基于Android操作系统的智能手机下湿空气参数计算

朱崎峰薛东东常昆鹏张宏伟周德信

1河南理工大学机械与动力工程学院

2河南新飞电器有限公司

湿空气状态参数在暖通空调的设计中有极高的使用频率，通过查湿空气的焓-湿图可以很容易的查询出状态参数的值，但是查图是非常繁琐的，也是非常耗时的。现在通过电脑上的程序也可以获取湿空气的状态参数，但是电脑体积大，不易携带，这种方法也存在很多的局限性。由于现在智能手机的普及，而且使用Android操作系统的智能手机占的比重是86.2%[1]。如果设计一个查询湿空气状态参数的手机应用，那么这将极大的提高设计人员的工作效率，降低设计人员的劳动强度，而且随时随地都能获取湿空气的状态参数。因此，本文基于Android操作系统使用Android Studio开发工具开发了湿空气状态参数计算的手机应用，实现了快速便捷获取湿空气状态参数的目的。

1 Android操作系统简介

Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。Android操作系统最初由Andy Rubin开发，主要支持手机。2007年11月，Google与84家硬件制造商、软件开发商及电信运营商组建开放手机联盟共同研发改良Android系统。随后Google以Apache开放许可证的授权方式，发布了Android的源代码[1]。

Android系统的迅速发展，及大地促进了智能手机的更新换代和市场普及。由于Android系统的开放性，面向Android系统的app也日益丰富，及大地方便了消费者。开发面向Android系统的app常用的开发环境是Android Studio。

Android Studio[2]编程工具是一种基于IntelliJ IDEA的免费Android开发环境，类似于Eclipse、ADT插件和SDK Manager的组合。Android开发者只需一次安装，就可以轻松搭建Android开发环境。Android Studio使用的IntelliJ IDEA是一种类似于Eclipse的Java语言的集成开发环境，在智能代码完成、代码自动提示、重构、J2EE 支持、Ant、JUnit、CVS 整合、代码审查、创新的GUI设计等方面有优异表现。因此，本文采用Android Studio[2]作为编程工具开发了湿空气参数计算的APP应用，Android Studio Android Studio工作界面如图1所示。

2 程序概况

在一些使用湿空气状态参数的场合，湿空气的干球温度和湿球温度是最容易获得的参数，可利用干湿球温度计测得。基于这两个参数，工作人员通过查看焓-湿图得到湿空气的其它状态参数[3]。本文开发的程序以干球温度和湿球温度作为输入参数，根据热力学经验公式计算湿空气的含湿量、水蒸气分压力、干球温度对应的饱和压力、湿空气比焓h、相对湿度φ、露点温度td。

1）湿球温度下饱和空气水蒸气分压力[4]：

式中：pb湿球温度下饱和空气水蒸气分压力；t'为湿球温度。

2）湿空气含湿量[5]：

式中：d为湿空气含湿量；B为标准大气压。

3）湿空气比焓[5]：

式中：h为湿空气比焓；t为干球温度。

4）干球温度对应的饱和空气水蒸气分压力（kPa）：

5）露点温度（℃）[4]：

6）相对湿度：

式（1）～（6）中B为标准大气压取100 kPa。此程序的逻辑运算只适用于输入温度（干湿球温度）在0 ℃到45 ℃之间。

湿空气状态参数计算程序安装包为1.4 MB，适用于Android 5.0系统及上。

3 程序运行效果和误差分析

3.1 UI界面

本文将该程序安装在魅蓝note2上，以干球温度为20 ℃，湿球温度为16 ℃为输入参数，程序运行结果如图2所示

图2 程序运行结果

3.2 误差分析

在输入干球、湿球温度在0～45 ℃之间，每隔5 ℃取值得到的多组数据进行查表、查焓-湿图计算[3]，将其计算结果和本文所编写程序计算的结果进行对比，相对湿度、露点温度和水蒸气分压力值的对比列于表1，饱和蒸汽压力、含湿量和焓值的对比列于表2。

表1 相对湿度，露点温度，水蒸气分压力值

表2 饱和蒸汽压力，含湿量，焓的值

通过表1可以看出在这六组值中，相对湿度的误差最小，最大的误差为0.7%；露点温度的误差最大，但不超过1.5%，水蒸气分压力的误差和露点温度的最大误差值一样，能够满足工程设计应用的需要。

从表2中可以看出，饱和蒸汽压力值的相对误差在1%以内，含湿量值的相对误差在0.5%以内，焓值的相对误差在0.5%以内，符合工程设计的使用要求。

综上可知，以相对湿度、露点温度、水蒸气分压力值、饱和蒸汽压力、含湿量和焓值为比较对象，程序计算结果和手动查表图计算结果的相对误差最大为1.5%。这说明在程序的算法上是没有问题的，在工程使用中也是可以满足需求的。

4 结论

随着智能手机性能的提高，很多在计算机上运行的程序已能够完全被智能手机App所替代。因此，为方便暖通空调设计人员简单、快速的获得湿空气的状态参数，减少繁琐与耗时的查图、查表的工作量，提高其工作效率。本文基于Android Studio编程平台，面向Android智能手机，采用Java语言开发了湿空气状态参数查询的APP应用，并进行了程序计算精度的验证。该程序有较高的计算精度，可以成为暖通空调设计人员的必备工具，具有较高的工程应用价值。