熱力學濕球溫度

熱力學濕球溫度

熱力學濕球溫度(絕熱飽和溫度)是指在絕熱條件下,大量的水與有限的濕空氣接觸,水蒸發所需的潛熱完全來自於濕空氣溫度降低所放出的顯熱,當系統中空氣達飽和狀態且系統達到熱平衡時系統的溫度。

通俗來講,濕球溫度就是當前環境僅通過蒸發水分所能達到的最低溫度。熱力學濕球溫度也稱絕熱飽和溫度。

基本介紹

  • 中文名:熱力學濕球溫度
  • 外文名:thermodynamic wet-bulb temperature
  • 學科:工程熱力學
  • 性質:名詞
  • 領域:熱力學
定義,內容,幹球溫度,濕球溫度,運用以及影響,

定義

熱力學濕球溫度(絕熱飽和溫度)是指在絕熱條件下,大量的水與有限的濕空氣接觸,水蒸發所需的潛熱完全來自於濕空氣溫度降低所放出的顯熱,當系統中空氣達飽和狀態且系統達到熱平衡時系統的溫度。

內容

在正確測量的情況下,用濕球溫度來代替熱力學濕球溫度是完全可以在工程測量中廣泛套用的。熱力學濕球溫度也稱絕熱飽和溫度。
濕空氣的熱力學濕球溫度(絕熱飽和溫度)指的是濕空氣絕熱變化到飽和狀態時的溫度,通常用濕球溫度計測得.然而理論上嚴格來講,濕球溫度計測得的濕球溫度並非是濕空氣的絕熱飽和溫度,因為濕球溫度計的濕球周圍的空氣並非是在絕熱情況下(即等焓)達到飽和的,通常是一個焓增過程。
常用濕空氣的圖表或熱力學公式中的濕球溫度都是指的理論濕球溫度(絕熱飽和溫度);它是在絕熱條件下濕空氣與水進行熱質交換後達到的平衡溫度。理論濕球溫度在實際中是很難測定的,也沒有直接的計算公式,在實際套用中常用實測的濕球溫度代替理論濕球溫度,而實際濕球溫度計並不處於絕熱狀態。所以,實際濕球溫度除了與濕空氣狀態有關外,還受風速和濕球直徑大小的影響,因而實際濕球溫度不是濕空氣的熱力學特性參數。即不是理論濕球溫度(熱力學濕球溫度)。
在乾燥、增濕、減濕及空氣調節計算中,經常要用到濕球溫度和絕熱飽和溫度這兩個參數。這兩個溫度都表征著濕空氣(以下簡稱空氣)的性質和狀態,是空氣兩個非常重要的狀態參數。它們在概念上雖有著本質上的不同,但彼此間存在一定的關係。對於工程上最常遇到的水—空氣體系,這兩個溫度在數值上近似相等。對有機液(如乙醇、苯、四氯化碳)--空氣體系,兩者則不等,而是濕球溫度高於絕熱飽和溫度。

幹球溫度

濕球溫度是相對幹球溫度而言的,幹球溫度是空氣的真實溫度,可直接用普通溫度計測出,稱這種真實的溫度為幹球溫度,簡稱溫度。
幹球溫度也可以指濕空氣的溫度,濕空氣中於空氣和水蒸氣的溫度是一致的,用“t”表示。

濕球溫度

用濕紗布包紮普通溫度計的感溫部分,紗布下端浸在水中,以維持感溫部位空氣濕度達到飽和,在紗布周圍保持一定的空氣流通,使周圍空氣接近達到等焓。示數達到穩定後,此時溫度計顯示的讀數近似認為濕球溫度
用濕棉布包紮溫度計水銀球感溫部分,棉布下端浸在水中,以維持棉布一直處於潤濕狀態,這種溫度計稱為濕球溫度計。將濕球溫度計置於溫度和濕度的流動不飽和空氣中,假設開始時棉布中水分(以下簡稱水分)的溫度與空氣的溫度相同,但因不飽和空氣和水分之間存在濕度差,水分必然要氣化,水分向空氣主流中擴散,氣化所需要的汽化熱只能由水分本身溫度下降放出顯熱來供給。水溫下降後,與空氣間出現溫度差,空氣即將因這種溫度差而產生顯熱傳給水分,但水分溫度仍繼續下降放出顯熱,以彌補汽化水分不足的熱量,直至空氣傳給水分的顯熱等於水分氣化所需要的汽化熱時,濕球溫度計上的溫度維持穩定,這種穩定溫度稱為濕球溫度
濕球溫度是指同等焓值空氣狀態下,空氣中水蒸汽達到飽和時的空氣溫度,在空氣焓濕圖上是由空氣狀態點沿等焓線下降至100%相對濕度線上,對應點的幹球溫度。
絕熱加濕器並非實用裝置,在實際套用中,濕度是用乾濕球溫度計測量的。該種儀器是由兩支溫度計或由兩個其他的溫度敏感元件組成,通常用的是水銀溫度計或酒精溫度計。取兩隻相同的溫度計,其中將一支的感溫部分包裹上紗布,紗布的下端浸入盛有水(蒸餾水)的玻璃杯中,此時,紗布在毛細作用下常處於潤濕狀態,將此溫度計稱為濕球溫度計,在熱濕交換達到平衡,即穩定條件下,所測得的讀數稱為空氣的濕球溫度。另一支未包紗布的溫度計相應地稱為幹球溫度計,所測得的溫度稱為幹球溫度,也就是實際的空氣溫度。
在工程套用中,要測量絕熱飽和溫度t'w是不可能的。因此,常用乾、濕球溫度計中濕球溫度計的讀數tw來代替t'w,雖然tw不是一個狀態參數,受風速及測量條件的影響.但只要測量方法正確,在風速大於4 m/s的情況下,兩者相差不大,在一般的工程套用中是完全允許的。
在乾、濕球溫度計中,如果濕紗布中的水分不蒸發.兩支溫度計的讀數應該是相等的。但由於空氣是未飽和空氣,濕球紗布上的水分將蒸發,水分蒸發所需的熱量來自兩部分:一部分是降低濕布上水分本身的溫度而放出熱量,另一部分是由於空氣溫度f高於濕紗布表面溫度,通過對流換熱空氣將熱量傳給濕球。濕紗布上水分不斷蒸發的結果.使濕球溫度計的讀數不斷降低。最後,當達到熱濕平衡時,濕紗布上水分蒸發的熱量全部來自空氣的對流換熱.紗布上水分溫度不再降低。此時,濕球溫度計的讀數就是濕球溫度tw
由於乾、濕球溫度計受風速及測量環境的影響,在相同的空氣狀態下,可能會出現不同的濕球溫度的數值。為此,應防止乾、濕球溫度計與周圍環境之間的輻射換熱,以及保證4 m/s以上的風速。這樣測得的tw值,才能非常接近絕熱飽和溫度t'w的值,否則就會產生較大的誤差。

運用以及影響

1、熱力學法——利用蒸發表面失熱降溫的程度隨濕度而變化的原理來測定濕度。
2、在乾燥、冷藏及某些生產工藝和科學實驗中,可用熱力學濕球溫度來計算調整空氣的濕度。

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