气象绝对湿度计算公式推导
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发布时间：2024-10-01 15:23
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时间：2024-10-23 23:05
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：
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。
