湿空气的绝对湿度与含湿量计算及特点

含有水蒸气的空气称为湿空气，所含水分的程度用湿度和含湿量来表示，湿度的表示方法有绝对湿度和相对湿度之分。

（1）绝对湿度

每一立方米的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度，常用x（单位为kg/m³）表示，即

或

式中 m_s——水蒸气的质量（kg）；

V——湿空气的体积（m³）；

ρ_s——水蒸气的密度（kg/m³）；

p_s——水蒸气的分压力（Pa）；

R_s——水蒸气的气体常数，R_s=462.05N·m/（kg·K）；

T——热力学温度，K。

（2）饱和绝对湿度

若湿空气中水蒸气的分压力达到该湿度下水蒸气的饱和压力，则此时的绝对湿度为饱和绝对湿度，用x_b（单位为kg/m³）表示，即

式中 p_b——饱和空气中水蒸气的分压力（Pa）。

（3）相对湿度

在某一确定温度和压力下，其绝对湿度与饱和绝对湿度之比称为该温度下的相对湿度，用φ表示，即

当空气为绝对干燥时：p_s=0，则φ=0；当空气达到饱和时：p_s=p_b，则φ=100%。

一般湿空气的φ值在0～100%之间变化。通常情况下，空气的相对湿度在60%～70%范围内人体感觉舒适。气动技术规定各种阀允许使用的空气介质相对湿度不得大于95%。

（4）密度

湿空气的密度ρ′用下式计算

式中 p——湿空气的全压力（MPa）；

p_b——某温度t℃时饱和空气中水蒸气的分压力（MPa）（表9-3）；

φ——空气的相对湿度（%）。

表9-3 标准大气压下饱和空气中水蒸气的分压力、含湿量与温度的关系

（5）含湿量

每千克质量的干空气中所混合的水蒸气的质量称为质量含湿量，(www.xing528.com)

或

式中 m_s——水蒸气的质量（g）；

m_g——干空气的质量（kg）；

p_g——干空气的分压力（Pa）；

p——湿空气的全压力（Pa），p=p_s+p_g。

含湿量也常用与单位体积干空气混合的水蒸气的质量来表示，称为容积含湿量，用d′（单位为g/m³）表示，即

d′=dρ （9-10）

式中 ρ——干空气的密度（kg/m³）。

由表9-3可以看出，当气温下降时空气的含湿量是降低的，所以从减少空气中所含水分的角度来看，降低进入气动设备的空气温度是有利的。

【例9-1】 已知湿空气的压力为1×10⁵Pa，温度为20℃，相对湿度是75%，问湿空气的绝对湿度及含湿量各为多少？

解 根据表9-3可查得20℃时饱和水蒸气的分压力p_b=0.023×10⁵Pa。由式（9-7）得

可求得绝对湿度

x=φx_b≈φd_b′=75%×17.3g/m³=12.975g/m³

再由式（9-9）得

（6）压缩空气的析水量

在一定的温度下，湿空气中所能含有的水蒸气的量存在一个极限值，这就是饱和绝对湿度，或饱和含湿量。这个极限值随温度的上升而上升。在一般情况下，湿空气的含湿量是小于饱和含湿量的，湿空气不处于饱和状态。但一旦当含湿量超过饱和值，水分就不能以水蒸气状态存在于空气中，而要变成水滴凝析出来。这种情况往往发生在湿空气冷却的时候。

使湿空气中的水蒸气因冷却而开始凝析成水的湿度，称为该湿空气的露点。

湿空气被压缩后，原来在较大体积内含有的水蒸气都要挤到较小的体积里来，这样单位体积里所含的水蒸气量增大。由于压力的上升必定伴随着温度的上升，因此总的来说，气体的相对湿度变化不太大。但是压缩空气一旦被冷却下来。其相对湿度将大大增加，到温度降到露点以后，水蒸气就要凝析出来。

压缩空气冷却后的析水量W（单位为g/min）可按下式近似计算

W=q₁ρ[φd_b1-db₂] （9-11）

式中 q₁——空压机从外界吸入的湿空气的体积流量（m³/min）；

ρ——干空气的密度（kg/m³）；

φ——压缩前的相对湿度（%）；

d_b1——压缩前的湿空气饱和含湿量（g/kg）；

d_b2——压缩后的湿空气饱和含湿量（g/kg）。