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露點(diǎn)、溫濕度儀的概述與應(yīng)用

1、概述

濕度，它是指氣體（或空氣）中水蒸氣的含量。空氣中液態(tài)或固態(tài)的水不算在濕度中。不含水蒸氣的空氣被稱為干空氣。由于大氣中的水蒸氣可以占空氣體積的0%到4%，一般在列出空氣中各種氣體的成分的時候是指這些成分在干空氣中所占的成分。

溫濕度儀、露點(diǎn)儀，正是測量空氣和氣體的溫度和濕度的儀器，可測量環(huán)境、試驗(yàn)場、試驗(yàn)箱、過程氣體的溫度和濕度。

空氣（或氣體，以下同）的溫度越高，它容納水蒸氣的能力就越高。雖然水蒸氣可以與空氣中的部分成分（比如懸浮的灰塵中的鹽）進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，或者被多孔的粒子吸收，但這些過程或反應(yīng)所占的比例非常小，相反的大多數(shù)水蒸氣可以溶解在空氣中。干空氣一般可以看作一種理想氣體，但隨著其中水汽成分的增高它的理想性越來越低。這時只有使用范德華方程才能描寫它的性能。

理論上“空氣中的水蒸氣飽和”這個說法是不正確的，因?yàn)榭諝庵械乃魵獾娘柡投扰c空氣的成分本身無關(guān)，而只與水蒸氣的溫度有關(guān)。在同一溫度下真空中的水蒸氣的飽和度與空氣中的水蒸氣的飽和度實(shí)際上是一樣高的。但出于簡化一般人們（甚至在科學(xué)界）使用“空氣中溶解的水蒸氣”或“空氣中的水蒸氣飽和”這樣的詞句。在這篇文章中我們也使用這些常用的詞句。

假如飽和的空氣的溫度降低到露點(diǎn)以下和空氣中有凝結(jié)核（比如霧劑）的話（在自然界一般總有凝結(jié)核存在），空氣中的水就會凝結(jié)。云、窗戶玻璃和其它冷的表面上的凝結(jié)水、露和霧、人在冷空氣中哈出的汽等等許多現(xiàn)象就是這樣形成的。偶爾（或在實(shí)驗(yàn)室中人工造成的）水蒸氣可以在露點(diǎn)以下也不凝結(jié)。這個現(xiàn)象叫做過飽和。

空氣中水蒸氣的溶解量隨溫度不同而變化。一立方米空氣可以在10攝氏度下溶解9.41克水，在30攝氏度下溶解30.38克水。溫度越高，空氣中水蒸氣的溶解量越大。

2、測量

濕度測量的歷史：濕度和溫度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系，但用數(shù)量來進(jìn)行表示較為困難。濕度計(jì)測的歷史可以追溯到中國的天秤型(公元前179年)為zui早的濕度計(jì)測。(溫度計(jì)測可追溯到記載的希臘時代的溫度計(jì))。

在計(jì)量法中規(guī)定，濕度定義為“物象狀態(tài)的量”。多個物理量被用來表示空氣（或氣體）的濕度。下面列出zui常用的幾個：

（1）蒸汽壓

（2）濕度

（3）相對濕度

（4）比濕

（5）露點(diǎn)

用來測量濕度的儀器叫做濕度計(jì)，如HCT、HP21等等。有的濕度計(jì)能同時測量氣體溫度，故稱為溫濕度計(jì)。用來測量露點(diǎn)的儀器叫做露點(diǎn)儀，如XPDM、SADP等，或者微水儀。

（1）濕度

濕度是一定體積的空氣（或氣體）中含有的水蒸氣的質(zhì)量，一般其單位是克/立方米（g/m3）。濕度的zui大限度是飽和狀態(tài)下的zui高濕度。濕度只有與溫度一起才有意義，因?yàn)榭諝庵心軌蚝械臐穸鹊牧侩S溫度而變化，在不同的高度（即氣體壓力）中濕度也不同，因?yàn)殡S著高度的變化空氣的體積變化。但濕度越靠近zui高濕度，它隨高度的變化就越小。

下面是計(jì)算濕度的公式：

ρw =e/(Rw×T) = m/V

其中的符號分別是：

e–蒸汽壓，單位是帕斯卡

Rw –水的氣體常數(shù)=461.52J/(kg K)

T–溫度，單位是開爾文

m–在空氣中溶解的水的質(zhì)量，單位是克

V–空氣的體積，單位是立方米

（2）相對濕度(RH)

相對濕度(RH)是濕度與zui高濕度（或稱飽和濕度）之間的比，它的值顯示水蒸氣的飽和度有多高。相對濕度為100%的空氣是飽和的空氣。相對濕度是50%的空氣含有達(dá)到同溫度的空氣的飽和點(diǎn)的一半的水蒸氣。相對濕度超過100%的空氣中的水蒸氣一般凝結(jié)出來。隨著溫度的增高，空氣中可以含的水就越多。也就是說，在同樣多的水蒸氣的情況下，溫度降低，相對濕度就會升高；溫度升高，相對濕度就會下降低。因此在提供相對濕度的同時也必須提供溫度的數(shù)據(jù)。通過zui高濕度和溫度也可以計(jì)算出露點(diǎn)。

溫濕度儀和露點(diǎn)儀可滿足測量空氣和氣體的溫度和濕度的要求。

以下是計(jì)算相對濕度的公式：

Φ= ρw /ρw,max×100% = e / E×100% = s /S×100%

其中的符號分別是：

ρw–濕度，單位是克/立方米

ρw,max–zui高濕度，單位是克/立方米

e–蒸汽壓，單位是帕斯卡

E–飽和蒸汽壓，單位是帕斯卡

s–比濕，單位是克/千克

S–zui高比濕，單位是克/千克

（3）露點(diǎn)

露點(diǎn)（Dewpoint，簡稱DP）或露點(diǎn)溫度，是在固定氣壓之下，氣體中所含的氣態(tài)水達(dá)到飽和而凝結(jié)成液態(tài)水所需要降至的溫度。在這溫度時，凝結(jié)的水飄浮在氣體中稱為霧、而沾在固體表面上時則稱為露，因而得名露點(diǎn)。

我司銷售的露點(diǎn)儀產(chǎn)品，即是測量壓縮空氣、氫氣、氮?dú)獾葰怏w的露點(diǎn)值。

當(dāng)露點(diǎn)降到冰點(diǎn)以下時，此時從氣體中析出的水汽并不會結(jié)成液態(tài)水，而是直接凝固成固態(tài)的水，微細(xì)的冰粒沾在其他物體的表面上型成霜，這時的露點(diǎn)亦會被稱為霜點(diǎn)（Frost Point）。

露點(diǎn)與另一個常用濕度指標(biāo)相對濕度有所關(guān)聯(lián)。相度濕度越高，露點(diǎn)會越接近氣溫；當(dāng)相對濕度達(dá)到100%時，露點(diǎn)與氣溫相等。當(dāng)露點(diǎn)不變時，相度濕度與氣溫成反比。

透過露點(diǎn)就可以知道出氣體中的水汽含量，因而露點(diǎn)是一項(xiàng)濕度的指標(biāo)。因而在天氣圖上，一般都以露點(diǎn)來表示氣象站的濕度。

氣體中的水汽增減與其他氣體無關(guān)。當(dāng)溫度到達(dá)露點(diǎn)時，不論其他氣體存在與否，露也會開始形成。露點(diǎn)也就是水汽分壓的單調(diào)函數(shù)。

露點(diǎn)亦會被看作氣體干燥性能以及含水量大小的指標(biāo)特征，因此，對空分、壓縮空氣等領(lǐng)域工程師而言，露點(diǎn)是一項(xiàng)重要數(shù)據(jù)。

便攜式露點(diǎn)儀和在線式露點(diǎn)儀，可滿足測試要求。

3、人類對高露點(diǎn)時的反應(yīng)

在高露點(diǎn)時，一般人都會感到不適。由于高露點(diǎn)時氣溫一般都會較高、而導(dǎo)致人體出汗；而高露度有時亦伴隨著高相對濕度、汗水揮發(fā)受阻，從而使人體過熱而感到不適。

另一方面，低露點(diǎn)時氣溫或者相對濕度會較低，任何一項(xiàng)都可令人體有效地散熱，因而比較舒服。

在內(nèi)陸居住的人一般都會在露點(diǎn)到達(dá)15℃至20℃時開始感到不適；而當(dāng)露點(diǎn)越過21℃時更會感到悶熱。

有紀(jì)錄以來zui高的露點(diǎn)是35℃，于2003年7月8日下午三時在沙特阿拉伯宰赫蘭所錄得。當(dāng)時的氣溫為42.2℃，使得酷熱指數(shù)高達(dá)77.7℃。

4、意義和用途

空氣濕度和氣體露點(diǎn)在許多方面有重要的用途。

【氣象學(xué)和水文學(xué)】

下雨的時候，空氣濕度是非常高的在氣象學(xué)和水文學(xué)中濕度是決定蒸發(fā)和蒸騰的重要數(shù)據(jù)。它對不同的氣候區(qū)的產(chǎn)生起決定性的作用。大氣中的水蒸氣在水循環(huán)過程中也是*的。通過水蒸氣水可以很快地在地球表面運(yùn)動。水在大氣中形成降水、云和其它現(xiàn)象，它們決定了地球的氣象和氣候。

而在天氣預(yù)報(bào)中，更常用到相對濕度。它反映了降雨、有霧的可能性。在炎熱的天氣之下，高的相對濕度會讓人類（和其他動物）感到更熱，因?yàn)檫@妨礙了汗水的揮發(fā)。人類可以從而制定出熱濕指數(shù)。

【醫(yī)學(xué)】

在醫(yī)學(xué)上空氣的濕度與呼吸之間的關(guān)系非常緊密。在一定的濕度下氧氣比較容易通過肺泡進(jìn)入血液。一般人在45-55%的相對濕度下感覺zui舒適。過熱而不通風(fēng)的房間里的相對濕度一般比較低，這可能對皮膚不良和對粘膜有刺激作用。濕度過高影響人調(diào)節(jié)體溫的排汗功能，人會感到悶熱。總的來說人在高溫但低濕度的情況下（比如沙漠）比在溫度不太高但濕度很高的情況下（比如雨林）的感覺要好。在通過呼吸進(jìn)行麻醉時麻醉氣體的濕度是非常關(guān)鍵的。醫(yī)學(xué)上使用的麻醉氣體一般是在無水的情況下存放的，假如在使用時不添加濕度的話會在人的肺中導(dǎo)致蒸發(fā)和失水。

【生物學(xué)】

在生物學(xué)中，尤其是在生態(tài)學(xué)中空氣濕度是一個非常關(guān)鍵的量。它決定一個生態(tài)系統(tǒng)的組成。在植物的葉面上氣孔的開關(guān)和植物的呼吸。有些動物比如蝸牛只有在它們的皮膚有一定濕度的情況下才能吸收氧氣。

【儲藏和生產(chǎn)】

在存放水果的倉庫里濕度決定水果的成熟。在存放金屬的倉庫里濕度過高可能導(dǎo)致腐蝕。其它許多貨物比如化學(xué)藥劑、煙、酒、香腸、木、藝術(shù)品、集成電路等等也必須在一定的濕度或在濕度為零的條件下存放。因此在許多倉庫、博物館、圖書館、計(jì)算機(jī)中心和一定的工廠（比如微電子工業(yè)、半導(dǎo)體、多晶硅）中都有空調(diào)裝置來控制室內(nèi)的濕度。

【農(nóng)業(yè)和林業(yè)】

霧氣彌漫的森林濕度過低可以在農(nóng)業(yè)上導(dǎo)致土壤和植物失水和減產(chǎn)。

在林業(yè)和林木工業(yè)中濕度也是一個非常關(guān)鍵的量。在鋸木廠人們往往向堆積在那里的木頭澆水。木頭本身有它自己的濕度，在空氣中它的濕度逐漸與空氣的周圍濕度靠近。這個木頭內(nèi)的濕度的變化會導(dǎo)致木頭的體積的變化，這對林木工業(yè)來說是非常關(guān)鍵的。

一般木頭在存放時要讓空氣可以直接與它的各個方向接觸，這樣來避免木頭變形或發(fā)霉。在鋪地板時先讓地板的木頭在房屋內(nèi)擱置一兩天，來讓它與房屋內(nèi)的濕度一樣，否則的話地板的木頭可能會在鋪設(shè)后伸張或收縮。

【建筑】

在建筑物理中露點(diǎn)是一個非常重要的量。假如一座建筑內(nèi)的溫度不一樣的話，那么從高溫部分流入低溫部分的潮濕的空氣中的水就可能凝結(jié)。在這些地方可能會發(fā)霉，在建筑設(shè)計(jì)時必須考慮到這樣的現(xiàn)象。此外相對濕度是衡量建筑室內(nèi)熱環(huán)境的一個重要指標(biāo)，建筑物理把在人體的主觀熱感覺處于中性時，風(fēng)速不大于0.15m/s，相對濕度為50%定為zui舒適的熱環(huán)境，這也是室內(nèi)熱環(huán)境設(shè)計(jì)的一個基準(zhǔn)。

【工業(yè)】

露點(diǎn)儀可應(yīng)用于檢測空氣、氫氣、氧氣、天然氣、氦氣、氮?dú)?、煤氣、氬氣、二氧化碳、乙二醇和SF6等工業(yè)氣體。

可應(yīng)用于以下行業(yè)：

    一、凈化行業(yè)、干燥行業(yè)

    二、電力行業(yè)、氫冷機(jī)組、六氟化硫絕緣氣

    三、石化行業(yè)、檢測各種工業(yè)氣體的水分

    四、紡織行業(yè)、PET切片的水分、檢測干燥氣

    五、通訊行業(yè)、清潔波導(dǎo)管

    六、電子行業(yè)、高精密的電子線路和半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、密封艙環(huán)境

    七、天然氣行業(yè)、離岸和在岸檢測、汽化、天然氣的干燥

    八、核工業(yè)部門、氣冷核反應(yīng)堆

有關(guān)濕度的名詞有：

濕度（humidity）、

濕度（Absolutehumidity) 、

相對濕度（Relativehumidity）、

飽和水蒸氣壓（Saturation Vapor Pressure）、

露點(diǎn)（DewPoint）、

不快指數(shù)"THI"(temperature humidity index)、

實(shí)效溫度（EffectiveTemperature）、

等價(jià)溫度（Equivalent-Warmth）、

混合比"X"（humiditymixing ratio) 、

空氣線圖、

比濕"S"（Specifichumidity）、

比較濕度"φ"（percentagehumidity）、

摩爾比（molarhumidity）"λ"、

飽差（saturationdeficit）、

標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài)（JIS-8703）、

濕球溫度（Wet-bulbtemperature）"tw"、

干球溫度（Dry-bulbtemperature）"td"、

斷熱飽和溫度（Adiabatic Saturation temperature）"ts" 、

水分活性（wateractivity）"Aw"、

顯熱"kcal/kg'" 、

潛熱"kcal/kg'" 、

熱函、

熱水分比"μ"、

霧氣、

含雪空氣、

比重量"γ"、

比容積、

比熱"Cp"、

顯熱比（Sensibleheat factor）"SHF"、

實(shí)效濕度（Effectivehumidity）"E"

（露點(diǎn)儀,溫濕度計(jì),濕度,微水儀,干燥,空分設(shè)備,凈化,相對濕度,壓縮空氣）