什么是 湿度、饱和度、含湿量、水气百分比(湿度饱和度是什么意思)

湿空气中的水蒸汽的含量有多种表示方式,包括:绝对湿度、相对湿度、饱和度、饱和湿度、含湿量、水气百分比等等,这些名词在环保工程设计中常常出现,常常容易混淆。

什么是 湿度、饱和度、含湿量、水气百分比(湿度饱和度是什么意思)

明确一下各种定义:

1、绝对湿度(ρw)

绝对湿度指单位容积空气中含有的水汽质量,即空气中的水汽密度,计量单位为以g/cm3或者kg/m3。

2、饱和湿度(ρv)

饱和湿度是指在一定的气压和一定的温度的条件下,单位体积的空气中能够含有水蒸汽的最大限度,等于饱和空气的绝对湿度,计量单位为以g/cm3或者kg/m3。

饱和湿度与温度有关,温度越高,对应的饱和湿度越大。

3、相对湿度(φ)

相对湿度是指在空气的绝对湿度(ρw)与同温度下饱和空气的绝对湿度(ρv)之百分比,它等于空气的水汽分压(Pw)与同温度下饱和水汽分压(Ps)之百分比,计量单位为%。

以上三者有如下关系:

相对湿度=绝对湿度/饱和湿度×%

对于饱和空气而言,相对湿度为100%。

对于不饱和空气而言,温度升高,绝对湿度不变,相对湿度减小。

相对湿度φ介于0和1之间,φ越小表示空气越干燥,吸取水蒸气的能力越强,反之,则空气越潮湿,吸取水蒸气的能力越差。φ的大小直接反映了湿空气的吸湿能力,也反映了湿空气接近饱和的程度,故又称饱和度。

4、含湿量(d)

湿空气中1kg干空气所包含的水汽质量称为含湿量。单位:g/kg 干空气。

饱和含湿量与饱和湿度有点类似,即1kg干空气所能包含的最大水汽质量,同样与温度有关,温度越高,饱和含湿量越大。

下表红框内是不同温度对应的饱和空气含湿量:

什么是 湿度、饱和度、含湿量、水气百分比(湿度饱和度是什么意思)

什么是 湿度、饱和度、含湿量、水气百分比(湿度饱和度是什么意思)

5、水气百分比(%)

烟气治理工程设计中,烟气成分体积百分比是关键参数,其中湿烟气中H2O的体积百分比,即水汽百分比。它的各种俗称很多,如烟气含水量,烟气含水量,烟气湿度等等。叫什么无所谓,总之你知道它是体积百分比就好,等于湿基烟气中水蒸气的体积占的总烟气体积的百分比,计量单位为%。

因此有如下关系:

干基烟气量=湿基烟气量×(1-烟气含水量%)

好了,概念明确后,下面我们再讨论一下烟气治理过程中,脱硝、除尘、脱硫前后,烟气中的水含量变化:

对于电厂烟气治理,工艺流程多为锅炉-脱硝-除尘-脱硫,从锅炉出口直到脱硫进口的烟气含水量主要都由煤质决定,可以根据煤质、燃煤量、过量空气系数计算求出,设计中一般为给定的已知量。

从脱硝前后到除尘前后,烟气均处于不饱和状态,属于高温烟气,烟气的绝对湿度、含湿量、水气百分比几乎不变,但随着温度下降,对应的饱和湿度减小,因此相对湿度增大,这个比较好理解。

比较特殊的情况是脱硫前后的变化,经过湿法脱硫后烟气变成饱和状态,相对湿度是100%,绝对湿度等于饱和湿度。可以根据出口烟气温度查询对应的饱和蒸汽分压或饱和空气含湿量,计算得到出口烟气含水量。出口温度50℃对应的烟气含水量约为12.2%。一般经过湿法脱硫的出口烟气含水量都大于烟气含水量,两者差值也就是蒸发掉的水分。

再讨论一下,烟气消白中,冷凝后再加热这个过程的水分变化:

经过湿法脱硫后,出口温度50℃对应的烟气含水量约为12.2%。如果采用冷凝再加热的方法进行消除白烟,含水量又发生了变化:

冷凝后,烟气温度更低了,对应的烟气饱和湿度、饱和含湿量都更小,相应的烟气中的水含量会更低。如冷凝至47℃的话,含水量降为10.5%。

从50℃到冷凝到47℃,烟气都是饱和状态,所以相对湿度不变,都是100%。

此时,如果再加热,比如加热到80℃,则相对湿度就不再是100%了,因为80℃时烟气已经不是饱和状态,对应的相对湿度约23%。而烟气中的绝对水含量没有变化,含水量仍为10.5%。

最后,还有一个概念也容易混淆:雾滴含量。

湿法脱硫设计有一项技术要求:除雾器出口雾滴含量保证值一般为75mg/Nm3。超低排放项目很低,要求雾滴含量<30mg/Nm3。这个雾滴含量指的是,烟气中的小液滴,这个水是液态水,而上面的湿度、含湿量那些都是指气态水蒸气,是有本质区别的。

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