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测湿学(Psychrometrics)是研究气体-蒸气混合物的物理性质及热力学性质的工程学。
测湿学的原理可以应用在任何由气体和蒸气组成的混合气体中,不过最常见的应用是在空气-水蒸气混合物上,例如暖通空调(HVAC)及气象学都与此有关。生活中的热舒适性不但和周围空气的温度有关,也和空气中水蒸气的比例有关(像流汗排热就是用水的蒸发来散热)。
许多物质会吸收湿气,在周围湿度大于临界相对湿度时,会吸引水分。这种物质包括有棉花、纸、纤维素、木材、糖、氧化钙等。使用这些物质的产业会管控这些物质制造及储存时的相对湿度,避免相对湿度太高。若是使用到易燃物质,也会控制相对湿度,维持在较高的数值,避免因为空气干燥产生静电,造成火灾。
在工业干燥(例如纸的烘干)时,制造商会设法在较低的相对湿度(加快干燥速度)以及较少的能量使用(若相对湿度较高,能量使用会比较少)之间平衡。许多应用中会避免水汽的凝结,这会损坏产品,或是造成锈蚀。
若相对湿度较低,可以避免霉菌和真菌的繁殖。若相对湿度在75%以下,会破坏木头的真菌就不会繁殖。
比湿度
比湿度(Specific humidity)是水蒸气的质量,相对整体空气(包括干空气以及水蒸气)的比例,此数值和humidity ratio紧密相关,数值会比较低。
绝对湿度
绝对湿度是一定体积湿空气中含有水蒸气的质量,也称为水蒸气密度(water vapor density)。
相对湿度
相对湿度是湿空气中水蒸气的蒸气压,相对相同温度下饱和蒸气压的比例。
湿空气的比焓是指干空气和水蒸气总热量的和,除以干空气的质量。
湿空气的比容是指干空气和水蒸气总体积的和,除以干空气的质量。
干湿比例
干湿比例(psychrometric ratio)是湿表面上热传系数除以热传系数和湿比热乘积后的比例。可以用以下的公式计算:
r
=
h
c
k
y
c
s
{\displaystyle r={\frac {h_{c}}{k_{y}c_{s}}}\,}
其中:
r
{\displaystyle r}
=干湿比例,无量纲
h
c
{\displaystyle h_{c}}
=对流热传系数,单位W m?2 K?1
k
y
{\displaystyle k_{y}}
=对流质传系数,单位kg m?2 s?1
c
s
{\displaystyle c_{s}}
=湿比热,单位J kg?1 K?1
干湿比例是测湿学中重要的特性,可以将绝对湿度、饱和湿度以及干球湿度和绝热饱和温度之间温度差之间建立关系。
湿比热
湿比热(Humid heat)是湿空气的定压比热,是以单位质量的干空气为准。湿比热是使单位体积水蒸气—空气混合物温度变化1度所需要的热。
许多测湿学的参数和压力有关:
水的蒸气压
特定位置的大气压力
海平面上的湿度线图
湿度线图(psychrometric chart)也称为空气线图、湿空气线图或焓湿图,是描述定压下湿空气热力学性质的图,一般是以海平面的高度为准。ASHRAE型式的湿度线图是由威利斯·开利在1904年提出,其中说明了状态方程中的相关参数。其中的横轴是干球温度,纵轴是绝对湿度,其中再用曲线说明比焓、相对湿度、湿球温度、比容等参数。
空气
空气调节
道尔顿分压定律
露点
干球温度
蒸发式冷却器
湿度
操作温度
相对湿度
湿球温度