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通过干湿球温度求大气相对湿度的方法详解

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Themethodofcalculatingrelativehumidityofatmospherebydryandwetbulbtemperature

TangJun

摘要：在工程应用当中,为了获得较高精度的大气相对湿度，一般有两种测量方法，一种是使用湿度计进行直接测量，一种是通过测量大气的干湿球温度来计算相对湿度，本文主要讨论第二种方法的具体计算过程。

关键词：干湿球温度，相对湿度，修正，燃气轮机单循环，燃气轮机联合循环

Abstract:Inengineeringapplication,inordertoobtainhighprecisionambientrelativehumidityoftheatmosphere,therearegenerallytwomeasurementmethods,?oneistouseahygrometerfordirectmeasurement,oneistocalculaterelativehumiditybymeasuringthedryandwetbulbtemperatureoftheatmosphere,thispaperdiscussesthesecondmethodofspecificcalculationprocess.

Keywords:Dryandwetbulbtemperature,relativehumidity,correction,gasturbineopencycle,gasturbinecombinedcycle

引言

在工程应用当中，大气的相对湿度是一个很重要的参数，特别是燃气轮机单循环、联合循环机组，大气相对湿度对机组的出力和热耗影响显著。在考核验收试验中，为了使试验的工况和设计工况具备可比较性，需要将试验工况修正到基准工况才能和设计指标进行比较，其中大气相对湿度就是非常重要的一个修正项目。按照ASMEPTC22执行燃机的考核验收试验时，相对湿度的测量不确定度不能超过2%，考虑到随机不确定度，对测量设备的实际精度要求要高于2%，通常都是选用精度1%的湿度计才能保证满足标准的要求。因此，如何使用较低的成本获得较高的精度是在工程应用当中需要仔细考虑的问题。

常用的湿度测量方法

相对湿度(RelativeHumidity，缩写RH)，指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比。湿空气的绝对湿度与相同温度下可能达到的最大绝对湿度之比。也可表示为湿空气中水蒸气分压力与相同温度下水的饱和压力之比。

测量大气湿度的方法一般有两种，一种是使用湿度计进行直接测量，一种是通过测量大气的干湿球温度来计算相对湿度。其中湿度计主要有干湿球温度计、毛发湿度计以及电子湿敏元件三种型号，干湿球温度计（dryandwetbulbthermometer）是一种测定气温、气湿的一种仪器。它由两支相同的普通温度计组成，一支用于测定气温，称干球温度计，另一支在球部用蒸馏水浸湿的纱布包住，纱布下端浸入蒸馏水中，称湿球温度计。原理是通过测量干湿球温度后再通过查表或者计算得到相对湿度，优点是成本低，但是查表得到的相对湿度误差较大，不适合对精度要求高的测量；毛发湿度计基本原理是毛发孔隙吸附水蒸气而引起毛发长度的变化，就是利用毛发的长度随相对湿度的改变而变化来测定空气的相对湿度，同样因为精度低而不适合对精度要求高的测量；湿敏元件是一种检测空气湿度的电子元件，优点是精度高，缺点是成本高且随时间的漂移较大。市面上，高精度的湿度计价格较贵，进口维萨拉的全量程精度都能达到1%的温湿度计，售价在4万元人民币以上，AA级热电阻制作的干湿球温度计成不过3千人民币。进行对湿度精度要求较高的测量时，考虑到成本，以上测量方法最合适的就是采用高精度热电阻作为测温元件的干湿球温度计，测量出干湿球温度之后再计算得到相对湿度。

计算相对湿度的理论基础

干湿温度计的干球探头直接露在空气中，湿球温度探头用湿纱布包裹着，其测湿原理就是，湿球外边的湿纱布的水分蒸发带走湿球温度计探头上的热量并且转变为水蒸气的内能，如果空气中水蒸汽量没饱和，湿球的表面便不断地蒸发水汽，并吸取汽化热，当空气中的水蒸汽量呈饱和状态时，水便不再蒸发，也不吸取汽化热。由于水蒸气汽化的能量来自空气，将干空气、液态水以及水蒸气作为一个绝热系统，湿球表面蒸发水汽前后的总能量保持不变，因此，水未蒸发前湿空气的焓和蒸发到饱和后湿空气的焓值相等，也就是干球温度下湿空气的焓