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雙壓法濕度發(fā)生器的工作原理

欄目:常見問題 編輯:CEO 來源:網(wǎng)絡(luò) 熱度:0 日期:2022-12-10
信息摘要:
概述:本文重點(diǎn)討論了雙壓法濕度發(fā)生器的工作原理及奧地利益加義公司(E+EElektronik)生產(chǎn)的HUMOR10型濕度發(fā)生器的特性。1.濕度的基本特性1.1道爾頓定律眾所周知,環(huán)境空氣由不同的氣體組分組合而成,其主要成分如下表:在理想氣體狀態(tài)中,每個(gè)氣體分子的活動(dòng)與其它氣體分子無關(guān)。道爾頓定律:氣體的壓力等于其各組分的壓力之和。即:P=PN2+PO2+PAr+…其中P為氣體的總壓力

雙壓法濕度發(fā)生器的工作原理

雙壓法濕度發(fā)生器的工作原理

  概述:本文重點(diǎn)討論了雙壓法濕度發(fā)生器的工作原理及奧地利益加義公司(E+EElektronik)生產(chǎn)的HUMOR10型濕度發(fā)生器的特性。

  1.濕度的基本特性

  

  1.1道爾頓定律

  眾所周知,環(huán)境空氣由不同的氣體組分組合而成,其主要成分如下表:

  在理想氣體狀態(tài)中,每個(gè)氣體分子的活動(dòng)與其它氣體分子無關(guān)。

  道爾頓定律:氣體的壓力等于其各組分的壓力之和。

  即:P=PN2+PO2+PAr+…

  其中P為氣體的總壓力,單位為毫巴(mba)或百帕(hPa)。

  氣態(tài)下的水分子(水汽)也是氣體的組分之一,因此在理想狀態(tài)下它也可以用道爾頓定律

  描述:

  P=PN2+PO2+PAr+…+e

  或:P=Pdry+e

  其中:e為水蒸氣的分壓力,Pdry為其它氣體組分的壓力(干氣的壓力)。

  濕空氣組分示意圖。氣體的總壓力等于各組分的分壓力之和。

  1.2空氣中的水蒸氣壓

  首先需要明確的是,空氣中的水分子不可能無限多的存在,空氣中可能容納的A大的水蒸

  汽分壓力僅與溫度有關(guān),溫度越高空氣中可容納的水汽越多。

  在裝有少量水的密閉容器中,在任何一個(gè)溫度點(diǎn)(T)下,其液面上方的水分子的蒸發(fā)與

  冷凝將會(huì)達(dá)到平衡,當(dāng)平衡后氣體中的水蒸氣壓既為在溫度T時(shí)該氣體中可以容納的最大水蒸氣壓。

  裝有少量水的密閉容器。在溫度T時(shí)液面上方將產(chǎn)生一個(gè)平衡后且僅與溫度有關(guān)的水蒸氣壓。

  該水蒸氣壓既被定義為在溫度T時(shí)該液面上方的飽和水蒸氣壓,在此用ews表示.

  所示,飽和水蒸氣壓ews與溫度T的關(guān)系近似為一條指數(shù)曲線。需要特別強(qiáng)調(diào)的是,雖然需要一些微小的修正,但在大部分情況下飽和水蒸氣壓可被認(rèn)為與主體壓力的變化無關(guān)。

  1.3相對(duì)濕度

  在前一節(jié)中已經(jīng)描述了飽和水蒸氣壓ews的特性,即它是在某一溫度點(diǎn)下氣體中可以容納

  的最大水蒸氣壓。但在通常情況下,氣體中實(shí)際的水蒸氣分壓力總是低于在該溫度點(diǎn)下的飽和水蒸氣壓。

  相對(duì)濕度(RH)即為在某一溫度點(diǎn)下氣體中的水蒸氣分壓力與在該溫度點(diǎn)時(shí)的飽和水蒸氣

  壓的比值。相對(duì)濕度以百分比表示。

  即:RH=e/ews*100(%RH)

  2.雙壓法濕度發(fā)生器

  2.1濕空氣的膨脹

  假定壓力為P1且含有水蒸氣分壓力為e的氣體被膨脹到壓力P2,在膨脹過程中氣體中所

  有組分的壓力也將會(huì)按照相同的膨脹比率P2/P1來改變。當(dāng)然這也適用于氣體中的水蒸氣分壓力e。該過程可用下述公式來描述:

  初始狀態(tài):氣體壓力P1=Pdry+e

  膨脹后:氣體壓力P2=P1*P2/P1=(Pdry+e)*P2/P1

  同理,膨脹后的水蒸氣分壓力(e’)也將降低為e’=P2/P1*e

  2.2HUMOR10型雙壓法濕度發(fā)生器

  HUMOR10型雙壓法濕度發(fā)生器由兩個(gè)氣室組成

  壓力為P1的空氣或氮?dú)獗灰霘馐?(飽和室)。在這里由于有水的存在它將被加濕并產(chǎn)生一個(gè)在當(dāng)時(shí)溫度條件下的飽和水蒸氣壓ews(詳見第1.2節(jié)所述)

  然后再把氣室1(飽和室)被加濕并且達(dá)到飽和的氣體膨脹(減壓)至P2并引入氣室2(測(cè)

  量室)。在這個(gè)膨脹過程中ews也將會(huì)按照與主體膨脹的相同比率變化。因此在氣室2(測(cè)量室),我們即可得到水蒸氣分壓力e。

  e=ews*P/P1

  由于HUMOR10所采用的導(dǎo)熱性極好的材料和結(jié)構(gòu),它可以保證測(cè)量室與飽和室的溫度相同。

  而由于溫度相同,氣室1(飽和室)產(chǎn)生的飽和水蒸氣壓ews即為氣室2(測(cè)量室)的飽和水蒸氣壓。但由于氣體的膨脹,在測(cè)量室中我們可以得到的是水蒸氣分壓力e,因此從相對(duì)濕度的定義中我們可以得到測(cè)量室中的相對(duì)濕度。

  RH=e/ews=ews*(P/P1)/ews=P/P1

  從上式中可以看出,測(cè)量室中的相對(duì)濕度僅與測(cè)量室與飽和室中的壓力比有關(guān)。

  從理論上說,系統(tǒng)中的飽和水蒸氣壓并不是完全與氣體壓力無關(guān),因此在實(shí)際計(jì)算中需要

  引入一個(gè)壓力相關(guān)系數(shù)來更準(zhǔn)確地計(jì)算測(cè)量室中的相對(duì)濕度:

  RH=(P*f(P1))/(P1*f(P))

  上式中的壓力相關(guān)系數(shù)f(P)和f(P1)均小于1.01。

  在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)HUMOR10型雙壓法濕度發(fā)生器的精度基本不受環(huán)境溫度的影響而僅取決

  于壓力值P及P1的測(cè)量結(jié)果。當(dāng)然,要保證雙壓法濕度發(fā)生器的精度的最重要的前提是你必須要保證測(cè)量室溫度與飽和室溫度及飽和室內(nèi)的水溫的完全一致。

  通過改變飽和室內(nèi)的壓力P1即可連續(xù)改變測(cè)量室內(nèi)的相對(duì)濕度。

  通過測(cè)量測(cè)量室及飽和室的壓力即可由上述公式計(jì)算出實(shí)際得到的相對(duì)濕度并在顯示屏上

  顯示出來。

  3.HUMOR10的主要特性

  3.1精度

  理論上講HUMOR10的精度主要取決于壓力測(cè)量的精度。如要改善其精度可以把HUMOR10產(chǎn)生的濕度值與一臺(tái)經(jīng)過鑒定的鏡面露點(diǎn)儀進(jìn)行比較。然后把得到的修正曲線存儲(chǔ)到HUMOR10的內(nèi)置微處理器中即可。最終得到的精度取決于你所使用的標(biāo)準(zhǔn)源的精度。

  HUMOR10與一臺(tái)校準(zhǔn)后的鏡面露點(diǎn)儀的精度比較。

  3.2穩(wěn)定性

  圖7為在75%RH點(diǎn)上經(jīng)過150小時(shí)后HUMOR10與一臺(tái)校準(zhǔn)后的鏡面露點(diǎn)儀的比較。

  經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論可保證HUMOR10在一年內(nèi)的漂移量不會(huì)超過0.5%RH。

  3.3響應(yīng)時(shí)間

  就理論而言,HUMOR10對(duì)相對(duì)濕度變化的響應(yīng)時(shí)間僅取決于飽和室的壓力變化的響應(yīng)時(shí)間

  實(shí)際上HUMOR10對(duì)濕度從75%RH到25%RH的變化響應(yīng)時(shí)間在1分鐘以內(nèi)。由于原理不同,你可看出露點(diǎn)儀響應(yīng)時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于HUMOR10并且在前幾分鐘露點(diǎn)儀的讀數(shù)會(huì)有劇烈的震蕩。

  3.4.環(huán)境條件

  如前所述,HUMOR10的精度基本上與環(huán)境溫度無關(guān),唯一重要的一點(diǎn)就是濕度發(fā)生器內(nèi)各氣室間溫度的一致性。圖9顯示了當(dāng)HUMOR10產(chǎn)生的相對(duì)濕度為75%RH時(shí),環(huán)境溫度從25℃變?yōu)?0℃及從10℃變?yōu)?5℃后其精度的變化。需要指出的是,溫度的改變(特別是改變后的前幾分鐘)會(huì)對(duì)作為標(biāo)準(zhǔn)的露點(diǎn)儀的精度產(chǎn)生很大的影響。

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