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概述:本文重点讨论了双压法湿度发生器的工作原理及奥地利益加义公司(E+E Elektronik)生产的HUMOR10 型湿度发生器的特性。
2.1 湿空气的膨胀
假定压力为P1且含有水蒸气分压力为e的气体被膨胀到压力P2,在膨胀过程中气体中所
有组分的压力也将会按照相同的膨胀比率P2/P1来改变。 当然这也适用于气体中的水蒸气分压力e。该过程可用下述公式来描述:
初始状态:气体压力P1=Pdry+e
膨胀后:气体压力P2=P1*P2/P1=(Pdry+e)* P2/P1
同理,膨胀后的水蒸气分压力(e’)也将降低为e’= P2/P1*e
压力为P1的空气或氮气被引入气室1(饱和室)。在这里由于有水的存在它将被加湿并产生一个在当时温度条件下的饱和水蒸气压ews(详见第1.2节所述)
然后再把气室1(饱和室)被加湿并且达到饱和的气体膨胀(减压)至P2并引入气室2(测
量室)。在这个膨胀过程中ews也将会按照与主体膨胀的相同比率变化。因此在气室2(测量室),我们即可得到水蒸气分压力e。
e=ews*P/P1
由于HUMOR10所采用的导热性极好的材料和结构,它可以保证测量室与饱和室的温度相同。
而由于温度相同,气室1(饱和室)产生的饱和水蒸气压ews即为气室2(测量室)的饱和水蒸气压。但由于气体的膨胀,在测量室中我们可以得到的是水蒸气分压力e,因此从相对湿度的定义中我们可以得到测量室中的相对湿度。
RH=e/ews=ews*(P/P1)/ews=P/P1
从上式中可以看出,测量室中的相对湿度仅与测量室与饱和室中的压力比有关。
从理论上说,系统中的饱和水蒸气压并不是完全与气体压力无关,因此在实际计算中需要
引入一个压力相关系数来更准确地计算测量室中的相对湿度:
RH=(P*f(P1))/(P1*f(P))
上式中的压力相关系数f(P)和f(P1)均小于1.01。
在实际操作中发现HUMOR10型双压法湿度发生器的精度基本不受环境温度的影响而仅取决
于压力值P及P1的测量结果。当然,要保证双压法湿度发生器的精度的最重要的前提是你必须要保证测量室温度与饱和室温度及饱和室内的水温的完全一致。
通过改变饱和室内的压力P1即可连续改变测量室内的相对湿度。
通过测量测量室及饱和室的压力即可由上述公式计算出实际得到的相对湿度并在显示屏上
显示出来。
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