词条 | 饱和比湿 |
释义 | 饱和比湿(saturation specific humidity)。一定的温度和气压下, 湿空气达到饱和时的比湿。 简介海面的水变成水汽而进入大气的过程。海水蒸发时从海洋吸收了热量,而大气则获得了海洋所损失的这部分热量。因此,海面蒸发不仅是海洋和大气之间进行水分交换和热交 换的重要手段,而且是决定海-气界面的水分、热量和盐度的平衡的主要因素。因此,了解海面的蒸发,有助于阐明海水的含盐量和洋流的关系,揭示海上气团变性和大气环流等现象的内在规律。 海水的蒸发,与空气中水汽的饱和程度有关。在邻接水面的空气中,只要水汽未达饱和状态,海水就不断蒸发。由于饱和水汽压随温度的升高而迅速增大,因此,气温愈高,空气愈能容纳更多的水汽。已经被水汽饱和了的空气,当它流经较暖的海面时,因接触海水而升温,就处于不饱和的状态,有利于海水的蒸发;相反,当暖空气流经冷水面时,遇冷而呈过饱和状态,其中一部分水汽便凝结而形成雾,不利于海水的蒸发。从年平均的情况来看,海面的蒸发量大大超过了凝结量。 内容海面蒸发量的确定,大体上可分为四个方面: 应用船舶蒸发皿和蒸发计测量因仪器受船体的影响,皿中的水面结构和周围的条件与实际的海况很不相同,所得的蒸发量缺乏代表性。 根据气象观测寻求经验关系获得了蒸发率和气象要素的经验关系。例如: E=Ka(ew-ea)va (mm/a) 式中E是海面蒸发率,经验常数 Ka=0.142,ea表示距水面 6米处的空气中的实测水汽压(毫巴),ew表示气温相应于海面水温的饱和水汽压(毫巴), va为海面的风速(米/秒)。上式表明,海面蒸发率决定于海-气的水汽压差和风速。 借助于水汽湍流扩散理论1936年,H.U.斯韦尔德鲁普首先应用大气湍流扩散理论求得海面蒸发率的表达式。1939年,C.W.索恩思韦特和B.霍尔兹曼根据海面以上两个高度的湿度差和风速计算蒸发率,误差较大。1940年,R.B.蒙哥马利考虑到海浪的影响,把近海面气层分为 3个副层:底层为层流层,风速随高度作线性变化;中层为过渡层,风速具有光滑面对数廓线形式;上层为湍流层,风速具有充分粗糙面对数廓线形式。这样做对考虑近海面层气动量的输送可能是合理的,但用来讨论水汽输送则不尽适宜。因为动量在输送过程中有一部分被消耗在海浪的产生和破碎上,而水汽输送则无此类损失。根据近海面气层的特征,可把海面蒸发率写成下列的一般表达式: 式中D和KE分别是水汽的分子扩散系数和涡动扩散系数;q和qs分别是比湿和水面的饱和比湿。 从海面的热量平衡来分析即从气候学的观点,根据海面的热量平衡方程估算海面蒸发量。一般结果表明,世界大洋的年蒸发量按气候带分布:在赤道海区因空气的湿度高和海风较弱,蒸发量最小;在副热带地区的暖海面上,有较干燥的空气的平流,蒸发量最大;在较高纬度地区因温度低,饱和水汽压小,空气容纳水汽的能力低,故纬度愈高蒸发量愈小。世界大洋的平均年蒸发量为 1米。此外,大洋西侧的蒸发量高于大洋东侧,在极向的暖流输运区显得更加突出,例如湾流区的平均年蒸发量最高达 3米,黑潮区为 2.3米,东澳大利亚海流、厄加勒斯海流和巴西海流等海域次之。根据1977年中国科学院海洋研究所和地理研究所对渤海、黄海和东海的热平衡所作的分析和计算,这些海区的年平均蒸发量绝大部分大于 1.25米/年,并呈现从东南向西北降低的趋势。 由于海-气温度差、 湿度差和风速等因素都有季节性的变化,蒸发量也有季节性的变化,并以中纬度大洋西侧最为明显。暖季海面蒸发量偏低,冷季则偏高。中国沿海也是如此。 计算湿空气中水蒸汽分压力和同温度下饱和水蒸汽分压力之比,称为相对湿度。用符号j 表示,即:式中:Pq:水蒸汽分压力 Pqb;同温度下饱和水蒸汽分压力从式中可知,j 值小,表示空气较干燥,反之,空气较潮湿。当j =0时,为干空气;j =100%时,为饱和空气。从j 值大小可直接看出空气的干湿程度。j 和d都是表示空气的湿度参数,含意却不同,d表示水蒸汽的含量多少,却不能表示空气接近饱和的程度;而j 能表示空气接近饱和程度,却不能表示水蒸汽的含量多少。 露点温度在一定大气压力下,含湿量不变时空气中的水蒸汽凝结为水(凝露)的温度。在d不变时,空气温度下降,由未饱和状态变为饱和状态,此时空气的相对湿度j = 1O0%。在空调技术中,把空气降温至露点温度,达到除湿干燥空气的目的。 焓焓是湿空气的一个重要参数。是一个内能与压力位能之和的复合状态参数。 在空调过程中,湿空气的状态经常发生变化,焓可以很方便确定该状态变化过程中的热交换量。湿空气的变化过程是定压过程,焓差等于热交换量,即: t D h=D Q=cmD t 式中:D h:焓差 kJ/kg(干) D Q:热交换量 kJ/kg m:湿空气的质量 kg c:湿空气的定压比热 kJ/(kg℃) 三压在选择空调或风机时,常常会遇到静压、动压、全压这三个概念。根据流体力学知识,流体作用在单位面积上所垂直力称为压力。当空气沿风管内壁流动时,其压力可分为静压、动压和全压,单位是 mmHg或 kg/m2或 Pa,我国的法定单位是 Pa。 a. 静压(Pi) 由于空气分子不规则运动而撞击于管壁上产生的压力称为静压。计算时,以绝对真空为计算零点的静压称为绝对静压。以大气压力为零点的静压称为相对静压。空调中的空气静压均指相对静压。静压高于大气压时为正值,低于大气压时为负值。 b. 动压(Pb) 指空气流动时产生的压力,只要风管内空气流动就具有一定的动压,其值永远是正的。 c. 全压(Pq) 全压是静压和动压的代数和: Pq=Pi十Pb 全压代表 l m3气体所具有的总能量。若以大气压为计算的起点,它可以是正值,亦可以是负值。 |
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