一、饱和气体中的水分含量

气体中的水蒸气含量与温度、压力及气体状态有关。在完全饱和状态下,不同温度对应不同的饱和水蒸气压力、密度和绝对湿度。

在湿气体流量测量和水蒸气含量计算中,需要根据气体温度查取相应的水蒸气参数。

下表列出了温度从−25℃至100℃时,完全饱和气体的水分含量数据。

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二、饱和气体水分含量参数说明

符号参数名称单位
t温度℃
pb饱和水蒸气压力kgf/cm²
ρb完全饱和时的水蒸气密度kg/m³
f对于气体而言的绝对湿度,0℃、760mmHg时的数值kg/m³
f′对于湿气体而言的绝对湿度,0℃、760mmHg时的数值kg/m³

其中,f与f′虽然均属于绝对湿度参数,但两者对应的气体计量基准不同,因此查表和计算时需要加以区分。

三、饱和气体的水分含量完整数据表

下表保留全部55组温度数据,压力单位为kgf/cm²,密度及绝对湿度单位为kg/m³。

温度t
℃
饱和水蒸气压力pb
kgf/cm²
水蒸气密度ρb
kg/m³
绝对湿度f
kg/m³
绝对湿度f′
kg/m³
−250.000640.00050.00050.0005
−200.001050.00090.00080.0008
−150.001690.00140.00130.0013
−100.002650.00210.00210.0021
−50.004090.00320.00320.0033
00.00620.00480.00480.0048
20.00720.00560.00560.0056
40.00830.00640.00660.0065
60.00950.00730.00750.0074
80.01090.00830.00860.0085
100.01250.00940.00980.0097
120.01430.01070.01130.0111
140.01630.01210.01290.0127
160.01850.01360.01470.0144
180.02100.01540.01670.0164
200.02380.01730.01890.0185
220.02690.01940.02150.0209
240.03040.02180.02440.0237
260.03430.02440.02750.0266
280.03850.02720.03110.0299
300.04330.03040.03510.0336
320.04850.03380.03960.0377
340.05420.03760.04450.0422
360.06060.04170.05010.0471
380.06760.04620.05630.0526
400.07520.05120.06310.0585
420.08360.05650.07080.0650
440.09280.06230.07930.0722
460.10280.06870.08900.0802
480.11380.07560.09950.0886
500.12580.08300.11440.0979
520.13880.09100.1250.108
540.15300.09980.1390.119
560.16840.10920.1560.131
580.18500.11930.1750.144
600.20310.13020.1960.158
620.22270.14200.2220.174
640.24380.15460.2490.190
660.26660.16810.2810.208
680.29120.18260.3180.228
700.31770.19820.3610.249
720.34630.21480.4090.271
740.37690.23260.4660.295
760.40980.25160.5340.321
780.44510.27180.6170.349
800.48290.29340.7160.379
820.52340.31640.8400.411
840.56670.34080.9960.445
860.61290.36671.2050.482
880.66230.39431.4800.521
900.71490.42351.8770.563
920.77100.45452.4920.608
940.83070.48733.5410.655
960.89420.52225.7320.705
980.96160.559013.8180.760
1001.03320.5977∞0.816

四、饱和水蒸气压力与温度的关系

从表中可以看出,随着温度升高,饱和水蒸气压力逐渐增大。

例如,20℃时饱和水蒸气压力为0.0238kgf/cm²,40℃时为0.0752kgf/cm²,60℃时为0.2031kgf/cm²,80℃时为0.4829kgf/cm²,100℃时为1.0332kgf/cm²。

因此,在计算湿气体的水蒸气含量时,温度是一个重要参数。

五、饱和水蒸气密度与温度的关系

完全饱和状态下,水蒸气密度也随温度变化。

温度饱和水蒸气密度
0℃0.0048kg/m³
20℃0.0173kg/m³
40℃0.0512kg/m³
60℃0.1302kg/m³
80℃0.2934kg/m³
100℃0.5977kg/m³

以上数值均为完全饱和状态下对应温度的水蒸气密度。

六、绝对湿度f与f′的区别

表中同时给出了绝对湿度f和f′两列数据。

其中,f表示对于气体而言的绝对湿度,f′表示对于湿气体而言的绝对湿度,两者均以0℃、760mmHg作为表中规定的计量条件。

例如,在60℃时,f为0.196kg/m³,而f′为0.158kg/m³。

在80℃时,f为0.716kg/m³,而f′为0.379kg/m³。

由此可见,在较高温度下,两种绝对湿度数值之间的差异较为明显,不能在计算中直接混用。

七、100℃时绝对湿度f为什么为无穷大?

表中100℃对应的绝对湿度f记为∞,而f′为0.816kg/m³。

这与两种绝对湿度采用的计量基准不同有关。在表中规定的基准条件下,随着饱和水蒸气分压接近总压力,按干气体积计的水蒸气含量趋于无穷大。

因此,100℃时f列采用∞表示,不能将其直接理解为水蒸气实际密度无穷大。该温度下表中给出的饱和水蒸气密度仍为0.5977kg/m³。

八、临界参数与单位换算

表中给出的水蒸气临界参数为:

pc = 22120000Pa

Tc = 647.3K

原表同时列出了以下单位换算关系:

1kgf/cm² ≈ 0.1MPa

1mmHg = 133Pa

上述换算关系按表中采用的近似数值列出。

九、饱和气体水分含量表的应用

饱和气体水分含量数据可以用于湿气体流量测量中的水蒸气参数查询。

在已知气体温度且满足相应饱和条件时,可以根据温度查取饱和水蒸气压力、密度和绝对湿度等参数。

对于含水蒸气的天然气或其他湿气体,在进行干湿气体积换算时,需要区分水蒸气含量以及不同体积计量基准。

需要注意,本表给出的是完全饱和状态下的数据。如果实际气体未达到饱和状态,不能直接将表中的饱和水分含量作为实际水分含量。

十、总结

饱和气体中的水分含量随温度变化而变化。随着温度升高,饱和水蒸气压力、饱和水蒸气密度和相应绝对湿度总体上逐渐增大。

本文整理了−25~100℃范围内55组完整数据,包括饱和水蒸气压力pb、密度ρb以及绝对湿度f和f′。

在实际查表时,应注意温度条件、饱和状态、计量基准及单位的区别,避免将不同定义的水蒸气含量参数混用。