如何区分不同温度下的饱和蒸气分压力？

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：在饱和状态下的水蒸气分压力称为饱和蒸气分压力，用P″q表示。这里讲的是在一定温度下达到饱和时的饱和蒸气分压力，如果温度升高，那么原来已经达到饱和的空气不再饱和，又能容纳水蒸气了。

这里指的压力是指大气压力（Pa）。对于冷却塔中的冷却水来说，进塔空气和出塔空气都是湿空气，不同的是进塔空气中的水蒸气含量很小，出塔空气因在塔内接纳了较多的水蒸气，故接近于饱和状态。进塔空气中水蒸气含量越少，说明可接纳的水蒸气越多，水中跑到空气中去的热量也越多，冷却效果越好。北方地区空气中水蒸气含量少，故按南方气象参数设计的冷却塔，到北方使用效果都很好。反之，北方塔到南方使用效果就差。

1.湿空气的总压力

按照道尔顿的气体压力定律，在一定容积内混合气体的总压力等于其中各气体单独占据这个容积时的分压力之和。则设干空气的分压力为P_g，水蒸气的分压力为P_q，得湿空气的总压力为：

根据气体方程式，气体的压力（P）、温度（T）和容积（V）之间的关系为：

式中 P——气体压力（即大气压），Pa

V——混合气体体积，m³

G′——混合气体质量，kg

T——气体的绝对温度，K

R——气体常数，J/（kg·K）

由于干空气和水蒸气的容量不同，因此它们的气体常数也不同，根据实验，温度为0℃，压力为1个大气压的标准情况下，1m³水蒸气质量为G_q′=0.805kg；1m³干空气质量为G_g′=1.293kg，它们的气体常数可用公式计算出来。其水蒸气常数R_q为：

得：

干空气气体常数R_g为：

得：

R_g=（P_gV）/（G_g′T）

=1.013×10⁵×1/（1.293×273）

=287J/（kg·K）

将水蒸气的密度γ_q=G′_g/T、干空气气体的密度γ_g=G_g′/V分别代入分压力中，得：

2.饱和水蒸气的分压力

空气在一定温度下吸湿能力（即吸收水蒸气能力）达到了最大值时，这时空气中的水蒸气处于饱和状态，则称为饱和空气。在饱和状态下的水蒸气分压力称为饱和蒸气分压力，用P″_q表示。

湿空气中所含的水蒸气数量，不会超过在该温度下达到饱和状态时的水蒸气含量，最多是等于该温度下饱和时的水蒸气含量。所以空气中水蒸气的分压力P_q也不会超过该温度下达到饱和时的水蒸气分压力P″_q，最多等于P″_q，故P_q＜P″_q，P_q的变化范围在0～P″_q。

当空气的温度（即干球温度）θ在0～100℃变化时，在通常的大气压力范围，饱和蒸气的分压力可按下式计算：

式中 P″_q——饱和水蒸气分压力，Pa

T——绝对温度，K

计算空气温度为干球温度θ时，到达饱和的蒸气分压力为P″_q时，T=273+θ代入；计算空气温度为湿球温度τ时，到达饱和的蒸气压力P″_q时，T=273+τ代入。

式（3-14）分析如下：

（1）饱和蒸气压力P″_q只与空气温度θ（或者说τ）有关，而与大气压力大小无关，空气温度θ（或τ）越高，水的蒸发越多。

（2）式（3-14）中，3.142305（10³/T-10³/373.16）中的T越大，则该项数值越小，那么前项（即0.0141966）减去该项的数所得的相对较大，所以说明该项的T与P″_q成正比；式中8.2lg（373.16/T）项中的T越大，那么该值越小，则第一项加该项值相对也小，说明该项的T与P″_q成反比，这是不利的，但该项数值是成对数关系增减的，故相对来说变化就小了；式中0.0028404（373.16-T）项中的T值越大，那么该项数值越小，那么P″_q就越大，说明该项的T与P″_q成正比，综合上述，有2项T与P″_q成正比，1项成反比，而且是对数关系成反比，故总的来说，T与P″_q还是成正比的。

（3）这里讲的是在一定温度下达到饱和时的饱和蒸气分压力，如果温度升高，那么原来已经达到饱和的空气不再饱和，又能容纳水蒸气了。反过来，如果原来不饱和的空气，当温度降低到某一值时，不饱和空气变成为饱和。因此可得：P″_q=f（T）。即P″_q是T的函数（注：得lgP″_q后，再查反对数，得P″_q值，也可查有关图）。

如何区分不同温度下的饱和蒸气分压力？

相关推荐