2.2.11 湿度、压力露点

1.湿度

表示空气干燥程度的物理量叫湿度。

（1）绝对湿度 在标准状态下，1m3湿空气中含有水蒸气的质量称为湿空气的“绝对湿度”，单位是g/m3。绝对湿度只表明单位体积湿空气中含有多少水蒸气，而不能表示湿空气吸收水蒸气的能力，即不能表示湿空气的潮湿程度。绝对湿度也就是湿空气中水蒸气的密度。

（2）相对湿度 湿空气中实际所含的水蒸气量与同温度下最大可能含有水蒸气量的比值称为“相对湿度”。相对湿度为0～100。

（3）含湿量 湿空气中与1kg干空气并存的水蒸气的质量，单位是kg/kg （干气）。

在压缩空气净化系统中，相对湿度和含湿量是经常用到的。相对湿度更常被用来反映湿空气的吸湿能力，值越小，空气越干燥，吸水能力越强，反之空气越潮湿，吸水能力越弱。

湿空气的吸湿能力还与温度有关，湿空气的温度升高，饱和压力相应增大，如此时的水蒸气中含量不变，但相对湿度将下降，就是说湿空气的吸湿能力增加。

因此，空气压缩机机房相对较高的温度，意味着空气压缩机机房空气的绝对湿度较室外要高。

2.水蒸气分压力

湿空气是水蒸气和干空气组成的混合物，在一定体积的湿空气里水蒸气所占的分量（以质量计）通常比干空气要少得多，但它占有与干空气相同的体积，也具有相同的温度。湿空气所具有的压力是各组成气体（即干空气与水蒸气）分压力的和。湿空气中水蒸气所具有的压力，称为水蒸气分压力。

水蒸气的分压力反映了湿空气中水蒸气含量的多少，水蒸气含量越高，水蒸气分压力也越高。饱和空气中水蒸气分压力叫水蒸气饱和分压力。

3.饱和空气和未饱和空气

在一定的温度和压力下，湿空气中水蒸气的含量（即水蒸气的密度）都有一定的限度。在某一温度下所含水蒸气的量达到最大可能含量时，这时的湿空气叫饱和空气。水蒸气未达到最大可能含量时的湿空气就叫未饱和空气。

在气动压力（2MPa）范围内，可认为饱和空气中水蒸气的密度只取决于温度的高低，而与空气压力的大小无关，温度越高，饱和水蒸气的密度越大。

例如，在40℃时1m3空气，不论其压力是0.1MPa还是1MPa，它的饱和水蒸气密度是一样的。

4.结露、露点温度、大气露点、压力露点

（1）结露 未饱和空气在保持水蒸气分压不变（即保持绝对含水量不变）的情况下降低温度，在成为饱和空气时，湿空气中会有液态水珠凝结出来，这一现象称为结露。

结露现象是常见的。例如，夏天空气湿度很大，容易在自来水管的表面结成水珠，冬天的早晨，住户的玻璃窗上会出现水滴等。这些均是湿空气在定压下冷却而结露的结果。

（2）露点温度 未饱和空气在保持水蒸气分压不变（即保持绝对含水量不变）的情况下降低温度，使之达到饱和状态时的温度叫露点温度（一般简称露点）。温度降低至露点温度时，便有结露。

湿空气的露点不仅与温度有关，而且与湿空气中水分含量的多少有关。含水量大的露点高，含水量少的露点低。

露点温度在压缩机工程设计中是需要重点考虑的一个值，如空气压缩机机头排气出口温度过低时，油气桶内会因温度过低而造成油气混合物结露，使润滑油含水，影响润滑效果。因此。空气压缩机机头排气出口温度设计时必须保证不低于相应分压力下的露点温度。

小贴士

露点温度是衡量气体干燥程度的一个值，露点温度越低说明气体的含水量越少。它用温度值来表示很容易被人误解为是气体的实际温度，如露点温度是-20℃，则想当然地认为气体温度是-20℃，这是错误的。露点温度表达的含义通俗的理解是：露点温度是气体成为饱和状态并结露的瞬间的温度，当低于该温度时，液态水凝结出来，而当高于该露点温度时，则没有液态水凝结出来。如说明露点温度是-20℃，表示该气体在高于-20℃时是不饱和的，没有液态水凝结出来，反之则饱和有液态水凝结，并不表示该气体此时的温度为-20℃。使气体的露点温度降低有多种方法，关于气体干燥在之后的内容有详细讲解。

（3）大气露点/压力露点 大气露点也就是大气压下的露点温度（也称常压露点）。同理，压力露点指的是压力空气的露点温度。

压力露点与常压露点之间的对应关系与压缩比有关（见图2-3）。在压力露点相同的情况下，压缩比越大，所对应的常压露点越低。

总结：通常空气压缩机吸入的并不是饱和空气，其大气露点温度高于环境温度，因此不会结露凝结出水。但含有水气的空气只能容纳一定量的水分（空气分子可以被压缩而水分子不会被压缩），压缩机在压缩气体时是减小了气体的体积，就没有足够的空气来容纳所有的水分，因此多出的水分析出成为冷凝水，压缩比越大，可供容纳水气的空气体积越小，越容易析出冷凝水。这就是压力露点温度随着压力的升高而升高的原因。

重要提示

压缩空气在离开空气压缩机的后冷却器时通常是饱和空气，这意味着压缩机后端的管道或环境温度只要低于这时的压缩空气的温度，就会析出冷凝水。这些冷凝水将对使用压缩空气的设备造成危害，所以，通常在压缩空气系统中加入后处理设备（干燥净化），来去除压缩空气中的水分，已达到使用需求。