湿度应用方向之二 - 图文(2)

2019-03-23 10:55

A=0.00001(65+6.75/V)

公式上看A值的大小取决于流过湿球的空气流速,所以流过湿球的空气流速是影响相对湿度测量的重要因素,实验证明,当空气流速大于2.5m/s时,对相对温度的影响已不明显,但试验箱是在密闭条件下,在检定时要求在工作空间布置多个相对湿度测量点。这样在工作空间一般〈1 m3内,将存在多个能产生局部气流速度大于2.5 m/s风源,这将破坏试验箱原来的工作状态,显然不合适 结论:

● 用干湿球法测量相对湿度。以上因素是带来测量相对湿度准确性的影响因素。 ● 用干湿球法测量相对湿度的过程,流过湿球的气流速度是影响结果的重要因素,保持2.5 m/s以上,而实际试验箱0.6m/s左右,如不能满足要求,可使用相应气流速度的相对湿度查算表。 干湿球测量相对湿度的方法:

1)选用两支型号相同,特性基本一致的温度计,两去温度计传感器的轴凡线应平行,温度计之间的距离应不小于湿球传感器总直径的3倍(包括湿球纱套) 2)水杯最好带盖,并盖满蒸馏水,水杯中水面到湿球底部的距离纸为30mm。 3)湿球水的渗透高(70~80)mm。(ZBY157-83要求)

4)分别读出干湿球温度计的示值,算出干湿球温度计差值,根据GB6999-86查出访温度下的相对湿度值。

4、环境试验设备检定中的标称值

工作空间环境参数标称值是环境试验设备的重要特征之一,是计算环境参数偏差的依据,是环境试验设备检定工作的基础。

1)标称值的定义:标注在量具上用以标明其特性或指导其使用的量值称为标称值。

2)标称值的特点:它是一个测量结果,是计量器具所特有,一个已知给出的值。 3)标称值在环境试验设备检定工作中的作用:环境试验中要求的环境条件是由试验设备提供,而试验方法标准中规定的环境条件标称值一个理想值,在实际试验中由于多种因素,影响试验设备提供的环境条件的实际值,只能接近标称值而无法达到标称值,接近的程度取决于试验设备控制系统的准确度,它的作用体现在两个方面:

● 标称值是试验设备控制系统设定值的依据。

● 标称值是计算试验设备工作空间各点环境条件偏差的依据。

三、 环境试验箱的计量项目、方法、计算 1、名词解释:

1)波动度:环境试验设备在稳定状态下,工作空间中心点参数随时间的变化量。 2)均匀度:环境试验设备在稳定状态下,工作空间某一时刻各测试点(温湿度)之间的差异。

3)偏差:设备在稳定状态下,工作空间各测量点的实测最高值和实测最低值与标称值的上下偏差。

2、计量特性:温湿度偏差、温湿度波动度、温湿度均匀性

3、计量方法:

1)计量在空载条件下进行。若带有负载,应在证书中说明负载情况。

2)计量浊湿度点一般应选择设备使用范围的上限、下限及中心点,也可根据用户需要选择实际常用的温湿度点 3)计量点的位置:

● 设备容积小于2m3时,温度点9个,湿度点3个

● 设备容积大于2 m3,温度点15个,温度点4个

计算(以温度为例) 波动度:△

均匀度:△

tf=±(tomax-tomin)/2

tu=Σ(ttmax-ttmin)/n

I=1

偏差:△

Tmax=Tmax-T标

△Tmin=Tmin-T标

风速影响湿度测量问题的探讨

姚国年 周铁民

摘 要:湿度是湿热试验中一个重要的物理量,其精确测量程度严重影响试验环境的模拟程度,而风速是影响测湿精度的一个重要因素,本文对其进行了深入地分析和探讨,并提出了消除措施。

关键词:相对湿度,干湿球,风速,环境模拟

The Problematical Discuss of Wind Speed Influence Humidity Measure

Abstract:Humidity is an important physics unit among wet-hot tests,its exactness test degree badly influences test environmental simulation degree,and that wind speed is an important factor of effect humidity measurement precision,the paper analyses and discusses about it in depth,and puts forward elimination methods.

Key words:relative humidity,dry-wet ball,wind speed,environmental simulation▲

在气候环境实验中,湿度是实验条件中的一个重要的物理量,它对产品和零部件的物理特性、机械特性、电气特性都将有一定的危害,加快物件的破坏和机理的失效。而作为模拟湿热环境条件的湿热实验设备,其主要用途就是进行产品的湿热实验,以检验产品在湿热条件下的适应性,为提高产品在湿热环境下防护能力和可靠性提供科学依据。如要使湿热实验设备准确地模拟出特定的湿热环境条件,对湿热实验设备的湿度进行准确测量和控制是必不可少的。然而,湿度受外界环境条件影响很大,这样给湿度的精确测量和控制带来了不少难题。

1 风速对湿度测量的影响

湿度有两种表示方式:绝对湿度和相对湿度,但通常大多采用相对湿度。所谓相对湿度,就是空气中水蒸汽压力和同温度下饱和水蒸汽压力之比值。目前,相对湿度的测量方法有干湿球法、露点法和湿敏电阻(容)法等,但大多数都采用干湿球法。它是通过测干球温度和湿球温度,再查对应的水蒸汽分压力,然后利用公式(1)计算出相对湿度。露点法的测温原理类似于干湿球法。 利用干湿球法测相对湿度的数学表达式为

(1)

式中,V为相对湿度,%RH;e为实际水汽压,kPa;E为干球温度t所对应的饱和水汽压力,kPa;E′为湿球温度t′所对应的饱和水汽压力,kPa;A为干湿球系

-1

数,℃;P为大气压,kPa。

由(1)式可以看出,P=1000 mPa为一定值时,影响相对湿度有以下因素: (1) E和E′对V的影响

E和E′主要取决于温度t和t′,而t和t′的测量精度除了依赖于温度计的精度,还依赖于实验空间的湿度均匀性。

对于不同的温度计而言,由于加工和材料的细微差异,不同的温度计都有一个误差曲线,从而使温度测量出现明显的误差。目前,有的实验设备采用铂热电阻作为感温元件,以提高测温精度,但铂热电阻也存在这方面的问题,如同样精度的温度计,在45 ℃时,一只为45.1 ℃,另一只为44.9 ℃,如果用它们组成干湿球,就会出现明显的误差,因而,由于温度测量的误差导致了相对湿度测量的误差。另外,不同的传感器,其响应时间常数不同,对湿度的敏感度不同,时间常数大的传感器反映迟钝,而时间常数小的传感器反映迅速,这样,导致在同一时刻各点所测的湿度不同。

湿度的均匀性好坏主要受空气对流的影响,而湿度主要受温度的影响,要保证湿度均匀性,其前提是其温度均匀性也要好。温度均匀性主要受设备壁面温度与空气气流组织的综合影响,现在,一般的环境气候实验设备,室内主风路采用上送风下回风,夹套风路采用下送风上回风或混合流等送风方式,以提高实验室中温湿度均匀性,然而由于实验加载、实验空间以及其他原因,阻碍了空气对流,使得各测实点的风速不尽相同,不能满足国军标关于实样周围空气层内的任一部位的空气流

速应保持在0.2~2 m/s的要求。另外,由于国军标规定温度误差为±2℃, 因此处于这样温度场当中的各个传感器测得的湿度偏差将很大。例如,某型号湿热实验设备几何中心的温度为45℃,湿度为90%RH,而在其有效工作空间6个测实点,利用同样精度的干湿球湿度计测得各点的温度分别为:45.6,45.2,44.8,43.9,45.3和44.9℃,各点的相对湿度分别为:88.3,89.4,90.7,92.4,89.3和90.8%RH,因此各点的相对湿度差异是明显的。

(2) A对V的影响。A值主要取决于流经湿球温度计表面的风速,它是风速的函数,风速越大,A值越小,e值就越大,那么V值就越大;反之,风速越小,A值越大,那么V值越小。据有关资料介绍,A值可以由经验公式计算

(2)

式中,v为流过湿球表面的风速。

图1 风速与干湿球系数的关系

从上图风速与干湿球系数的曲线可看到:风速<1m/s时,A值随风速的降低,急剧增大,故风速在<1m/s的情况下用柱状温度表测量的相对湿度差异较大;风速>2.5m/s后,A才接近一个极限值,如果风速太大,又会因湿球水分蒸发过程过快而不便测量。因此,当风速在2.5~3.5m/s,A值保持恒定,此时得到的湿度比较准确。

2 消除风速对湿度测实影响的措施

由于实验设备内通风速度对湿度测实精度产生一定的影响,因而有效地解决测湿过程中的准确性,已成为当前的紧迫课题。为了提高测湿精度,除了选用精度高、响应时间短的传感器外,还需要从以下几个方面解决问题。

(1) 气流组织和风速的调节,是关系到实验室有效区域内温湿度均匀性的重要因素。因此,需要调节好室内风速,控制室内气流方向,同时还要注意被实物品的摆放,以提高实验室内空气混合程度,使实验室有效区域内各点风速达到均匀。 (2) 选用不受风速影响的湿度测实仪表。由于实验空间的各测实点风速不同,所得湿度不同,如果能做到湿球处风速一定,不受外界的影响,就可以很好地

解决这个问题。目前,有一种精度很高的仪器叫“阿斯曼干湿式温度计”,其特点是该温度计装有一台鼓风用的小电机,保持了湿球附近的风速在2.5~3.5 m/s之间,以使干湿球系数A保证恒定在6.6×10-4上,并且干湿球温度计的精度相同。由于受量程的限制,该湿度计目前还不能用于湿热实验,然而,可以充分利用其思想,在湿球温度计的附近放置一台小风机,使其附近的风速保持在2.5 m/s,这样就可以保证相对湿度测量的准确度。

(3) 具有在不同风速下的湿度查算表,这样得到的湿度才具有科学性和真实性。目前,国内现有的湿度查算表,大多是气象部门在给定风速和压力条件下算出的较低温度的湿度查算表,远远不能满足湿热实验的需要,因而需要在不同风速下的温度查算表,供湿热实验用。

3 结束语

由于目前国家还没有正式建立湿度计量基准,使湿度的计量存在着不少问题,同时由于条件的限制,必须利用现有设备,尽量采取一些措施来消除和减轻这些影响,以保证湿度的测量和控制精度,使其符合产品湿热实验方法标准要求。■ 作者简介:姚国年,男,33岁,工程师,从事环境试验工作。 周铁民,副总工程师,从事兵器试验工作。

作者单位:姚国年 (陕西华阴市50信箱723分箱 714200) 周铁民 (陕西华阴市50信箱723分箱 714200) 参考文献:

[1]徐京辉.湿热试验箱湿度测控技术研讨.环境技术,1993,(1)

[2]徐京辉,陈静.湿热试验箱基本失准时的调整技术研究.环境技术,1994,(4) [3]周玉珍.相对湿度测量精确性的探讨.环境条件与试验,1991,(4) [4]张乐山.高温实验中的湿度问题探讨.环境条件与试验,1990,(5) [5]氯化锂露点湿度计换算表.中国医学科学院卫生研究所,1980

1. 问题的提出

空气相对湿度是一项重要的环境参数,相对湿度测量是环境试验及环境度验设备经常遇到的问题。干湿球法是测量相对湿度的经典方法之一,目前也仍然是环境试验与环境试验设备行业应用最广的方法之一。 用两支温度表(干、湿球)测得试点的干球温度t与湿球温度tw,在知道试点风速V和大气压P的条件下,可以通过计算获得相对湿度值,也可以通过相对湿度查算表获得相对湿度值。查表方法简明、迅速,是干湿法测量相对湿度的有力工具。

目前国内有两个常用的相对湿度查算表,一个是中央气象出版社出版的《湿度查算表》(甲种本与乙种本),另一个是GB6999-86《环境试验用相对湿度查算表》。对环境试验与环境试验设备来说,使用上述相对湿度查算表存在某些不足,前者温度范围须扩大,后者相对湿度范围及大气压力范围须扩大。由于这两种查算表干湿差值很密,篇幅较大。我们最近编制了一套相对湿度查算表,用不太大的篇幅,适当扩大查算表使用的温度范围、相对湿度范围和大气压范围 ,并便于进行相对湿度的压力修正与风速修正。 2.几种相对湿度查算表简介


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