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首先看国内百度百科给的定义:
露点温度Td,在空气中水汽含量不变, 保持气压一定的情况下, 使空气冷却达到饱和时的温度称露点温度,简称露点,单位用℃或℉表示。
对于上述概念,实际上对于我这种理工男也是不好理解的。我尝试着用刚简单的话语去描述这个概念。
首先,空气是可以容纳水分子的。空气越暖,它所含的水分子就越多。空气越冷,它能容纳的水分子就越少。如果空气湿度为 100%,则意味着空气中的水分子数量已达到最大可能值,无法再容纳更多。通常,暖空气从地面上升。空气越高,气团就越冷,它能容纳的水量就越少。过多的水就会出现,我们就会看到云。
图1
因此,所谓的露点是空气相对湿度达到 100% 时水蒸气开始“析出”即凝结的温度。换句话说,露点是空气需要冷却到一定温度才能释放出水凝结物(出现露水)。
露点是气体被冷却,所含水蒸气开始形成液态或固态冷凝物时的温度,单位为℃。露点温度非常直观地反映了气体中所含水分。
从某种意义上来说,控制露点是工业生产效率及产品质量的关键条件。那什么是露点?为什么工业领域里,都在追求低露点?
气体含水量的露点温度与ppm(v),g/m³对照表 |
|||||
露点(℃) ppm(v) g/m³(按20℃换算) 露点(℃) ppm(v) g/m³(按20℃换算) |
|||||
-78℃ |
0.7489 |
5.610X 10-³ |
-77℃ |
0.8792 |
6.586X10-3 |
-76℃ |
1.030 |
7.716X 10-3 |
-75℃ |
1.206 |
9.034X10-3 |
-74 ℃ |
1.409 |
1.055X 10-3 |
-73℃ |
1.643 |
1.231X10-³ |
-72℃ |
1.913 |
1.433X 10-³ |
-71℃ |
2.226 |
1.667X10-³ |
-70℃ |
2.584 |
1.936X10-3 |
-69℃ |
2.997 |
2.245X10-3 |
-68℃ |
3.471 |
2.600X 10-3 |
-67℃ |
4.013 |
3.006X10-³ |
-66℃ |
4.634 |
3.47 1X 10-3 |
-65℃ |
5.343 |
4.002X10-3 |
-64℃ |
6.153 |
4.609X10-3 |
-63℃ |
7.076 |
5.301X10-3 |
-62℃ |
8.128 |
6.089X 10-³ |
-61℃ |
9.322 |
6.983X10-3 |
-60℃ |
10.68 |
8.000X 10-³ |
-59℃ |
12.22 |
9.154X10-³ |
-58℃ |
13.96 |
1.046X10-² |
-57℃ |
15.93 |
1.193X10-² |
-56℃ |
18.16 |
1.360X10-² |
-55℃ |
20.68 |
1.549X10-² |
-54℃ |
23.51 |
1.761X10-² |
-53℃ |
26.71 |
2.001X10-² |
-52℃ |
30.32 |
2.271X10-2 |
-51℃ |
34.34 |
2.572X10-2 |
-50℃ |
38.88 |
2.913X 10-2 |
-49℃ |
43.97 |
3.29 4X10-2 |
-48℃ |
49.67 |
3.721X10-2 |
-47℃ |
56.05 |
4.199X10-2 |
-46℃ |
63.17 |
4.732X 10-² |
-45℃ |
71.13 |
5.328X10-² |
-44℃ |
80.01 |
5.994X10-² |
-43℃ |
89.91 |
6.735X10-² |
-42℃ |
100.9 |
7.558X10-2 |
-41℃ |
113.2 |
8.480X10-² |
-40℃ |
126.8 |
9.499X10-2 |
-39℃ |
142.0 |
0.1064 |
-38℃ |
158.7 |
0.1189 |
-37℃ |
177.2 |
0.1327 |
-36℃ |
197.9 |
0.1482 |
-35℃ |
220.7 |
0.1653 |
-34℃ |
245.8 |
0.1841 |
-33℃ |
273.6 |
0.2050 |
-32℃ |
304.2 |
0.2279 |
-31℃ |
338.0 |
0.2532 |
-30℃ |
197.9 |
0.1482 |
-29℃ |
416.2 |
0.3118 |
-28 ℃ |
461.3 |
0.3456 |
-27℃ |
510.8 |
0.3826 |
-26℃ |
565.1 |
0.4233 |
-25℃ |
642.9 |
0.4681 |
-24℃ |
690.1 |
0.5170 |
-23℃ |
761.7 |
0.5706 |
-22℃ |
840.0 |
0.6292 |
-21℃ |
925.7 |
0.6934 |
-20℃ |
1019 |
0.7633 |
-19℃ |
1121 |
0.8397 |
-18℃ |
1233 |
0.9236 |
-17℃ |
1355 |
1.015 |
-16℃ |
1487 |
1.114 |
-15℃ |
1632 |
1.223 |
-14℃ |
1788 |
1.339 |
-13℃ |
1959 |
1.467 |
-12℃ |
2145 |
1.607 |
-11 ℃ |
2346 |
1.757 |
-10℃ |
2566 |
1.922 |
-9℃ |
2803 |
2.100 |
-8℃ |
3059 |
2.291 |
-7℃ |
3338 |
2.500 |
露点是什么可以简单地理解为在一定的大气压力下,空气中水蒸气含量达到饱和而凝结成液态水时的空气温度。在这个温度时,凝结的水漂浮在空中称为雾,粘在固体表面上时称为露。
对于大部分过程工业,水分是带来不利影响的污染物,会导致产品质量差,管道腐蚀,低温结冰,过早磨损和设备故障等,以及与其他化学品和气体发生反应。
在工业领域中,露点温度是关键性参数。如在干燥、制冷、气体处理等特定的工艺中,露点温度控制不到位会导致元器件腐蚀损坏,进而引发机械故障、污染和冻结。
实时监测和控制露点温度是控制空气湿度、确保产品质量和提高生产效率的关键。
需要注意以下几点:
露点是空气中水蒸气饱和时的温度。低于此温度时,会形成露水(或霜冻)。
在露点时,相对湿度为 100%。
增加湿度(水蒸气量)或增加压力会升高露点温度。
概念看似简单,但在实际工程应用中很容易被它搞混淆。
露点与湿度的关系:露点与相对湿度密切相关,相对湿度是空气中水蒸气量与该温度下空气可容纳的最大水蒸气量之比的量度。当空气温度接近露点时,相对湿度会增加。当空气温度等于露点时,空气饱和,相对湿度为 100%。相反,空气温度与露点之间的差异越大,则相对湿度越低。
我们前面说过,较暖的空气可以携带更多的水。较冷的空气可以携带较少的水。将一定体积的空气想象成一个可以容纳水的水桶。那么,相对湿度就是衡量水桶满度的标准。 50% 的相对湿度意味着空气携带的水量是其可能容纳的水量的一半。我们想象中的水桶是半满的(50%)状态。
现在,在不添加或去除任何水分的情况下,如果空气的温度发生变化会发生什么?记住,我们说过暖空气比冷空气携带更多的水。因此,随着空气温度的变化,我们想象中的水桶的大小会发生变化。但水量不会改变。
图2
我们举一个例子说明
我们将从 72°F (22°C) 和 50% 湿度的空气开始。这时候我们的桶是这样的(图3):
图3
现在,假设空气冷却到 60°F (16°C)。这可能是空气进入较冷的地下室或阁楼,或者可能是进入墙壁空腔的隔热层后面。或者可能是在寒冷的日子里靠近窗户。较冷的空气携带水分的能力较差,在这种情况下约为三分之一。假想的水桶变小,缩小到原来大小的三分之二。但水分并没有消失。它还在那里。这时候水桶的状态是这样的(图4):
图4-水桶的体积变小,水的刻度上来了
水量相同,但容量变小了。因此,现在水桶已装满 75%。实际上,这意味着相对湿度已增加到 75%。请记住,没有更多的水,但由于温度变化,空气的蒸汽容量(即水桶的大小)已发生变化。
接下来我们再一次冷却虚拟空气,这次降到 52°F (11°C)。经过这种温度变化后,空气的容量会减少更多。现在虚拟水桶更小了(图5):
图5
这时,水桶已经满了。这是 100% 的相对湿度。这就是我们选择这个温度的原因。对于具有这种水分含量的空气,52°F (11°C) 是露点。这只是意味着空气的水蒸气容量恰好满的温度——相对湿度恰好为 100% 的温度。
如果我们再冷却一点空气,看看就知道了。记住,当我们冷却空气时,我们的桶仍然会收缩。一旦空气冷却到露点以下,空气就不能再将所有水分以水蒸气的形式容纳。结果,多余的水分又变成了液态水。这就是雾的形成方式。这里有很多例子,或者在炎热潮湿的夏天,冷饮上会凝结成水滴。或者在寒冷的冬天,窗户内侧会结霜。或者,举一个不那么令人愉快的例子,当暖湿空气进入房屋隔热层的冷侧时,可能会导致潮湿和发霉的风险。虽然情况大不相同,但都是由同一效应导致的:温暖、相对潮湿的空气冷却后,其保持水分的能力下降,结果空气变得过饱和,部分水蒸气开始变成液态水,因为没有其他地方可去。
露点的意义
讲了那么多,那么露点究竟可以用来表征什么呢?
重点来了,露点越高意味着水蒸气越多!!!!
举个例子,现在室内温度24℃,湿度为 65% ,露点17℃;而室外温度29℃,湿度为 50%,露点18℃。那么室内外空气哪个水分更多呢?很明显,露点温度更高的室外空气将含有更多的水汽,此时开窗将会有更多的水汽进入室内。这种情况下你看湿度是没什么意义的。
在工程应用中,比如天然气的燃烧尾气,它的露点一般在50℃左右,这时候如果要经过布袋除尘器,一定要控制温度高于露点,否则布袋容易凝结水蒸气造成堵塞,最好高于露点20℃以上。对于一些防吸潮物料的包装,包装环境一般也要控制露点,这时候露点一般越低越好,一般在零下温度。
露点与压力的关系:乍一看,露点和压力似乎毫无关联,但实际上它们通过理想气体定律间接地联系在一起。压力影响空气温度,空气温度影响露点。但是,对于给定的温度和湿度,压力变化对露点的直接影响很小。不过,随着压力随海拔高度降低,空气趋于冷却,从而降低露点。
露点和人体舒适度:露点对人体舒适度起着重要作用。露点越高,感觉越闷热,因为汗水不容易蒸发。当露点低于 60°F (16°C) 时,大多数人会觉得空气舒适。在 60°F 和 70°F (16°C 和 21°C) 之间,人们会开始感觉更潮湿。高于 70°F (21°C) 时,人们会感到不舒服或压抑。低于 40°F (4°C) 的低露点会让人感觉明显干燥。