分段法空氣露點計算程序

郭鵬輝

(大連化工研究設計院,遼寧 大連 116023)

分段法空氣露點計算程序

郭鵬輝

(大連化工研究設計院,遼寧 大連 116023)

以空氣的飽和含水量數據為依據,利用Excel的圖表功能繪制空氣飽和含水量與空氣溫度的關系曲線,并對該曲線進行回歸,找出空氣飽和含水量與溫度的函數關系。由此計算出不同溫度下空氣的飽和含水量。利用ExcelVBA編程,在溫度與相對濕度已知的情況下,計算出空氣的露點溫度,且有圖形顯示。

空氣的飽和含水量;相對濕度;露點溫度;編程

在化工生產、空調、制冷等設備及管道的絕熱設計過程中,都會用到空氣的露點溫度這一參數。由于沒有方便、合適的計算方法,所以,一直以來工程技術人員大都是借助查圖來獲取空氣的露點溫度。除了比較麻煩以外,誤差相對也很大。另外,在某些軟件的使用過程中,要通過查圖得到數據再將其輸入到程序中,則不能充分地顯示使用軟件的優越性。作者在管道絕熱層厚度計算程序的編制過程中就遇到這種情況。因此,作者開發了這個程序,利用ExcelVBA編程,可對不同溫度、不同相對濕度的空氣進行計算,最后得到露點溫度,并配備圖形,形象地顯示出各點的相互關系。

1 計算依據

空氣的飽和含水量是隨著空氣溫度的降低而降低的。當相對濕度為φ、溫度為t的空氣溫度降低至t1時,如果此時空氣的實際含水量達到該溫度下的飽和含水量,空氣就會出現結露,溫度t1稱為露點溫度,簡稱露點。本程序就是根據這一原理來編程計算露點溫度的。

首先,從有關手冊中查得空氣的飽和含水量(g/ kg干空氣)及對應的空氣溫度(℃)。以前者為縱坐標,后者為橫坐標作圖(如圖1)。

該曲線雖然很圓滑,但卻找不到與其相應的函數關系,要想采用計算的方法求得露點,就必須確定含水量與溫度的函數關系。考慮到如果將該曲線分為幾段分別進行回歸,效果應該好些。經過試驗,將空氣溫度從0～95℃分成7段,分別為其添加趨勢線,則每一小段曲線都可得到非常好的回歸函數,其R平方值都在0.9982以上(見表1)。

圖1 空氣飽和含水量與溫度關系曲線

表1 不同溫度段的H-t函數關系

雖然,計算所用到的函數是根據空氣的飽和含水量與溫度曲線回歸得到的,會有一點點誤差,但回歸過程是將整個曲線分段進行回歸,每一段曲線與回歸趨勢線基本吻合,相比由圖中查取,誤差肯定要小得多,更能滿足工程設計計算的要求。

2 編程過程

1)設計程序界面:整個程序全部在 Excel中進行。首先在程序的界面預先設計好5個空單元格,前面2個用來采集已知的空氣溫度t以及空氣的相對濕度φ,另外3個用來顯示計算結果。程序運算過程由一個計算按鈕控制(見圖2)。

圖2 程序運算界面

2)判斷溫度所在溫度段:當已知2個參數確定后,程序根據上述“計算依據”中所提到的7個溫度段判斷該溫度t屬于哪一個溫度段。

3)計算含水量:程序按溫度t所在的溫度段的函數關系,計算出該溫度所對應的空氣的飽和含水量Hb。再依據已知的空氣相對濕度φ計算出空氣實際的含水量H(H=Hb×φ)。

4)找到露點溫度t1:假設此時將空氣溫度降低,這相當于以空氣實際含水量的數值為縱作標,畫一條水平線,當該直線與飽和含水量曲線相交時,空氣達到飽和,其交點所對應的溫度就是所要計算的露點溫度t1。程序是通過含水量H,判斷出所對應的溫度段,按照該溫度段的函數關系反算得到對應的溫度值。

3 顯示結果

由上述過程可得到3個計算值:溫度t所對應的飽和含水量Hb、空氣實際含水量H以及空氣的露點溫度t1。程序自動將這3個值分別輸入到界面預留的空單元格中(見圖2)。此時露點溫度的計算過程已經完成。

為了將整個計算過程更加直觀地顯示出來,本程序還配備了圖形顯示,可從圖形中清晰地看見各點的位置(見圖3)。(為了觀察方便,本程序根據曲線特點分兩個溫度段進行圖形顯示,圖3為空氣溫度≤80℃段的圖形顯示)。

圖3 空氣露點計算圖(空氣溫度≤80℃)

4 結 語

由上可知,只要知道空氣的溫度和相對濕度,即可通過本程序快速獲得空氣的露點溫度值。也可通過本程序制作成表格供一般情況下查詢。與以往查圖法獲得空氣露點比較,即準確,又快速。

該程序使用方便,只要安裝了 Excel的電腦就可使用,尤其對手頭沒有相關圖表的設計人員來說,作用更加明顯。

如果其他程序中用到露點溫度,可將此小程序加進去直接使用,不必再去查表,手動輸入露點。此程序應該是一個新型的(帶圖形顯示的)空氣露點計算程序。

TQ015.9

B

1005-8370(2011)05-34-02

2011-06-06