第四章 湿度测量.ppt

建筑环境与设备工程专业2007级 建筑环境测试技术 课程教案 第四章湿度测量 BuildingEnvironmentMeasurementTechnology 主讲 郝小礼2010年10月 在通风与空调工程中 空气的湿度与温度是两个相关的重要热工参数 在日常生产 生活中 它们具有非常的重要意义和严格的控制要求 湿度控制有何应用呢 1 湿度控制的应用 在纺织行业的应用 在相对湿度增大时 纤维的硬度和脆性降低 柔软性大为改善 不易断纱 静电的存在 会妨碍纤维的拉伸 梳理 交织 卷绕过程的顺利进行 提高空气的相对湿度 可以使纤维的比电阻降低 以增加电荷散逸的速度 从而消除静电 1 湿度控制的应用 湿度对人体热舒适的影响环境湿度过低时 体表汗液蒸发量增加 皮肤会感觉过于干燥 而湿度过大时 体表出的汗不能及时 充分地蒸发掉 积于皮肤表面 使人体不舒适感觉加大 因此 为了提高人体热舒适性 应正确控制室内相对湿度值 1 湿度控制的应用 在烟草行业中的应用在制烟过程中 烟丝的破损率及质量与储存时的空气湿度有着重要的关系 储存时空气过于干燥 则烟丝易破碎成烟沫 气味也挥发出去 烟丝质量随之降低 通常 储丝库的温度需要维持在18 25 之间 相对湿度要保持在70 RH以上 在此环境条件下 烟丝才不易破碎 飘尘现象也较轻 烟味也较纯正 1 湿度控制的应用 在通信行业的应用为避免因空气干燥引起静电 烧坏电路板 造成线路瘫痪 从而引发事故 同时保持设备的最佳运转状态 延长设备的使用寿命 通信行业动力机房环境对湿度和温度有着严格的要求 1 湿度控制的应用 在航空航天中的应用在航天舱大气中 航天员呼吸 蒸发和洗涤都会造成水蒸气增加 甚至达到饱和状态 在失重情况下 水蒸气可以在任何冷表面凝结成水珠 且随机存在于任何部位或飘浮在大气之中 对航天舱造成威胁 1 湿度控制的应用 其他行业中的应用受湿度影响较大的场合 还有如计算机房 印刷车间 洁净室 手术室 实验室 半导体生产车间 博物馆 档案馆等 1 湿度控制的应用 2 湿空气 大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的 我们称其为湿空气 常温常压下干空气可视为理想气体 湿空气中的水蒸汽一般处于过热状态 且含量很少 也可近似看作理想气体 PgV mgRgT或Pgvg RgTPnV mnRnT或Pnvn RnT 2 1湿度的表示方法 1 绝对湿度绝对湿度定义为每立方米湿空气中所含水蒸气的质量 即湿空气中的水蒸气密度 单位是克 米3 绝对湿度只能说明湿空气中实际所含水蒸气的质量 而不能说明湿空气干燥或潮湿的程度及吸湿能力的大小 2 1湿度的表示方法 2 相对湿度相对湿度就是空气中水蒸气分压力Pn与同温度下饱和水蒸气分压力Pb之比值 相对湿度表征湿空气中水蒸气接近饱和的程度 值小 说明湿空气饱和程度小 吸收水蒸气的能力强 值大则说明湿空气饱和程度大 吸收水蒸气的能力弱 2 1湿度的表示方法 3 含湿量含湿量就是湿空气中 每千克干空气所含有的水蒸气的质量 2 2湿度测量方法 湿度测量方法干湿球法露点法吸湿法 原理 干湿球温差效应潮湿物体表面因为水分蒸发而得到冷却 冷却的程度取决于周围空气的相对温度 大气压力B和风速v 如果大气压力B和风速v保持不变 空气的相对湿度越高 水分蒸发得就越少 因此 潮湿物体的表面温度 湿球温度 与周围环境空气温度 干球温度 之差就越小 反之 当相对湿度越低 水分蒸发量越大 干 湿球温度差就越大 因此 只要知道干 湿球温度就可以查表知道相对湿度 3 干湿球湿度计的测量原理 3 1热力学湿球温度与湿球温度 干球温度计 湿球温度计 刻度盘 纱布 水槽 3 2通风干湿球湿度计 机械型 电动型 为了能自动显示空气的相对湿度和远距离传送湿度信号 采用电动干湿球温度计 它的干湿球温度计是用金属电阻 镍电阻 代替膨胀式温度计 并设置一个微型轴流风机 以便在热电阻周围造成2 5m s的风速 提高测量精度 3 3电动干湿球湿度计 airin airout 干球热电阻 湿球热电阻 基本原理 先测定露点温度 l 然后确定对应于 l的饱和水蒸气压力Pl 显然 Pl即为被测空气的水蒸气分压力Pn 4 露点湿度计工作原理 4 1露点湿度计 主要缺点 当冷却表面上出现露珠的瞬间 需立即测定表面温度 但一般不易测准 而容易造成较大的测量误差 光电式露点湿度计是使用光电原理直接测量气体露点温度的一种电测法湿度计 其测量准确度高 可靠性强 使用范围广 尤其适用于低温状态 4 2光电露点湿度计 5 毛发湿度计 头发经过脱脂处理后 其长度可随周围空气湿度变化而伸长或缩短 利用这个特性制作的毛发湿度计有指示型和记录型两种 基本原理 某些盐类放在空气中 其含湿量与空气的相对湿度有关 而含湿量大小又引起本身电阻的变化 因此可以通过这种传感器将空气相对湿度转换为其电阻值的测量 这种方法称为吸湿法湿度测量 6 氯化锂电阻式湿度传感器 6 氯化锂电阻式湿度传感器 氯化锂是一种在大气中不分解 不挥发 也不变质而具有稳定的离子型无机盐类 其吸湿量与空气相对湿度成一定函数关系 随着空气相对湿度的增减变化 氯化锂吸湿量也随之变化 当氯化锂溶液吸收水气后 使导电的离子数增加 因此导致电阻的降低 反之 则使电阻增加 氯化锂电阻湿度传感器就是根据这一原理工作的 6 1氯化锂湿度传感器的结构 6 2组合式氯化锂湿度传感器 氯化锂传感器的测湿范围与所涂氯化锂浓度及其它成分有关 采用某一浓度制作的元件在其有效的感湿范围内 其电阻值随周围空气相对湿度的变化符合指数关系 当湿度低于其有效的感湿范围时 其阻值迅速增加 趋于无限大 而当高于该范围时 其阻值变得非常小 乃至趋于零 每一传感器的测量范围较窄 故应按照测量范围的要求 选用相应的量程 为扩大测量范围 可采用多片组合传感器 6 2组合式氯化锂湿度传感器 6 3氯化锂湿度变送器 温 湿度变送器输出标准信号 便于远距离传送 记录和调节 测量和调节精度高 常用于高精度的温 湿度测量和调节系统 6 4氯化锂湿度传感器使用注意事项 需要采用交流电源测电阻 不能采用直流电源测电阻最高使用温度不能超过55 应保持空气清洁 无粉尘 6 5氯化锂露点湿度计 测量原理 TL PB TB PC TC 关键是如何找到与被测空气 A 水蒸气分压力相平衡的氯化锂饱和水蒸气分压力点 C 结构 工作原理 该传感器是一个电容器 用高分子薄膜做电容的介电质 电极是很薄的金属微孔蒸发膜 水分子可通过两端的电极被高分子薄膜吸附或释放 随着水分子被吸附或释放 高分子薄膜的介电系数将发生相应的变化 因而导致电容的变化 因为介电系数随空气的相对湿度变化而变化 所以只要测定电容值就可测得相对湿度 7 高分子膜电容式湿度传感器 8 湿度计的校检 双温法只要测量Ts和Tc 就可确定试验腔内的相对湿度 8 1湿度计校检设备 本章复习思考题 1 简述