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(恒濕(shi)機/恒(heng)濕(shi)凈(jing)化(hua)壹體(ti)機)
在(zai)氣象(xiang)學(xue)、環(huan)境(jing)科學(xue)以(yi)及(ji)眾(zhong)多工(gong)程領域(yu)中(zhong),飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓是(shi)壹(yi)個(ge)至關重(zhong)要的(de)參(can)數(shu)。它(ta)描(miao)述(shu)了在(zai)壹(yi)定溫度(du)下,空氣中(zhong)所(suo)能容納(na)的水(shui)蒸(zheng)氣達到的(de)最(zui)大量,即(ji)氣相中(zhong)的水汽濃度或(huo)密(mi)度(du)保(bao)持恒(heng)定(ding)的(de)狀(zhuang)態(tai)。這種狀(zhuang)態(tai)被稱(cheng)為(wei)飽(bao)和,是(shi)自(zi)然(ran)界(jie)中(zhong)常見的物(wu)理(li)現象(xiang)。為(wei)了準確(que)計(ji)算(suan)飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓,科學(xue)家們提(ti)出(chu)了多(duo)種公式,每壹種都有(you)其(qi)特定的(de)適(shi)用(yong)範圍(wei)和精度(du)。本文(wen)將詳細介紹幾(ji)種常用(yong)的(de)飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓公式,並(bing)探(tan)討它(ta)們在實(shi)際應用(yong)中(zhong)的價(jia)值(zhi)和意義。
飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓力計算(suan)公式、飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓力與(yu)溫度(du)關(guan)系、飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓力與(yu)溫度(du)對照(zhao)表、飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓怎麽(me)算(suan)、飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓力表、飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓力與(yu)溫度(du)計(ji)算(suan)公式、飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓力溫度(du)對照(zhao)、飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓力溫度(du)密(mi)度對照(zhao)表、飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓力容器保(bao)溫規(gui)範、飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓是(shi)多(duo)少。
A i 和 B i 的值(zhi)如(ru)下表:
過冷水(shui) -50 ℃ ~0 ℃ | 水面(mian)上(shang) 0 ℃ ~100 ℃ | 冰面上(shang) -100 ℃ ~0 ℃ | |
A1 | 3.62183 × 10 -4 | 3.53624 × 10 -4 | 3.64449 × 10 -4 |
A2 | 2.60553 × 10 -5 | 2.93228 × 10 -5 | 2.93631 × 10 -5 |
A3 | 3.86501 × 10 -7 | 2.61474 × 10 -7 | 4.88635× 10 -7 |
A4 | 3.82449 × 10 -9 | 8.57358 × 10 -9 | 4.36543 × 10 -9 |
B1 | -10.7604 | -10.7588 | -10.7271 |
B2 | 6.39725 × 10 -2 | 6.32529 × 10 -2 | 7.61989 × 10 -2 |
B3 | -2.63416 × 10 -4 | -2.53591 × 10 -4 | -1.74771 × 10 -4 |
B4 | 1.67254 × 10 -6 | 6.33784 × 10 -7 | 2.46721 × 10 -6 |
首(shou)先,我們不(bu)得(de)不提(ti)到克(ke)拉(la)柏(bai)龍(long)-克(ke)勞修斯方程。這是(shi)壹(yi)個(ge)基於(yu)理論(lun)概念的方程,它(ta)揭示(shi)了物質相平衡的關系,將飽(bao)和蒸汽壓隨溫度(du)的(de)變化(hua)、容積(ji)的變化(hua)和過程(cheng)的(de)熱效應三(san)者緊密聯(lian)系起(qi)來。方程中(zhong)的各(ge)個參(can)數(shu),如溫度(du)T、溫差(cha)dT、汽化(hua)潛熱L、飽(bao)和蒸汽的比容ν以及(ji)液體(ti)的比容ν^-,共(gong)同(tong)決(jue)定(ding)了(le)飽(bao)和蒸汽壓e的(de)大小(xiao)。這(zhe)壹(yi)方程不僅適(shi)用(yong)於(yu)水的(de)汽化(hua)過程(cheng),同(tong)樣(yang)適用(yong)於(yu)冰的升華過程(cheng),只需將(jiang)汽化(hua)潛熱替換為(wei)升華潛熱即(ji)可。克(ke)拉(la)柏(bai)龍(long)-克(ke)勞修斯方程在理論(lun)研(yan)究中(zhong)具(ju)有重(zhong)要意義,它(ta)為(wei)我們理(li)解(jie)飽(bao)和蒸汽壓的(de)物(wu)理本質提(ti)供(gong)了(le)有力工具(ju)。
T 的單(dan)位(wei)為(wei) K :溫度(du)範圍(wei) t : 0℃ ~100℃ 系數 g 值(zhi)列(lie)表如(ru)下
g 0 | g 1 | g 2 | g 3 | g 4 | g 5 | g 6 | g 7 |
-2836.5744 | -6028.076559 | 19.54263612 | -0.0273783**88 | 1.6261698 × 10 -5 | 7.0229056 × 10 -10 | -1.8680009 × 10 -13 | 2.7150 |
然而(er),在(zai)實際應用(yong)中(zhong),由(you)於(yu)氣體(ti)分子(zi)本身(shen)具(ju)有體(ti)積(ji),且分子(zi)間存在吸(xi)引力(li),因此理想(xiang)氣體(ti)狀(zhuang)態(tai)方程往往無(wu)法(fa)準確(que)描(miao)述(shu)實際(ji)蒸(zheng)汽的行(xing)為(wei)。為(wei)此,卡末林-昂尼(ni)斯(si)提(ti)出(chu)了考慮分子間(jian)相互(hu)作(zuo)用(yong)力(li)的(de)氣體(ti)狀(zhuang)態(tai)方程。該方程通(tong)過引(yin)入(ru)維裏(li)系數來(lai)修正(zheng)理想(xiang)氣體(ti)狀(zhuang)態(tai)方程,從而(er)更準確(que)地(di)描(miao)述(shu)實際(ji)蒸(zheng)汽的性(xing)質。其中(zhong),第二(er)和第三(san)維裏(li)系數在(zai)實驗(yan)測定(ding)中(zhong)具(ju)有重(zhong)要意義,它(ta)們可以(yi)通(tong)過實(shi)驗(yan)數據(ju)計算(suan)得(de)出(chu),並(bing)用(yong)於(yu)預(yu)測不(bu)同溫度(du)下的飽(bao)和蒸汽壓。盡(jin)管(guan)在大多數(shu)情況(kuang)下,第四(si)維裏(li)系數的(de)影響(xiang)可(ke)以(yi)忽(hu)略(lve)不計(ji),但(dan)在惡劣條(tiao)件下,它(ta)仍(reng)然(ran)可能對結(jie)果(guo)產生(sheng)顯著(zhu)影響(xiang)。
T 的單(dan)位(wei)為(wei) K :溫度(du)範圍(wei) t : -100 ℃ ~0 ℃ 系數 k 值(zhi)列(lie)表如(ru)下
k 0 | k 1 | k 2 | k 3 | k 4 | k 5 |
-5886.6426 | 22.32870244 | 0.0139387**003 | -3.4262402 × 10 -5 | 2.7040955 × 10 -8 | -0.67063522 |
接下來,我們介(jie)紹的(de)是(shi)Goff-Grattch飽(bao)和水汽壓公(gong)式。自1947年(nian)起(qi),該公(gong)式就(jiu)被(bei)世(shi)界(jie)氣象(xiang)組織推(tui)薦(jian)為(wei)計算(suan)飽(bao)和水汽壓的(de)標(biao)準公(gong)式。它(ta)包括(kuo)了(le)兩(liang)個(ge)子公式,分別(bie)用(yong)於(yu)描(miao)述(shu)液-汽平衡和固-汽平衡下的飽(bao)和水汽壓。這(zhe)兩(liang)個公式在廣(guang)泛的(de)溫度(du)範圍(wei)內都表(biao)現出(chu)很(hen)高的(de)準確(que)性(xing),因此被廣(guang)泛應用(yong)於(yu)氣象(xiang)預(yu)報、環(huan)境(jing)監測和工程(cheng)計(ji)算(suan)等(deng)領域(yu)。Goff-Grattch公(gong)式的成功之(zhi)處在(zai)於(yu)它(ta)綜(zong)合(he)考慮了多種因素(su),包(bao)括(kuo)溫度(du)、壓(ya)力和水汽的相變(bian)特性等(deng),從而(er)實(shi)現了(le)對飽(bao)和水汽壓的(de)精(jing)確描(miao)述(shu)。
c 和 d 系數列(lie)表值(zhi):
c 0 | c 1 | c 2 | c 3 | d 0 | d 1 | d 2 | d 3 |
207.98233 | -20.156028 | 0.46778925 | -9.2288067 × 10 -6 | 1 | -0.13319669 | 5.6577518 × 10 -3 | -7.5172865 × 10 -5 |
除了Goff-Grattch公(gong)式外,Wexler-Greenspan水汽壓公(gong)式也是(shi)另壹(yi)種常用(yong)的(de)計(ji)算(suan)飽(bao)和水汽壓的(de)方法(fa)。該公(gong)式基於(yu)克拉(la)柏(bai)龍(long)-克(ke)勞修斯方程和卡末林-昂尼(ni)斯(si)方程,結合(he)了(le)實驗(yan)數據(ju)進(jin)行(xing)了修正(zheng),從而(er)得(de)到了(le)適(shi)用(yong)於(yu)0~100℃範圍(wei)內水(shui)面上(shang)的(de)飽(bao)和水汽壓計(ji)算(suan)公式。該公式的計算(suan)值(zhi)與(yu)實(shi)驗(yan)值(zhi)基本符(fu)合(he),具(ju)有較(jiao)高的準確(que)性(xing)和實用(yong)性(xing)。此(ci)外,Wexler和Greenspan還(hai)根據(ju)冰面上(shang)的(de)飽(bao)和水汽壓試(shi)驗(yan)數據(ju),導出(chu)了類(lei)似(si)的(de)計算(suan)公式,為(wei)冰面上(shang)的(de)飽(bao)和水汽壓計(ji)算(suan)提(ti)供(gong)了(le)有力支持。
c 和 d 系數列(lie)表值(zhi):
c 0 | c 1 | c 2 | d 0 | d 1 | d 2 | d 3 |
212.57969 | -10.264612 | 0.14354796 | 1 | -8.2871619 × 10 -2 | 2.3540411 × 10 -3 | -2.436395 × 10 -5 |
在實際(ji)應用(yong)中(zhong),為(wei)了滿足不(bu)同領域(yu)的(de)需求(qiu),科(ke)學(xue)家們還(hai)提(ti)出(chu)了壹(yi)系列(lie)簡化(hua)公式。這些簡化(hua)公式在保(bao)證壹定精(jing)度(du)的前(qian)提(ti)下,降低(di)了計(ji)算(suan)的復(fu)雜(za)性,從而(er)更便於(yu)在實(shi)際工(gong)程中(zhong)使(shi)用(yong)。例(li)如(ru),對於(yu)水面(mian)和冰面上(shang)的(de)飽(bao)和水汽壓,都有(you)相應的(de)簡化(hua)公式可供(gong)選(xuan)擇。這些(xie)簡化(hua)公式在大多數(shu)情況(kuang)下都能提(ti)供(gong)足夠準確(que)的(de)計(ji)算(suan)結果(guo),因此在工程(cheng)實踐中(zhong)得(de)到了(le)廣(guang)泛應用(yong)。
Ai 和 Bi 的值(zhi)如(ru)下表:
| 系數 | 過冷水(shui) -50 ℃ ~0 ℃ | 水面(mian)上(shang) 0 ℃ ~100 ℃ | 冰面上(shang) -100 ℃ ~-50 ℃ | 冰面上(shang) -50 ℃ ~0 ℃ |
A1 | 3.62183 × 10 -4 | 3.53624 × 10 -4 | 9.8830022 × 10 -4 | 3.61345 × 10 -4 |
A2 | 2.6061244 × 10 -5 | 2.9328363 × 10 -5 | 5.7429701 × 10 -5 | 2.9471685 × 10 -5 |
A3 | 3.8667770 × 10 -7 | 2.6168979 × 10 -7 | 8.9023096× 10 -7 | 5.2191167 × 10 -7 |
A4 | 3.82449 × 10 -9 | 8.5813609 × 10 -9 | 6.2038841 × 10 -9 | 5.0194210 × 10 -9 |
B1 | -10.7604 | -10.7588 | -10.415113 | -10.7401 |
B2 | 6.3987441 × 10 -2 | 6.3268134 × 10 -2 | 9.1177156 × 10 -2 | 7.3698447 × 10 -2 |
B3 | -2.6351566 × 10 -4 | -2.5368934 × 10 -4 | 5.1128274 × 10 -5 | -2.6890021 × 10 -4 |
B4 | 1.6725084 × 10 -6 | 6.3405286 × 10 -7 | 3.5499292 × 10 -6 | 1.5395086 × 10 -6 |
最(zui)後(hou),我們介(jie)紹壹(yi)下Michell Instruments Ltd在程(cheng)序(xu)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)飽(bao)和水汽壓計(ji)算(suan)公式。Michell公司(si)提(ti)供(gong)了(le)壹組簡化(hua)和復(fu)雜(za)的公(gong)式供(gong)用(yong)戶(hu)選(xuan)擇。簡化(hua)公式適用(yong)於(yu)對精(jing)度(du)要求(qiu)不(bu)高(gao)的(de)場(chang)合(he),而(er)復(fu)雜(za)公式則提(ti)供(gong)了(le)更高(gao)的(de)計算(suan)精度。這兩(liang)組公(gong)式都給(gei)出(chu)了不(bu)確(que)定(ding)度和置信(xin)空(kong)間(jian)等(deng)信息(xi),方便用(yong)戶(hu)在實(shi)際應用(yong)中(zhong)進(jin)行(xing)選(xuan)擇和評估。
綜(zong)上(shang)所(suo)述(shu),飽(bao)和水蒸(zheng)氣壓的計算(suan)涉及(ji)到多(duo)種公式和方法(fa),每壹(yi)種都有(you)其(qi)特定的(de)適(shi)用(yong)範圍(wei)和精度(du)要(yao)求(qiu)。在(zai)實(shi)際(ji)應用(yong)中(zhong),我們需(xu)要根據(ju)具(ju)體(ti)需求(qiu)和條件選(xuan)擇合(he)適(shi)的公(gong)式進(jin)行(xing)計算(suan)。同時(shi),隨著科學(xue)技(ji)術的(de)不斷(duan)進(jin)步(bu)和實驗(yan)數據(ju)的不斷(duan)積(ji)累,我們有(you)望(wang)在未(wei)來得(de)到更加(jia)準確(que)和實用(yong)的(de)飽(bao)和水汽壓計(ji)算(suan)公式。這些公式將為(wei)我們更好地理解(jie)自(zi)然(ran)界(jie)中(zhong)的物理現象(xiang)、推動(dong)科(ke)學(xue)技(ji)術的(de)發展(zhan)提(ti)供(gong)有(you)力支持。
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