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1、第四章 矿井环境状态参数检测 第四节 温度检测仪器 一、大气的湿度及露点 （一）绝对湿度和相对湿度 地球表面的大气层是由78%的氮气、21%的氧气 和一小部分二氧化碳、水汽以及其他一些惰性气 体混合而成的。由于地面上的水和动植物会发生 水份蒸发现象，因而地面上不断地在生成水份， 使大气中含有水汽的量在不停地变化。由于水份 的蒸发及凝结的过程总是伴随着吸热和放热，因 此大气中的水汽的多少不但会影响大气的湿度， 而且使空气出现潮湿或干燥现象。大气的干湿程 度，通常是用大气中水汽的密度来表示的。即每 1m3大气所含水汽的克数来表示，它称为大气的 绝对湿度。 要想直接测量出大气的水汽密度，方法比较复杂
2、。而理论 计算表明，在一般的气温条件下，大气的水汽密度，与大 气中水汽的压强数值十分接近。所以大气的水汽密度又可 以规定为大气中所含水汽的压强，又把它称为大气的绝对 湿度，用符号D表示，常用的单位是mmHg。在许多与 大气的湿度有关的现象里，如农作物的生长绵纱的断头以 及人们的感觉等等，都与大气的绝对湿度没有直接的关系 ，主要与大气中的水汽离饱和状态的远近程度有关。比如 ，同样是6mmHg的绝对湿度，如果在炎热的夏季中午，由 于离当时的饱和水汽压（31.38mmHg）尚远，使人感到干 燥，如果是在初冬的傍晚，由于水汽压接近当时的饱和水 汽压（18.05mmHg）而使人感到潮湿。因此通常把大气的
3、 绝对湿度跟当时气温下饱和水汽压的百分比称为大气的相 对湿度，即 （417） 式中H相对湿度 D大气的绝对湿度（mmHg） Ds当时气温下的饱和水汽压（mmHg） 上式表明，若大气中所含水汽的压强等于当时气温下的饱 和水汽压时，这时大气的相对湿度等于100%RH。 （二）露点 降低温度可以使未饱和水汽变成饱和水汽 。露点就是指使大气中原来所含有的未饱 和水汽变成饱和水汽所必须降低的温度。 因此只要能测出露点，就可以通过一些数 据表查得当时大气的绝对湿度。当大气中 的未饱和水汽接触到温度较低的物体时， 就会使大气中的未饱和水汽达到或接近饱 和状态，在这些物体上凝结成水滴。这种 现象被称为结露。结
4、露对农作物有利，但 对电子产品则是有害的。 二、湿度测量方法 湿度测量从原理上划分有二、三十种之多 。但湿度测量始终是世界计量领域中著名 的难题之一。一个看似简单的量值，深究 起来，涉及相当复杂的物理化学理论分 析和计算，初涉者可能会忽略在湿度测量 中必需注意的许多因素，因而影响传感器 的合理使用。 常见的湿度测量方法有： 动态法（双压法、双温法、分流法），静 态法（饱和盐法、硫酸法），露点法，干 湿球法和电子式传感器法。 双压法、双温法是基于热力学P、V、T平衡原理，平衡时间较 长，分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。由于采用 了现代测控手段，这些设备可以做得相当精密，却因设备复杂，
5、 昂贵，运作费时费工，主要作为标准计量之用，其测量精度可达 2%RH以上。 静态法中的饱和盐法，是湿度测量中最常见的方法，简单易 行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温度的稳 定要求较高。用起来要求等很长时间去平衡，低湿点要求更长。 特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时，每次开启都需要平衡 68小时。 露点法是测量湿空气达到饱和时的温度，是热力学的直接结 果，准确度高，测量范围宽。计量用的精密露点仪准确度可达 0.2甚至更高。但用现代光电原理的冷镜式露点仪价格昂贵 ，常和标准湿度发生器配套使用。 干湿球法，这是18世纪就发明的测湿方法。历史悠久，使用最 普遍。干湿球法是一种间接方法，
6、它用干湿球方程换算出湿度值 ，而此方程是有条件的：即在湿球附近的风速必需达到2.5m/s以 上。普通用的干湿球温度计将此条件简化了，所以其准确度只有 57%RH,干湿球也不属于静态法，不要简单地认为只要提高两 支温度计的测量精度就等于提高了湿度计的测量精度。 电子式湿度传感器法 三、干湿球温度仪表 图421 DHM2型风扇式湿度计 1干球温度计； 2湿球温度计 3棉纱布； 4、5双层金属保护管 6通风器； 7风管 矿井空气湿度的测定通常采用风扇湿度计，又称通风干湿表，如 图4-22 所示，主要由两支相同的温度计和一个通风器组成。水 银温度计1 为干球温度计；水银温度计2 的水银球上裹有一层湿
7、的棉纱布3， 为湿球温度计；水银温度计的外面均罩着内外表面 光亮的双层金属保护管4 和5 ，以防热辐射的影响；通风器6 内 有发条和风扇，风扇在发条作用下工作，以在风管7 中产生稳定 的气流，使温度计的水银球处于同一风速下，测定流动状态下的 空气温度。使用时，先湿润纱布，然后上紧发条，小风扇转动， 空气由双层金属保护管4 和5 吸人，经中间管从上部排出。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，因此湿球所表示的温度都比干球所示要低。空气越干燥 （即湿度越低），蒸发越快，不断地吸取汽化热，使湿球所示的 温度降低，而与干球间的差增大。相反，当空气中的水蒸汽量呈 饱和状
8、态时，水便不再蒸发，也不吸取汽化热，湿球和干球所示 的温度，即会相等。使用时，应将干湿计放置距地面1.21.5米 的高处。读出干、湿两球所指示的温度差，由该湿度计所附的对 照表就可查出当时空气的相对湿度。因为湿球所包之纱布水分蒸 发的快慢，不仅和当时空气的相对湿度有关，还和空气的流通速 度有关。所以干湿球温度计所附的对照表只适用于指定的风速， 不能任意应用。根据干、湿温度计读数的差值（ ）和湿球温度 计读数（ ），由空气湿度表即可查出空气的相对湿度（ ）。 例题4 1 在井下某巷道用风扇式湿度计测 得风流的干球温度为25.6 ，湿球温度为 23.5 。求风流的相对湿度。 解： 根据 和空气湿度
9、表，并利用内插法求 得相对湿度 。 附录： 湿度对照表 干湿示差 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 干球温度 相对湿度(%) 50 97 94 92 89 87 84 82 79 77 74 72 70 68 66 63 61 49 97 94 92 89 86 84 81 79 77 74 72 70 67 65 63 61 48 97 94 92 89 86 84 81 79 76 74 71 69 67 65 62 60 47 97 94 92 89 86 83 81 78 76 73 71 6
10、9 66 64 62 60 46 97 94 91 89 86 83 81 78 76 73 71 68 66 64 62 59 45 97 94 91 88 86 83 80 78 75 73 70 68 66 63 61 59 44 97 94 91 88 86 83 80 78 75 72 70 67 65 63 61 58 43 97 94 91 88 85 83 80 77 75 72 70 67 65 62 60 58 42 97 94 91 88 85 82 80 77 74 72 69 67 64 62 59 57 41 97 94 91 88 85 82 79 77 74 7
11、1 69 66 64 61 59 56 40 97 94 91 88 85 82 79 76 73 71 68 66 63 61 58 56 39 97 94 91 87 84 82 79 76 73 70 68 65 63 60 58 55 38 97 94 90 87 84 81 78 75 73 70 67 64 62 59 57 54 37 97 93 90 87 84 81 78 75 72 69 67 64 61 59 56 53 36 97 93 90 87 84 81 78 75 72 69 66 63 61 58 55 53 35 97 93 90 87 83 80 77 7
12、4 71 68 65 63 60 57 55 52 34 96 93 90 86 83 80 77 74 71 68 65 62 59 56 54 51 33 96 93 89 86 83 80 76 73 70 67 64 61 58 56 53 50 32 96 93 89 86 83 79 76 73 70 66 64 61 58 55 52 49 31 96 93 89 86 82 79 75 72 69 66 63 60 57 54 51 48 30 96 92 89 85 82 78 75 72 68 65 62 59 56 53 50 47 29 96 92 89 85 81 7
13、8 74 71 68 64 61 58 55 52 49 46 28 96 92 88 85 81 77 74 70 67 64 60 57 54 51 48 45 27 96 92 88 84 81 77 73 70 66 63 60 56 53 50 47 43 26 96 92 88 84 80 76 73 69 66 62 59 55 52 48 46 42 25 96 92 88 84 80 76 72 68 64 61 58 54 51 47 44 41 24 96 91 87 83 79 75 71 68 64 60 57 53 50 46 43 39 23 96 91 87 83 79 75 71 67 63 59 56 52 48 45 41 38 22 95 91 87 82 78 74 70 66 62 58 54 50 47 43 40 36 21 95 91 86 82 78 73 69 65 61 57 53 49 45 42 38 34 20 95 91 86 81 77 73 68 64 60 56 52 58 44 40 36 32 19 95 90 86 81 76 72 67 63 59 54 50 56 4
