もいすちゅ〜の水分講座

校正について

湿度発生・
二温度二圧力法

ここでは所望の湿度のガスを発生する方法について説明します。

もいすちゅ〜「テクネでは発生装置も販売しているでちゅー!」

JIS B 7920湿度-試験方法に所望の湿度を発生する方法が記載されています。
この方法には大きく分けて2つの方法があります。
(1)圧力・温度を変化させる方法
(2)水分濃度が違う二つの流れを合わせる方法
順に説明します。なお、これらの式は空気以外のガスにも適用されますが、JIS B7920は対象ガスを空気に限っていますので、この章での記載は“空気”としています。

1 圧力・温度を変化させる方法

1)二圧力法(圧力のみを変化させる方法)

二圧力法のフローは下図のとおりです。
加圧されたガスはまず飽和槽に入り、湿度100%の状態になります。
湿度100%のガスは次に圧力膨張弁で減圧され、試験槽に入ります。
このとき、試験槽の相対湿度は定義式のとおり、飽和槽の水蒸気圧をew、試験槽の水蒸気圧をeとすると以下の式となります。

二圧力法

2) 二温度法(温度のみを変化させる方法)

二温度法のフローは下図のとおりです。二圧力法との違いは圧力でなく温度を変化させるだけで、内容は殆ど変りません。
相対湿度は、二圧力法の場合はそれぞれの槽の比で簡単に求まりましたが、二温度法ではそれぞれの温度の飽和水蒸気圧を求める必要があります。温度が大きい方(飽和槽)を分母にして小さい方(試験槽)を分子にして100をかければ相対湿度になります。
違いは加圧されたガスはまず飽和槽に入ります。飽和槽では湿度100%の状態になります。

二温度法

3) 二温度・二圧力法(圧力、温度とも変化させる方法)

二圧力法と二温度法を併用する方法です。併用することで湿度の範囲を広げることが出来ます

二温度・二圧力法

2 分流法(水分濃度が違う二つの流れを合わせる方法)

十分乾燥した空気を二つに分流し、一方は飽和槽を通して水蒸気で飽和させた後に二つの流れを混合し、試験槽で合流させます。試験槽内の相対湿度は、両槽内の温度、圧力及び乾燥空気の分流比から求められます。この分流比を調整して所定の湿度の空気を発生させます。

分流法

露点は下記の式によって与えられます。

画像:数式
画像:数式の値

なぜ上記のような複雑な式になるのでしょう。実は飽和槽の前後で流量が変わっているからです。
飽和槽では水蒸気の飽和状態にするために水分が付加されます。その分流量が増えるのです。
下のように新しい流量はP×qw/(P-ew)となりますので、湿度の高いガスを作ろうとすればするほど分子が小さくなり、結果として飽和槽出口流量が大きくなるのがわかります。

二温度・二圧力法