分段法空气露点计算程序

郭鹏辉

(大连化工研究设计院,辽宁 大连 116023)

分段法空气露点计算程序

郭鹏辉

(大连化工研究设计院,辽宁 大连 116023)

以空气的饱和含水量数据为依据,利用Excel的图表功能绘制空气饱和含水量与空气温度的关系曲线,并对该曲线进行回归,找出空气饱和含水量与温度的函数关系。由此计算出不同温度下空气的饱和含水量。利用ExcelVBA编程,在温度与相对湿度已知的情况下,计算出空气的露点温度,且有图形显示。

空气的饱和含水量;相对湿度;露点温度;编程

在化工生产、空调、制冷等设备及管道的绝热设计过程中,都会用到空气的露点温度这一参数。由于没有方便、合适的计算方法,所以,一直以来工程技术人员大都是借助查图来获取空气的露点温度。除了比较麻烦以外,误差相对也很大。另外,在某些软件的使用过程中,要通过查图得到数据再将其输入到程序中,则不能充分地显示使用软件的优越性。作者在管道绝热层厚度计算程序的编制过程中就遇到这种情况。因此,作者开发了这个程序,利用ExcelVBA编程,可对不同温度、不同相对湿度的空气进行计算,最后得到露点温度,并配备图形,形象地显示出各点的相互关系。

1 计算依据

空气的饱和含水量是随着空气温度的降低而降低的。当相对湿度为φ、温度为t的空气温度降低至t1时,如果此时空气的实际含水量达到该温度下的饱和含水量,空气就会出现结露,温度t1称为露点温度,简称露点。本程序就是根据这一原理来编程计算露点温度的。

首先,从有关手册中查得空气的饱和含水量(g/ kg干空气)及对应的空气温度(℃)。以前者为纵坐标,后者为横坐标作图(如图1)。

该曲线虽然很圆滑,但却找不到与其相应的函数关系,要想采用计算的方法求得露点,就必须确定含水量与温度的函数关系。考虑到如果将该曲线分为几段分别进行回归,效果应该好些。经过试验,将空气温度从0～95℃分成7段,分别为其添加趋势线,则每一小段曲线都可得到非常好的回归函数,其R平方值都在0.9982以上(见表1)。

图1 空气饱和含水量与温度关系曲线

表1 不同温度段的H-t函数关系

虽然,计算所用到的函数是根据空气的饱和含水量与温度曲线回归得到的,会有一点点误差,但回归过程是将整个曲线分段进行回归,每一段曲线与回归趋势线基本吻合,相比由图中查取,误差肯定要小得多,更能满足工程设计计算的要求。

2 编程过程

1)设计程序界面:整个程序全部在 Excel中进行。首先在程序的界面预先设计好5个空单元格,前面2个用来采集已知的空气温度t以及空气的相对湿度φ,另外3个用来显示计算结果。程序运算过程由一个计算按钮控制(见图2)。

图2 程序运算界面

2)判断温度所在温度段:当已知2个参数确定后,程序根据上述“计算依据”中所提到的7个温度段判断该温度t属于哪一个温度段。

3)计算含水量:程序按温度t所在的温度段的函数关系,计算出该温度所对应的空气的饱和含水量Hb。再依据已知的空气相对湿度φ计算出空气实际的含水量H(H=Hb×φ)。

4)找到露点温度t1:假设此时将空气温度降低,这相当于以空气实际含水量的数值为纵作标,画一条水平线,当该直线与饱和含水量曲线相交时,空气达到饱和,其交点所对应的温度就是所要计算的露点温度t1。程序是通过含水量H,判断出所对应的温度段,按照该温度段的函数关系反算得到对应的温度值。

3 显示结果

由上述过程可得到3个计算值:温度t所对应的饱和含水量Hb、空气实际含水量H以及空气的露点温度t1。程序自动将这3个值分别输入到界面预留的空单元格中(见图2)。此时露点温度的计算过程已经完成。

为了将整个计算过程更加直观地显示出来,本程序还配备了图形显示,可从图形中清晰地看见各点的位置(见图3)。(为了观察方便,本程序根据曲线特点分两个温度段进行图形显示,图3为空气温度≤80℃段的图形显示)。

图3 空气露点计算图(空气温度≤80℃)

4 结 语

由上可知,只要知道空气的温度和相对湿度,即可通过本程序快速获得空气的露点温度值。也可通过本程序制作成表格供一般情况下查询。与以往查图法获得空气露点比较,即准确,又快速。

该程序使用方便,只要安装了 Excel的电脑就可使用,尤其对手头没有相关图表的设计人员来说,作用更加明显。

如果其他程序中用到露点温度,可将此小程序加进去直接使用,不必再去查表,手动输入露点。此程序应该是一个新型的(带图形显示的)空气露点计算程序。

TQ015.9

B

1005-8370(2011)05-34-02

2011-06-06