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在探討自然界中空氣的含水量及其衡量方式時(shí),我們不可避免地要深入到一系列復(fù)雜而又有趣的物理現(xiàn)象中??諝?,這個(gè)看似簡(jiǎn)單實(shí)則深?yuàn)W的自然元素,其內(nèi)部的水分含量及其表現(xiàn)形式,不僅影響著我們的日常生活,也是眾多工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。
(抽濕除濕機(jī)、百科特奧工業(yè)除濕機(jī))
首先,我們要明確的是,自然界中幾乎不存在絕對(duì)干燥的空氣。即使在看似晴朗干燥的日子里,空氣中也依然含有微量的水蒸氣。而當(dāng)這些水蒸氣在特定條件下,如溫度降低或空氣中的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí),它們就會(huì)凝結(jié)成微小的水滴,懸浮在空氣中,形成我們所熟知的霧。這時(shí),空氣中的氣體水已經(jīng)凝結(jié)成了水霧,形成了一種特殊的氣溶膠狀態(tài)。
在探討壓縮空氣時(shí),我們同樣不能忽視水分的存在。由于空氣中總是含有一定量的水蒸氣,因此在壓縮過(guò)程中,這些水蒸氣也會(huì)被一同壓縮進(jìn)空氣中。這就意味著,在壓縮空氣中,必然也含有一定量的水分。那么,如何衡量這些水分的含量呢?這就需要我們引入一系列專(zhuān)業(yè)的參數(shù)和單位。
其中,水蒸氣分壓力是一個(gè)基礎(chǔ)且重要的概念。濕空氣是水蒸氣與干空氣的混合物,而水蒸氣在濕空氣中所占的壓力份額,就被稱(chēng)為水蒸氣分壓。這個(gè)值可以直觀地反映濕空氣中水蒸氣的含量。當(dāng)空氣中的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí),此時(shí)的水蒸氣分壓就被稱(chēng)為飽和水蒸氣分壓。其他表示水在壓縮空氣中含量的參數(shù),如絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、含濕量等,都是基于水蒸氣分壓計(jì)算而得的。
接下來(lái),我們?cè)敿?xì)探討一下這些濕度的表示方法。首先是絕對(duì)濕度,它是指空氣中的水蒸氣質(zhì)量與體積的比率。這個(gè)值直接反映了單位體積濕空氣中含有多少水蒸氣。但需要注意的是,絕對(duì)濕度并不能表示濕空氣的飽和程度。也就是說(shuō),即使兩個(gè)不同地點(diǎn)的空氣具有相同的絕對(duì)濕度,它們的相對(duì)濕度也可能大相徑庭。
相對(duì)濕度則是一個(gè)更為直觀且實(shí)用的參數(shù)。它表示的是空氣的絕對(duì)濕度與同一壓力、溫度下的飽和絕對(duì)濕度之比。這個(gè)值在0-100%之間變化。當(dāng)相對(duì)濕度接近100%時(shí),空氣接近飽和狀態(tài),吸水能力較弱;而當(dāng)相對(duì)濕度較低時(shí),空氣較為干燥,吸水能力較強(qiáng)。在日常生活中,我們經(jīng)常會(huì)根據(jù)相對(duì)濕度來(lái)判斷空氣的潮濕程度,以及是否需要采取相應(yīng)的除濕或加濕措施。
除了絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度外,含濕量也是一個(gè)重要的參數(shù)。它分為質(zhì)量含濕量和容積含濕量?jī)煞N。質(zhì)量含濕量表示的是1kg干空氣中所含有的水蒸氣的重量;而容積含濕量則表示的是1m3干空氣中所含有的水蒸氣的重量。這兩個(gè)參數(shù)都可以直觀地反映空氣中水蒸氣的含量,且與質(zhì)量含濕量相比,容積含濕量更易于在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算。
在了解了這些參數(shù)后,我們還需要注意到一個(gè)有趣的現(xiàn)象:飽和空氣的絕對(duì)濕度(即水蒸氣的密度)是有極限的。在氣動(dòng)壓力范圍內(nèi)(通常指2MPa以下),我們可以認(rèn)為飽和空氣中水蒸氣的密度只取決于溫度的高低,而與空氣壓力的大小無(wú)關(guān)。這是因?yàn)閴嚎s空氣中水蒸氣分壓的大小主要取決于溫度,而絕對(duì)濕度則是通過(guò)水蒸氣分壓計(jì)算而得的。因此,在一定溫度下,飽和空氣的絕對(duì)濕度是一個(gè)定值,無(wú)法再進(jìn)一步增加。
此外,我們還需要注意到的是,雖然相對(duì)濕度為100%的空氣在特定條件下是容易得到的(如將濕空氣冷卻至露點(diǎn)以下),但相對(duì)濕度為0%的空氣在自然界中卻是無(wú)法存在的。這是因?yàn)榧词乖谧罡稍锏沫h(huán)境中,空氣中也總會(huì)含有微量的水蒸氣。
質(zhì)量含濕量常用在壓縮空氣干燥機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算中,而容積含濕量常用在銷(xiāo)售工作中。兩者的關(guān)系如式1.4.4所示。按ISO8573.1-2001的規(guī)定,壓縮空氣的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
表1-1 標(biāo)準(zhǔn)工況 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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因此計(jì)算所得的質(zhì)量含濕量,再按F4.4乘上標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣密度:1.205kg/m3即得壓縮空氣的容積含濕量,單位為:kg/m3(標(biāo)準(zhǔn)工況)。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
一定壓力下,未飽和空氣在保持水蒸氣分壓不變(即保持絕對(duì)含水量不變)情況下降低溫度,使之達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度叫“露點(diǎn)溫度"。溫度降至露點(diǎn)溫度時(shí),濕空氣中便有凝結(jié)水滴析出(稱(chēng)為“結(jié)露"),此時(shí)空氣的相對(duì)濕度為100%??諝鈮毫?個(gè)大氣壓時(shí)稱(chēng)為“大氣露點(diǎn)"(也稱(chēng)“常壓露點(diǎn)",按照ISO8573.1 2.10.1規(guī)定大氣露點(diǎn)不應(yīng)用在壓縮空氣的干燥方面),壓縮空氣的露點(diǎn)溫度稱(chēng)為此壓力下的“壓力露點(diǎn)"。濕空氣的露點(diǎn)溫度與濕空氣中水分含量的多少有關(guān)。因此壓力露點(diǎn)溫度是所有壓縮空氣干燥機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
我們周?chē)諝庵械乃趾颗c環(huán)境溫度和相對(duì)濕度有關(guān),環(huán)境溫度決定了飽和水蒸氣分壓的大小,相對(duì)濕度表明了空氣的飽和程度。每個(gè)地區(qū)一年四季空氣中的含水量不同地區(qū)也不一樣。具體參見(jiàn)表1-2。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
表1-2 我國(guó)主要城市空氣濕度參數(shù) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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綜上所述,空氣中的水分含量及其衡量方式是一個(gè)復(fù)雜而又有趣的話(huà)題。通過(guò)深入了解水蒸氣分壓、絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和含濕量等參數(shù)的概念和計(jì)算方法,我們可以更加準(zhǔn)確地了解空氣中水分的含量和狀態(tài),從而為日常生活和工業(yè)應(yīng)用提供更加精準(zhǔn)的指導(dǎo)和幫助。同時(shí),這些參數(shù)的研究也有助于我們更好地理解自然界的物理現(xiàn)象和規(guī)律,推動(dòng)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展。