温度与相对湿度.doc

温度与相对湿度、绝对湿度、饱和湿度的关系 作者:不详 来源:网上收集 更新日期：2009-6-10 阅读次数： 1042 绝对湿度 (1)定义或解释 空气里所含水汽的压强，叫做空气的绝对湿度。 单位体积空气中所含水蒸汽的质量，叫做空气的绝对湿度。 (2)单位 绝对湿度的单位习惯用毫米水银柱高来表示。也常用l立方米空气中所含水蒸汽的克数来表示。 (3)说明 空气的干湿程度和单位体积的空气里所含水蒸汽的多少有关，在一定温度下，一定体积的空气中，水汽密度愈大，汽压也愈大，密度愈小，汽压也愈小。所以通常是用空气里水蒸汽的压强来表示湿度的。湿度是表示空气的干湿程度的物理量。空气的湿度有多种表示方式，如绝对湿度，相对湿度、露点等。 相对湿度 (1)定义或解释 空气中实际所含水蒸汽密度和同温度下饱和水蒸汽密度的百分比值，叫做空气的相对湿度。 在某一温度时，空气的绝对湿度，跟在同一温度下的饱和水汽压的百分比值，叫做当时空气的相对湿度。 (2)说明 实际上碰到许多跟湿度有关的现象并不跟绝对湿度直接有关，而是跟水汽离饱和状态的程度有直接关系，因此提出了一个能表示空气中的水汽离开饱和程度的新概念相对湿度。也是空气湿度的一种表示方式。 由于在温度相同时，蒸汽的密度和蒸汽压强成正比，所以相对湿度通常就是实际水蒸汽压强和同温度下饱和水蒸汽压强的百分比值。 露点 (1)定义或解释 使空气里原来所含的未饱和水蒸汽变成饱和时的温度，叫做露点。 空气的相对湿度变成100时，也就是实际水蒸汽压强等于饱和水蒸汽压强时的温度，叫做露点。 (2)单位 习惯上，常用摄氏温度表示。 (3)说明 人们常常通过测定露点，来确定空气的绝对湿度和相对湿度，所以露点也是空气湿度的一种表示方式。例如，当测得了在某一气压下空气的温度是20，露点是12那么，就可从表中查得20时的饱和蒸汽压为17.54mmhg，12时的饱和蒸汽压为lo.52mmhg。则此时：空气的绝对湿度p=10.52mmhg， 空气的相对湿度b=(10.52/17.54)100=60。 采用这种方法来确定空气的湿度，有着重大的实用价值。但这里很关键的一点，要求学生学会露点的测定方法。 露点的测定，在农业上意义很大。由于空气的湿度下降到露点时，空气中的水蒸汽就凝结成露。如果露点在o以下，那末气温下降到露点时，水蒸汽就会直接凝结成霜。知道了露点，可以预报是否发生霜冻，使农作物免受损害。 气温和露点的差值愈小，表示空气愈接近饱和。气温和露点接近，也就是此时的相对湿度百分比值大，人们感觉气候潮湿；气温和露点差值大，即此时的相对湿度百分比值小，人们感觉气候干燥。人体感到适中的相对湿度是6070。 严格地说，露点时的饱和汽压和空气当时的水汽压强是不相等的。 由于未饱和汽的压强随温度的变化是遵循下列规律pt=p0(1+t/273)。 在日常的温差下，压强的变化很小，所以近似地当作不变来处理。如上例中在某一汽压下，空气气温是20，露点是12，那么从图中可见直线几乎和t轴平行。 绝热饱和温度 空气的一个状态参数，绝热增湿过程中空气降温的极限。当流动空气同循环水绝热接触时，只要空气的相对湿度小于100，水就会不断汽化。汽化需要吸收热量，使水温下降。空气通过对流传热将热量传给循环水，所以气体温度也会下降。当水经充分循环后，水温将维持恒定，由于它与空气充分接触，空气中水汽达到饱和，水和空气的温度也相同，空气与水之间在热量传递和质量传递两方面均达平衡。此平衡系统的温度，称为绝热饱和温度。 若取此温度为计算焓的基准温度，空气的焓在上述平衡中保持不变，由空气传给水的热量仍由水汽带回。绝热饱和温度的高低取决于空气的温度（常称干球温度）和湿度。当相对湿度等于100时，绝热饱和温度就等于干球温度。相对湿度愈小，绝热饱和温度比干球温度降低得愈多。 对于空气和水系统，在数值上湿球温度与绝热饱和温度几乎相等，但两者的物理意义截然不同。湿球温度是少量水同大量流动空气接触，使水达到热量平衡时的温度，但此时水分仍在汽化；空气达到绝热饱和温度时，则水与空气之间在传热和传质两方面均达到了平衡。对于其他系统，如空气和有机液体，这两个温度并不相等 】：农产品产后干燥加工环境普遍采用干湿球测湿法测量空气相对湿度.在温,湿度控制室内,对风速v,温度t,相对湿度u进行试验,结果指出:v的下界为0.2 ms-1;当v2.5 ms-1后,按v=2.5ms-1计算不影响测量精度;t40时,干湿球系数a几乎不受t的影响;在40t70范围内,a值大体上与t的2/3次方成正比;t80以后,a与t的关系变得复杂.提出了40t70范围内a的计算公式.经验证,在0.2v4 ms-1,40t70和30%u90%r.h范围内,使用此公式计算获得的相对湿度值,误差1.5%r.h.【作者单位】： 云南农业大学计算机科学系 云南农业大学农学与生物技术学院 【关键词】： 干湿球测湿法 风速 温度 相对湿度 计算方法 【基金】：the national natural science foundation of china(40265001) yunnan provincal sciencefoundation(2002c0038 本标准等效采用国际电工委员会标准iec870-2-1(第一版，1987)远动设备及 系统第二部分：工作条件 第一篇：环境条件和电源。 1主题内容与适用范围 本标准规定了远动设备及系统的工作条件，包括气候环境条件、机械环境条件 和电源条件的类别与级别。 本标准适用于远动设备及系统。工业过程测量与控制设备亦可参照使用。 2气候环境条件 2.1空调场所(a级) 2.1.1空调场所特征： 空气温度和湿度可控制在规定限度内的场所。 2.1.2空调场所的空气温度和湿度分级，见表1和图1。 表 1 空调场所空气温度和湿度分级 注：本标准中的特定级可根据实际情况由供需双方议定。详见附录a之 a2.2.5条。 1)在此极限范围内，其温度偏差为规定值的2。 2)如设备中使用磁带，此值应为1.2/h。 图 1 空调场所湿度-温度关系图 2.2加热和(或)冷却的封闭场所(b级) 2.2.1加热和(或)冷却的封闭场所特征： 该场所装有加热和(或)冷却设施，环境参数控制在规定的范围内。控制可以是 自动的或非自动的。 2.2.2封闭场所的空气温度和湿度分级，见表2和图2。 表 2 封闭场所空气温度和湿度分级 注：在检修期间，当备件从比设备环境温度低的存贮地取出进行更换时，可 能会产生暂时的凝露。 图 2 封闭场所湿度温度关系图 2.3遮蔽场所(c级) 2.3.1遮蔽场所特征： 空气温度和湿度均不受控制(不加热也不供冷)；设备不直接暴露在日晒、雨淋、 其他沉降物及强风压等各气候因素中；若有通风亦是自然方式；由于遮蔽体不一定 是封闭的，在风的作用下，这些场所可能会受到少量雨水及沉降物的影响；其最低 温度一般与户外气温相近，而最高温度可能会比户外气温高(太阳对遮蔽体的辐射 作用)；在某些情况下，湿度可能会达到凝露的程度。 2.3.2遮蔽场所的空气温度和湿度分级，见表3和图3。 表 3 遮蔽场所空气温度和湿度分级 采用说明：c0是根据我国实际情况增添的级别。主要参数值与gb4798.3电 工电子产品应用环境条件有气候防护场所固定使用(=iec721-3-3)之“3k5”相 同。 图 3 遮蔽场所湿度温度关系图 2.4户外场所(d级) 2.4.1户外场所特征： 设备直接暴露在户外的大气条件下，经受包括日晒、风吹、雨淋、雹打、积雪 和冰冻等气候条件的影响。 在户外场所中，温度有可能会迅速地发生变化，尤其重要的是露天设备在光照 区和阴影区之间的温度梯度。 2.4.2户外场所的空气温度和湿度分级，见表4。 表 4 户外场所空气温度和湿度分级 注：1)上限温度表示设备表面温度，它是由空气温度(阴影处测得)加上阳光 辐射效应所形成的。 2)由于对含水量无技术限制，无法给出户外场所的湿度温度关系图。 2.5大气压力 使用场所的大气压力分级见表5。 表 5 使用场所大气压力分级 kpa 注：由于大气压力不是恒定值，不可能准确地指明其对应的海拔高度。平均 来说，大气压力108kpa(1080mbar)对应于0m，86kpa(860mbar)对应于1000m，66 kpa1000m，66kpa(660mbar)对应于3000m。3机械环境条件 3.1振动 当地正弦振动环境的严酷程度可由以下相互联系的参数综合表示：振动频率f， 峰值加速度a，峰值位移(振幅)s。振动的严酷程度也可用定动能原理表达，见附 录b。 3.1.1低频振动 3.1.1.1频率范围从0.1 hz到150hz。它包括了设备安装环境和运输中出现的最常见 的振动频谱。 3.1.1.2低频振动严酷程度的表达方式为：频率f10hz时，按定位移(振幅)线；频 率f10 hz时，按定加速度线。 3.1.1.3低频频段内振动分级，见表6和图4。 表6 低频振动分级 图 4 低频振动分级图 3.1.2高频振动 3.1.2.1频率范围从10 hz到10 khz。 3.1.2.2高频振动严酷程度的表达方式为：频率f60 hz时，按定位移(振幅)线； 频率f60 hz时，按定加速度线。 3.1.2.3高频频段内振动分级，见表7和图5。 表 7 高频振动分级 图 5 高频振动分级图 3.1.3振动时间分级 振动时间分级，是以规定时间内，振动出现的时间所占的百分比来划分。振动 时间的分级见表8。 表 8 振动时间分级 % 3.2机械冲击 表达冲击现象一般有两种方法：加速度与持续时间法；自由跌落法。 3.2.1加速度与持续时间法 3.2.1.1用与半个正弦波持续时间相对应的加速度或减速度值来表达机械冲击。该 方式主要用来表示设备在运输和工作期间出现的冲击现象，或在移动式应用中持续 出现的冲击现象。 3.2.1.2加速度a与持续时间t组合的推荐值见表9。 表 9 机械冲击的a-t组合的推荐值 3.2.1.3设备运输 典型运输条件下，冲击加速度和持续时间值，见表10。 表 10 冲击加速度值 3.2.2自由跌落法 3.2.2.1用自由跌落到指定平面的高度来表达机械冲击，通常用于表示设备在贮存 时人力转运过程中及运输时装卸过程中所出现的冲击现象。 3.2.2.2自由跌落分级 自由跌落的严酷程度可用自由跌落高度与设备质量作为参数来表达，见表 11。该表还给出了与自由跌落分级对应的典型运输方式。 3.2.3冲击重复率 冲击可能以不同的时间周期出现，出现时间周期分级见表12。 表 11 自由跌落高度分级 表 12 冲击重复率分级 3.3地震效应 用麦氏地震烈度值来描述位于或接近于地质不稳定地区的地震效应。为此应考 虑该地区与已知地震活动源的距离。 里氏和麦氏地震强度关系及其定量表示见附录c。 对于安装远动设备的场所，其地震的当地效应，按麦氏烈度定为3级，见表13。 表 13 地震强烈程度分级 4电源 4.1概述 本标准所考虑的是有关远动系统(或其部分)用的电源条件，校准和试验用的电 源条件不属于本标准范围。 系统运行所需的电能可由如下几种方式提供： 直接接到电源上； 连接到一个置于电源和系统(或其部分)之间的供电装置； 在主电源维修或故障情况下，为维持系统(或其部分)的运行，由辅助或后 备电源供电。 本标准未对电源阻抗进行分级。电源阻抗的影响，通过用不同负载情况下它对 电压的影响来表示： 最大电压是最小负载情况下的电压值； 最小电压是满负载情况下的电压值。 4.2交流电源 本标准仅考虑与公共电网电源有相同特性的交流电，而不包括较高频率(如 400 hz)的交流电。 最常用的标称交流电压(50 hz或60 hz)见表14。 表 14 标称交流电压v 注：根据iec第38号出版物，为推荐值。 4.2.1电压容差 有关远动设备电压容差见表15。 表 15 交流电压容差分级 % 4.2.2频率容差 有关远动设备频率容差见表16。 表 16 频率容差分级 % 4.2.3谐波含量 谐波含量定义为：各次谐波电压平方和的平方根值对工频电压值的比值百分 数。 谐波含量分为两级，见表17。 表 17 谐波含量分级 注：交流电源中也可能出现来自公共电网的瞬变或音频电压，它是为了形成 一个音频控制(或类似)系统而特意诱发的，这种信号的影响类似于谐波所产生的影 响。 4.3直流电源 最常用的标称直流电压见表18。 表 18 标称直流电压v 一些国家通常使用250/220v或125/110v厂站蓄电池组。由于其不良的调节 特性和其他设备引入的干扰，不建议在远动设备中应用这种高电压。假使需要用 这种高电压，则供需双方应对电压特性取得一致意见。 4.3.1电压容差 电压容差定为5级，见表19。 表 19 直流电压容差分级% 注：dcb级是用于连续充电电池组供电运行的设备。 4.3.2接地方式 表20规定了4种接地方式。 表 20 接地方式分类 注：对于按哪一类接地为佳，此处不作推荐，但实际上一般是正接地。 当应用浮空方式时，可能有高的静电电压产生并危及电子设备，应采 用较高阻值的泄漏电阻(例如 1 m)。 为避免接地环路，宜采用单点接地。 4.3.3电压纹波 就本标准而言，纹波电压定义为：在额定负载下，电源电压交流分量的峰峰 值对实测电源电压(平均)值的百分比。 纹波电压应在远动设备所接的直流电源的输入端测量。 电压纹波定为5级，见表21。 表 21 纹 波 分 级 % 4.3.4偶然瞬变扰动 设计的电源接口应对叠加在直流电源输入端的偶然瞬变扰动有抗冲击能力： 最大值：20v； 最大持续时间：10 ms； 最大梯度：100 v/ms。 4.4电源中断 当电源电压跌落到低于特定设备规定的电压容差时，即发生电源中断。中断时 间定义为：在设备停止运转之前，电压低于电压容差所持续的最长时间。 超出本标准所规定的电源中断时间，则属于不间断电源(ups)的范围。 表22的分级对交流电源和直流电源都有效。 当中断持续超过给定时间时，设备将正确地停止运转，并按商定的方式重新启 动。 表22给出设备容许中断时间的分级。 表 22 中断时间分级 ms 4.5耐压 4.5.1概述 远动设备可能遭受到施加于电力系统、也叠加于远动设备电源上的高压干扰。 干扰性质可有两种： a.绝缘击穿电压() 持续达1min的干扰，干扰电压基本上是电力系统基频(50hz或60hz)的正弦 波。这种状况下，绝缘击穿可危及人身和设备安全。 b.直流冲击电压(尖峰电压) 该电压涉及单个高压脉冲(任一极性)，正如iec出版物60-2的第10章所定义， 其典型前沿上升时间为1.2s和衰减时间为50s。 该脉冲可由邻近雷电放电感应产生，并可引起远动设备内电压敏感元件的永久 性破坏。 对大多数远动设备而言，这不是典型的高电压情况。 注：有关干扰电压等更多的信息将在iec出版物870-2-2中规定。 4.5.2耐压等级 耐压等级分为4级，见表23。 表 23 耐 压 分 级kv 注：设备的直流工作电压低于60v，按级别vw1和vw2；电源电压为 60250v，按vw2和vw3级。 附 录 a 标准使用说明 (补充件) a1概述 远动系统用于对广大地区生产过程的监测和控制，将工作于范围很宽的环境条 件之中。 本标准所规定的环境条件，包括了远动设备及系统在运行中及设备安装完毕但 尚未使用或贮存、装卸、运输期间所可能遇到的环境条件。维护和修理条件不包括 在内。 本标准规定的环境条件不包括：产品内部的微气候条件；生物和化学(包括微 粒)环境及电磁环境条件；火灾、爆炸、核辐射、意外事故所造成的环境条件。 本标准所考虑的因素，只限于对设备及系统的工作性能产生直接影响的参数， 而不考虑在工作条件下，对操作人员的影响。 本标准的环境条件分级，适用于在考虑了环境因素的影响后，设备仍能持久地 保持其运行性能。应注意，设备如长久工作在极限状态下，可能会缩短其寿命。 本标准的目的是规定环境条件参数及严酷程度的标准化分级，以保证设备在各 种可能条件下的最佳效能。避免因忽视具体的工作条件而对系统或系统部件的性能 造成影响，并避免对设备作不适当的运输与安装。 本标准给出的气候环境条件，是以温度和湿度极限条件的适当组合为基础，并 分别将其归入4种场所类型。但温度和湿度范围不一定必须与场所类型相吻合。例 如，在无热源或冷却源的遮蔽场所，就可能存在b3级的气候条件。 在运输和存贮期间的某些实际气候环境，可能会有与本标准的场所类型或各级 别极限条件不符的情况，这可由供需双方协商而定。 本标准为供需双方提供统一的设备环境条件分级，可用作设备的设计、防护和 控制环境的基础，并为制订产品标准或技术要求及进行环境适应性试验提供依据。 a2气候环境条件 a2.1当地环境参数的确定 对本标准来说，环境条件是指在设备正常应用中的当地环境条件。其环境参数 的测点应设在设备工作环境的邻近，测点应处在空气流通、不太受设备发热影响或 太阳直接辐射及类似影响的地点。 a2.2气候环境条件的选用 气候环境场所分级汇总，见表a1。 a2.2.1空调场所(a级) 这种场所通常供过程控制计算机和其它需要控制空气环境的电子设备使用。对 控制起关键性作用的主控制室及任何有关设备机房，通常属于这个范畴。 a2.2.2加热和(或)冷却的封闭场所(b级) 表 a1 场所分级汇总 注：各种场所对应的空气温度、相对湿度及绝对湿度的相互关系见图1、图 2、图3。 对操作和维修人员需在其中持续工作一段时间的工作室，建议采用b1级；b3 和b4级适用于大多数远动设备。但应注意，工作人员持续处在b3和b4级的极端 温度下会感到不舒适。 a2.2.3遮蔽场所(c级) 典型的遮蔽场所是仪器、设备的工作栅，贮存用的不加热库房和运输用封闭车 厢。既无加热也无冷却设施的封闭场所，应作为遮蔽场所。 可与设备分离的某些部件，如发射机终端控制单元、显示器等及某些维修备 件，常常存放在遮蔽场所中。不需要频繁操作的设备，如控制器、记录器和其他设 备，也可置于遮蔽场所内。 a2.2.4户外场所(d级) 传感器、执行机构等以及用于测量气候和污染的特殊仪器，常常被安置于户外 场所。 a2.2.5特定级 各种工作条件的严酷程度是用极限值，而不是用平均值的方法来表示。考虑到 在有些应用场所存在着极端的或特殊的工作环境，在这种情况下，其实际环境参数 值可能会超过或小于这些规定的极限值，这时可由供需双方议定，归入如表中所列 的ax、bx、cx、dx等的“特定”级。对于特定级可给出多于一组的极限值。 a2.2.6大气压力 通常，大气压力随海拔高度而变化，随气候条件亦有些变化；某些场所可能需 要人工密封保压。 图1、图2、图3所示的空气湿度温度关系图，是按101.3kpa的标准大气压 力绘制的。当气压在86kpa和108kpa之间变化时，空气的含水量相对于标准条件 亦会有所变化，但就本标准而言，可以假定这一变化不改变所指定场所的级别。在多 数情况下，这种假定可扩展到更低的气压，如66kpa。然而，对这种延展应取慎重 态度。 a2.3各场所的湿度温度关系图 空气的湿度温度关系图也称uta曲线图，它是表示相对湿度u、空气温度t、 绝对湿度a的相互关系的图表。其中曲线表示绝对湿度，纵、横坐标分别表示相对 湿度和空气温度。 对各种场所的实际气候环境，很难用高温和高湿的实际综合值来进行简单的描 述。各个场所分级中的这种相互关系可在相应的uta图中表示，如图1、图2、图3 所示。为了清晰起见，仅标出与特定级别相符的参数。 a3机械环境条件 a3.1振动环境 本标准采用正弦振动来描述当地振动环境。正弦振动可由以下相互联系的参数 综合表示：振动频率f，峰值加速度a，峰值位移s，最大速度v，其间关系可用 下列公式确定： 其中峰值是指该量与其平均值之间的最大偏差。 在低频范围内最经常出现很小的加速度，而位移可能相当大。在高频范围内出 现较大的加速度，而位移相当小。用于分类的是具有低频范围内定位移和高频范围 内定加速度的典型频谱。如图4、图5所示。 本标准对远动设备及系统的振动环境分级，只取决于设备的种类或性质，诸如 物体的质量、大小，机械零件、电子元件、电路性能的敏感性等等。例如，集成电 路内部连接的那种小质量件就不会受频率为1hz的大振幅的影响，而高频振动的 高等级加速度则将使这些连接损坏。换言之，质量越大越容易被较低频率的振动所 损坏，实际上它们不能跟随高频振动。 除了正弦振动外，远动设备应用过程中还存在随机振动，目前尚缺乏足够的数 据来描述这些环境。 a3.2机械环境严酷等级的选择 对于一般的陆上、室内固定使用的设备，若其运输环境比极限使用环境更严 酷，则严酷等级的选择主要应考虑运输环境。 机械环境严酷等级的选择，应考虑产品的质量、装卸和运输的形式，以及是散 装运输、还是装在完整的包装箱内运输等因素。 a4产品标准中环境条件的确定 a4.1产品的环境适应性是产品技术条件的重要组成部分。有关产品标准应根据产 品在运行和运输、贮存中可能遇到的实际环境条件，规定产品的适应性，如产品对 温度、湿度、气压、振动、冲击等适应的程度。环境条件应作为产品标准技术要求 中的第一项内容。 a4.2当产品的实际使用、运输环境未知时，可要求用户提供有关资料。如果用户 提供有困难或所提供的资料不能利用时，则可从本标准中选择合适的严酷等级。产品 标准编写者所选择的严酷等级最好取得用户的同意。 a4.3产品技术条件应清楚说明产品在所选定的环境参数严酷等级内必须处于工作 状态，还是在非工作状态下承受该种环境条件的考验。 a4.4制造厂或用户可以采用对产品加防护的办法(即在运输或贮存时装入箱内)，或 把产品放在防振动或冲击的物体上，以减轻环境参数的严酷程度。本标准列出的环 境参数的严酷程度包括连同防护措施在内的产品，不一定是直接用于产品本身。在 产品技术条件中应清楚说明，产品在选定的环境参数严酷等级内是否加防护措施。 a5关于环境试验方法 环境参数等级可以作为选择设计和试验等级的基础，但不应简单地把这些分级 的极限值用作设计和试验的等级。要验证产品耐环境条件的能力，需要建立将实际 极端环境条件转换成试验条件的转换方法。 本标准的第3.2条“机械冲击”中的表9、表10所列参数，与目前通行的试 验参数不完全一致，对此可按下述方法进行转换： a.现有冲击试验机可产生4ms到30ms范围的脉冲持续时间，对大于30ms 者，可从冲击谱的含义出发，运用等效损伤原则，对冲击试验的脉冲和持续时间进 行等效变换； b.直接按gb2423.5电