[發(fā)明專利]一種低溫空氣溫濕度測量及計算方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110641629.4
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113607295A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張秀平;趙盼盼;張歡;馬金平;胡一清;張茹;吳俊峰;張成;王汝金
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥通用機械研究院有限公司;合肥通用環(huán)境控制技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01N27/04;G01N25/68
• 代理公司: 合肥和瑞知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發(fā)明屬于空氣溫濕度測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫空氣溫濕度測量及計算方法。針對低溫空氣的濕球溫度難以準(zhǔn)確、經(jīng)濟測量難題，該方法實現(xiàn)了低溫空氣的濕球溫度及焓值的高精度測量，通過低溫空氣溫濕度測量裝置以恒濕再熱法對取樣低溫空氣進行加熱，并以取樣低溫空氣的干球溫度和氣壓，加熱后空氣的干球溫度、濕球溫度和氣壓，進行取樣低溫空氣的溫濕度計算。本發(fā)明僅涉及兩個狀態(tài)點參數(shù)的測量，測量方法較為簡單，易于實現(xiàn)，對低溫空氣濕度參數(shù)的測量具有測量精度高的優(yōu)點，可實現(xiàn)低溫條件下空氣溫、濕度的一體化精確測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空氣溫濕度測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫空氣溫濕度測量及計算方法。

背景技術(shù)

我們所處的環(huán)境大氣是干空氣和水蒸氣的混合物，一般稱之為濕空氣。與常規(guī)意義上的環(huán)境溫度概念不同，在烘干、采暖、空調(diào)、冷卻塔等工程中通常所說的溫度指的是濕空氣的干球溫度，這一參數(shù)可以直接測量得到。而一般采用濕球溫度或環(huán)境大氣的相對濕度和絕對濕度(又可稱為“絕對含濕量”)等物理量表征濕空氣的濕度狀態(tài)參數(shù)，從而方便熱力學(xué)領(lǐng)域濕空氣熱力過程分析計算。濕球溫度、相對濕度及絕對濕度等濕度參數(shù)均可以用來表示空氣中水汽含量或空氣的濕潤程度，它們是濕空氣狀態(tài)參數(shù)中一個非常重要卻又難以精確測量的物理量。

空氣的濕度測量方法一般可以通過直接測量濕空氣的干球溫度和濕球溫度采用一定的計算方法獲得濕空氣的相對濕度或絕對濕度參數(shù)，也有測量儀器可以直接測量獲得濕空氣的相對濕度參數(shù)，也可以依據(jù)已有的計算公式可以計算獲得濕空氣濕度表征的其他參數(shù)。

目前濕空氣濕度參數(shù)的測量方法包含以下幾種：

1.利用纖維、毛發(fā)等物質(zhì)隨空氣濕度變化而伸縮的特性進行濕度測量，其優(yōu)點在于方法簡單、成本較低，但是測量精度較差。

2.干濕球濕度法，其優(yōu)點在于精度高，當(dāng)空氣溫度為20～30℃，干、濕球溫度的測量誤差不超過0.1℃時，具有恒定通風(fēng)裝置的干濕表可認定為濕度測量的二等標(biāo)準(zhǔn)器，測量誤差不超過±2％RH(相對濕度)。然而，由于水的飽和蒸汽壓是溫度的指數(shù)函數(shù)，低溫下的飽和水蒸汽壓力遠低于常溫狀態(tài)對應(yīng)數(shù)據(jù)，致使測量濕空氣濕度的干濕球濕度法在低于0℃的溫度條件下的不再適用，其測量范圍一般為5～40℃。

3.露點溫度法。該方法通過測量空氣的露點溫度進行濕度的間接測量，主要由冷卻裝置、結(jié)露面和溫度傳感器組成。該方法在低溫低濕條件下測量精度較高，但是裝置復(fù)雜、成本較高，且難以實現(xiàn)結(jié)露面溫度的精確控制。

4.濕敏濕度傳感器法。其優(yōu)點在于響應(yīng)快、濕滯性小、測量范圍廣，中、低濕段的標(biāo)稱測量精度為±2％RH，高濕段的標(biāo)稱測量精度為±4％RH。然而，第三方測試結(jié)果表明，即使在20～30℃的通風(fēng)狀態(tài)下，要達到該精度仍是非常困難的，低溫段和高濕段的測量誤差更是難以保證。此外，由于濕敏元件需要長期暴露在待測環(huán)境中，易受到污染而影響其精確度及穩(wěn)定性。

在制冷空調(diào)產(chǎn)品的性能測試中，經(jīng)常涉及寬溫域的空氣溫濕度的測量問題。通常采用干、濕球法進行常溫狀態(tài)下空氣濕度的測量，采用濕敏濕度傳感器法進行低溫狀態(tài)下空氣濕度的測量。由于濕敏濕度傳感器法測試無法滿足低溫狀態(tài)下空氣濕度測量準(zhǔn)確度問題，因此，低溫下采用濕敏濕度傳感器法進行的空氣濕度參數(shù)的測試僅作為運行工況參數(shù)，不作為制冷制熱能力計算使用。

隨著社會的不斷發(fā)展，各類低溫?zé)岜脵C組等新型產(chǎn)品得以開發(fā)應(yīng)用，低溫下的濕度參數(shù)也需通過測試后，經(jīng)空氣焓差法計算參與到產(chǎn)品基礎(chǔ)性能的計算確定，現(xiàn)有的濕敏濕度傳感器穩(wěn)定性較差，難以滿足低溫測濕的精度需求，而高精度露點溫度傳感器等成本則倍數(shù)增加，且裝置復(fù)雜難以實現(xiàn)結(jié)露面溫度的精確測控。因此，迫切需要一種新型測量裝置，以實現(xiàn)低溫空氣濕度的精確、穩(wěn)定的測量。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種低溫空氣溫濕度測量及計算方法，可對低于0℃以下空氣的濕球濕度進行較高精度的測量。