SF6气体湿度测量的基础和常用检测方法

SF6气体湿度测量的基础和常用检测方法

一、湿度的表示方法

湿度是指气体中的水汽含量，而固体或液体中的含水称为水分。湿度的表示方法繁多，其定义都是基于混合气体的概念引出的。表示气体中水汽含量的基本量可以是水蒸气压力，它表示湿气（体积为V，温度为T）中的水蒸气于相同V、T条件下单独存在时的压力，亦称水蒸气分压力。

饱和水蒸气压的概念也是湿度测量中一个极为重要的概念。众所周知，水从液体转化成蒸汽的过程称为汽化。汽化的某种方式可以是蒸发，以液体的自由表面作为气液的分界面的汽化过程称为蒸发。以容器中水的蒸发为例，显然蒸发过程与水的温度和液面上的压力有关。温度升高，水分子的平均动能增大，逸出液面的分子数相应增加。随着空间水分子数目增加，碰撞的机会就增加，折回水面的分子数也增加。当蒸发速度等于凝结速度时，体系达到动态平衡，这种状态称为饱和，此空间中的水蒸气称为饱和水蒸气，其压力称为饱和水蒸气压。饱和水蒸气压与温度之间存在一定的函数关系，它是指气相中仅存在纯水汽时，与水或冰组成的体系的平衡水汽压，它们是温度的单值函数。

由于饱和水蒸气压是温度的单值函数，温度越高，饱和水蒸气压数值越大，因此对于一个在测试温度条件下，其水蒸气分压没有达到饱和的气体，随着人为地降低体系温度，其水蒸气分压就可以在低温状态下达到饱和。此时如果温度继续下降，气体中的水分就会以露的形式析出来。水蒸气压力达到饱和时的相应温度称为露点温度。露点温度也是湿度的一种表示方法。

饱和水蒸气压温度曲线。B点状态的气体，随温度下降到A点状态，其水蒸气分压即为此时的饱和水蒸气压，A点相应的温度Td称为露点温度。在这个温度下气体的水蒸气含量恰等于该气体达到饱和时的水蒸气含量。因此露点和饱和水蒸气压一样可以用来表示气体的湿度。

重量法是湿度测量中一种绝对的测量方法。在当今所有湿度测量方法中它的准确度最高。人们普遍以这种方法作为湿度计量的基准。其量值是以混合比来表示的。湿气中的混合比是湿气中所含水汽质量与和它共存的干气质量的比值。因此，可以认为，混合比是湿度的最基本表示方法。

基于混合比定义概念的还有几种常见的湿度表示方法。其中质量分数（×106）是以“百万分之一”的单位表示的水汽与其共存的干气的质量之比值。体积分数（×106）是以“百万分之一”的单位表示的水汽与其共存的干气的体积之比值。绝对湿度亦称为水汽浓度和水汽密度，是湿气中的水汽质量与湿气总体积之比。相对湿度也是常用的湿度表示方法。压力为p、温度为T的湿气的相对湿度，是指给定的湿气中，水汽的摩尔分数与同一温度T和压力p下纯水表面的饱和水汽的摩尔分数之比。

综上所述，露点温度、饱和水蒸气压、水蒸气分压力、混合比、质量分数、体积分数、绝对湿度、相对湿度都可用以表示气体湿度。根据它们的物理意义，相互之间可以互相转换。

SF6气体湿度的常用检测方法在湿度测量中有多种方法可以应用，目前电力系统常用的六氟化硫气体湿度检测方法主要有电解法、阻容法和露点法。