未飽和濕空氣中水蒸汽處于過(guò)熱狀態(tài);而在飽和空氣中的水蒸汽處于飽和蒸汽狀態(tài)。未飽和空氣達到飽和可以經(jīng)歷不同的途徑:在溫度不變的情況下,水分向空氣中蒸發(fā),增加蒸汽分壓力,而蒸汽分壓力達到該溫度相應的飽和壓力時(shí),即可達到飽和空氣狀態(tài);在保持濕空氣 中蒸汽分壓力不變的情況下,降低濕空氣溫度,當溫度降到與相應的水蒸汽的飽和溫度時(shí),空氣也達到飽和狀態(tài)。此時(shí)濕空氣的溫度稱(chēng)為露點(diǎn)溫度,用符號 表示。
通常,相對濕度可由干濕球溫度計測量干、濕球溫度得到。干濕球溫度計含有兩支普通溫度計,如圖1。
其中一支的溫包直接和濕空氣接觸,其測得溫度稱(chēng)為干球溫度;另一支的溫包則用保持浸潤的濕紗布包著(zhù),測得溫度稱(chēng)濕球溫度。如果來(lái)流空氣是未飽和的,那么濕紗布表面的水分會(huì )不斷蒸發(fā),由于水蒸發(fā)時(shí)吸收熱量,從而使貼近紗布的一層空氣溫度降低。隨著(zhù)與主流空氣建立的溫差,主氣流向紗布傳熱。當溫度降低到一定程度時(shí),傳入紗布的熱量正好等于水蒸發(fā)所需的熱量,這時(shí)溫度維持不變,此時(shí)的溫度就是濕球溫度??諝獾南鄬穸扔?,濕球溫度比干球溫度就低得愈多。如果空氣是飽和的,則由于空氣不能接納更多的蒸汽,故紗布上水不會(huì )蒸發(fā),這時(shí)濕球溫度和干球溫度是相同的。因此干濕球溫度的差值與相對濕度存在一定的函數關(guān)系(見(jiàn)圖2)。
根據對露點(diǎn)溫度和濕球溫度的討論,干球溫度、濕球溫度和露點(diǎn)溫度的關(guān)系如下
對于未飽和空氣
對于飽和空氣
應該指出,濕球溫度計的讀數和掠過(guò)濕球溫度計的風(fēng)速有一定的關(guān)系,濕球溫度并非熱力學(xué)狀態(tài)參數。嚴格的場(chǎng)合應用絕熱飽和溫度作為確定濕空氣狀態(tài)的一個(gè)參數,但絕熱飽和溫度的確定很困難。研究表明,在風(fēng)速超過(guò)2m/s直至40m/s以下的寬廣范圍內,濕球溫度計的讀數變化很小,故工程上近似用濕球溫度替代絕熱飽和溫度,作為一種表征濕空氣的狀態(tài)參數。在以干、濕球溫度查圖表或進(jìn)行計算求取相對濕度等時(shí),應以通風(fēng)式干-濕球溫度計的讀數為準。