存在對腐蝕和濕度的影響較敏感的器件,其它環境需要較低的相對濕度。
加濕和除濕
加濕
離心式加濕原理
離心加濕器工作原理:
  離心式加濕器是利用高速電機帶動復合葉輪旋轉產生真空,貯水箱內的水在大氣壓力作用下通過吸水器壓至復合霧化葉輪,經化成直徑為5um的細霧,經過下進風道的微風,送至出霧口,在出霧口與上進風道的高速風流相匯合 形成高速氣霧噴到空氣中,氣霧與空氣中的余熱相接觸,完全汽化,達到加濕目的。
極式加濕原理
電極式蒸汽加濕器的工作原理:
  當自來水進入加濕桶后,水位逐漸上升。在加濕器電極上通電,當水位漫過電極后,電極之間通過水的導電性而構成電流回路,并把水加熱至沸騰,輸出潔凈蒸汽。隨道蒸氣輸出,水位逐漸降低。這時進水閥通電打開,再次進水,直到 合適的水位,并繼續產生蒸汽。
  當加濕桶中的礦物質濃度越來越高時,排水閥自動打開,排去廢水,加濕器再次補充新水,并繼續加濕工作過程。
  使用導電率過高或過低的自來水可能會導致加濕桶損耗過快或加濕量不足
超聲波加濕器原理:
  超聲波加濕器是采用超聲波高頻振蕩的原理,將水霧化為1—5微米的微粒,通過風動裝置,將水霧擴散到空氣中,從而達到均勻加濕空氣的目的。其特點是,加濕強度大,加濕均勻,加濕效率高;節能、省電;超長使用壽命;濕度自動平衡,無水自動?;?;兼具醫療霧化、冷敷浴面、清洗首飾等功能;缺點是對水質有一定的要求。
  加濕器主要是靠霧化片來工作,在離心式加濕霧化片上接上電源就可以做一個簡單的加濕器了,這樣是不成立的,因為他有一個真空的大氣壓作用,你沒法做到,所以電壓也無從說起了。[7]
除濕
除濕機工作原理:
  轉輪除濕機的核心結構為一不斷轉動的蜂窩狀干燥轉輪,它是除濕機吸收水分的最關鍵的部件,是由含有少許金屬鈦的特殊玻璃纖維載體和活性硅膠復合而成,其蜂窩狀的結構設計,不僅能夠極大限度的附著吸濕劑,增加濕空氣與吸濕劑相互接觸的表面積,提高除濕機的工作效率,而且具有很高的強度,能夠很好的適用于各種復雜的工作環境。
  轉輪的兩側,由高度密封性能的硅橡膠制成的隔板將整個表面分成兩個扇區: 270度的處理扇區;90度的再生還原扇區。
  當需要除濕的潮濕空氣(稱處理空氣)進入處理區域, 濕空氣中的水蒸氣被轉輪中的活性硅膠所吸附, 從而得到干燥,干燥后的空氣則通過送風機送出。 隨著吸收水分的增加, 處理扇區漸漸趨于飽和狀態。為了維持其穩定的除濕性能,就需要對轉輪中的吸濕劑進行再生還原,這時, 趨于飽和的轉輪在馬達的驅動下, 慢慢轉入再生區域, 開始再生再生過程。
  再生空氣(一般取自室外或機房)經過加熱后達到100~140度, 然后反向吹入再生區域, 在高溫狀態下,轉輪中已吸收的水份被脫附,再生空氣由于在脫附過程中損失了大量顯熱,自身溫度降低,變成了飽含水分的濕空氣, 被風機引導排至室外,從而完成了水分的轉移。而轉輪在再生脫水后,重新恢復了強大的吸濕能力,在馬達的驅動下,轉入工作區域進行除濕。
  上述的除濕和再生過程是同時發生的,空氣不斷被干燥,轉輪不斷被再生,周而復始,從而保證了除濕機持續恒定的工作狀態。轉輪轉速8~12轉/小時,所需動力極小, 除濕機出口空氣參數條件,僅取決于進口空氣的參數和再生能量的控制。

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