건설감리/기술자료

온도 표시 (건구/습구)

서로조아 2014. 3. 4. 13:41

건구/습구  자동변환 프로그램  

Wet Bulb Temperature Calculation  

 

http://www.yolyapi.com.tr/en/Design/WetBulbTemperatureCalculation

 

 

 

<상대습도와 절대습도의 상관관계>

 

1. 개 요

지구상의 공기는 질소, 산소의 주성분과 아르곤, 탄산가스, 네온 등의 기타 미량의 기체로 구성되며 여기에 수증기가 포함되어 있다. 대기 중에는 이들 공기의 구성물질 이외에 자연이나 인간이 발생하는 먼지나 가스, 증기 등도 포함되어 있다. 그러나 공기조화의 이론적인 계산에서는 건조공기와 수증기의 혼합물을 공기로 삼고 있다.

 

수증기를 포함하지 않는 공기를 건조공기(dry air),

수증기를 포함하고 있는 공기를 습공기라고 한다

 

습공기를 상대습도와 절대습도로 분류할 수 있는데

대습도란 공기 1 m3 중에 포함된 수증기의 양을 그램(kg/kg′)으로 나타낸 것임.

 

절대습도는 수증기의 양으로 변동되며 온도 변화와는 무관함.

즉 온도가 증감되더라도 가습되지 않는 이상 절대습도는 일정함. 

 

상대습도란 공기 중에 최대로 들어 있을 수 있는 수증기의 양(포화수증기량)과 비교해서 현재 들어 있는 수증기의 양을 퍼센트(%)로 나타낸 것임.

 

포화수증기량은 온도에 따라 변함.

공기 중에 들어있는 수증기의 양이 일정하더라도 상대습도는 온도에 따라 달라짐.

 

전산실 등에서 습도는 수증기량이 일정하더라도 주변온도에 따라 습도가 변하는 상대습도가 절대적으로 중요한 역할을 한다.

 

2. 용어의 정의

 

(1) 건조공기(dry air)

수증기를 전현 함유하지 않은 건조한 공기로서 ․ 조성(Vol%): N2(78%), O2 (20.93%), Ar(0.933%), CO2(0.03%), Ne(1.8x10-3%), 

He(5.2x10-4 %) ․ 평균분자량(ma) = 28.964 ㎏·m / ㎏·oK ․ 기체상수(Ra)=29.27 ㎏·m / ㎏·oK ․ 비중량(γa)=1.293 ㎏/N㎥ (20℃

 일 때 = 1.2 ㎏/㎥) ․ 비체적(Va)=0.7733 N㎥/㎏(20℃일 때 = 0.83 ㎥/㎏) (2) 습공기 (moist air)

건조공기 중에 수분을 함유한 것으로 수분은 기계적인 상태로 혼합되어 있다.

 

구 분

설 명

상 태

건조공기 + 수증기 = 습공기

무 게

1kg + χkg = (1+χ)kg

분 압

Pa(건조공기분압) + Pw(수증기분압) = P(습공기 전압)

체 적

Va + Vw = V

 

(3) 포화공기(saturated air)

공기중에 포함된 수증기량은 공기온도에 따라 한계가 있고 (온도,압력에 따라 변한다), 최대 한도의 수증기를 포함한 공기를 포화공기라 한다. 공기의 온도가 상승하면 포화압력도 상승 하여 공기는 보다 많은 수증기를 함유할 수 있게 되며, 온도가 내려가면 공기가 함유할 수 있는 수증기의 한도는 작아져 포화압력은 내려간다.

 

(4) 무입공기(霧入空氣)

 t℃포화공기의 온도를 서서히 내려 t`℃로 하면 χ-χ`만큼 수증기는 응축하여 미세한 물방울이나 안개상태로 공중에 떠돌아 다닌다. 이와 같은 공기를 무입공기라 한다.

 

(5) 불포화공기(unsaturated air)

포화점을 도달하지 못한 습공기로서 실제의 공기는 대부분의 경우 불포화공기이다.

(주) 포화공기를 가열하면 불포화공기로 되고, 냉각하면 과포화 공기가 된다.

 

(6) 건구온도 (dry bulb temperature : DB, t,℃)

보통의 온도계가 지시하는 온도

 

(7) 습구온도 (wet bulb temperature : WB, t`,℃)

습구온도계로 측정한 온도로서 습구온도계에 있어서는 가제위의 수막에서 물이 증발해서 증 발열을 빼앗아 수막의 온도는 강하 하므로 공기의 건구온도보다 낮아진다. 이때 공기의 건구 온도와 수막온도의 온도차에 의해 공기에서 수막으로 열이 이동하여 수막온도를 높이려고 한다. 이때 증발에 의한 열손실량과 전열에 의한 취득열량이 똑같이 평형된 곳에서 수막온도가 일 정하게 된다. 이것이 공기의 습구온도이다.

 

(8) 노점온도(dew point temperature : DP, t",℃)

습공기중의 수증기가 공기로부터 분리되어 응축하기 시작할 때의 온도. 즉, 습공기의 수증기 분압과 동일한 분압을 갖는 포화습공기의 온도를 말한다.

 

(9) 절대습도(specific humidity : SH, χ, kg/kgDA)

습공기에 함유되어 있는 수증기의 중량을 건조공기의 중량으로 나눈값. 즉, 건조공기 1kg에 대한 수증기의 중량

 

 

 

(주) 감습, 가습함이 없이 냉각가열만 할 경우 절대습도는 변하지 않는다.

 

 

 

Pw : 수증기분압 (㎏/㎥) Rw : 수증기의 가스 정수 (47.06 ㎏·m / ㎏·oK)

Pa : 건공기분압 (㎏/㎥) Ra : 건공기의 가스 정수 (29.27 ㎏·m / ㎏·oK)

P : 대기압 ( Pw + Pa ) T : 습공기 절대습도 (oK)

 

 

(10) 상대습도(relative humidity : RH, Ф,%)

수증기의 분압과 동일온도의 포화공기의 수증기 분압의 비로서 1㎥의 습공기중에 함유된 수 분의 중량과 이와 동일온도의 1㎥의 포화습공기에 함유되고 있는 수분의 중량과의 비이다.

 

 

(주) 공기를 가열하면 상대습도는 낮아지고, 냉각하면 높아진다.

      Ф = 0% ------- 건조공기, Ф = 100% ----- 포화공기

 

 

(11) 포화도 (saturation degree : SD ,Ψ,%) 비교습도

 습공기의 절대습도와 동일온도의 포화습공기의 절대습도의 비

 

 

 

(12) 비용적(specific volume : SV, υ, m3/kg')

1kg의 무게를 가진 건조공기를 함유하는 습공기가 차지하는 체적 즉, 건조공기 1kg에 함유된 수증기량을 χkg이라 하면 ․ 건조공기 1kg의 상태식 : Pa V = R T ․ 수증기 1kg의 상태식 : Pm V = x Pw T

 

 

 

 

3. 공기선도의 기본변화 및 계산

(1) 가열, 냉각

 

 

 

qs 감열량 (kcal/h) G 공기량(kg/h) Q 공기체적(m3/h) ro 잠열(kcal/h)

Cp 공기정압비열(0.24 kcah/kg℃) υ 비체적(m3) t 건구온도(℃)

(주) 냉각시 냉각코일의 표면온도가 통과공기의 노점온도 이상일 때는 절대습도가 일정한 상태에서 냉각되고 냉각코일의 표면온도가 노점온도 이하일 때는 냉각과 동시에 제습이 된다.

 

(☞예제) 건구온도10℃, 절대습도 0.0038kg/kg' 공기 1000kg/h를 건구온도 30℃로 가열시 소요열량

 

 

(2) 가습, 감습

 

 

(☞ 예제) 조건 : 건구온도 26℃, 공기량 1000kg/h절대습도 0.0105 kg/kg`에서 0.017 kg/kg`으로 가습시필요한 열량 및 가습수분량

 

 

 

(3) 가열 가습

 

 

 

 

(4) 제습부하량

 

 

Exercise) 공기량 1000 kg/실내 온도 22℃ 85%에서 실내 온도 22℃ 50%로 유지코저 한다.

① 제습량(kg/h) 과

② Re Heating 열량(kcal/h)을 구하라

 

① Q × (x1-x2) = 5.9kg/h

                     = 1000 kg/h × (0.0143kg/kg - 0.0084kg/kg) = 5.9kg/h

② Q × (h1-h2) = 2500kcal/h

                     = 1000 kg/h × (10.3kcal/kg - 7.8kcal/kg) = 2500kcal/h

 

 

냉각부하량

☆ Q × (h3-h1) = 6500kcal/h

                     = 1000 kg/h × (13.9kcal/kg - 7.8kcal/kg) = 6500kcal/h

 

 

 

4. 절대습도 및 상대습도의 해석

 

 

 

(1) 공기선도는 어느 일정한 압력, 온도상태에서의 습공기의 특성치를 도식화한 것으로 각종 수식계산을 통해 알 수 있는 특성치를 챠트를 통해 손쉽게 알 수 있도록 정리한 것임

 

(예제1) 건구온도 18℃, 습구온도 12.2℃인 경우 공기의 모든 특성치를 구하라?

공기선도에서 건구온도 18℃, 습구온도 12.2℃가 만나는 각 지점의 값을 읽으면 다음과 같다.           

 

- 상대습도    : 50% RH          

- 이슬점      : 7.7 ℃           

- 비용적      : 0.82 m3/kg DA           

- 절대습도    : 0.0065 kg/kg DA           

- 수증기 분압 : 7.9 mmHg           

- 엔탈피      : 8.3 kcal/kg DA           

- 현재수증기량 : 0.0065 [kg/kg DA] / 0.82 [m3/kg DA] = 7.927 g/m3           

- 포화수증기량 : 0.013 [kg/kg DA] / 0.846 [m3/kg DA] = 15.366 g/m3         

* 포화수증기량이란 상대습도 100% RH시에 공기 1M3에 함유가 가능한 최대의 수분량임.

 

(예제2) 10,000 NM3/HR 공기가 AIR COMP'R에 유입되고 상대습도 75% RH, 대기온도 20℃ 경우 공기내 수분함량은? 

공기선도에서 건구온도 20℃, 상대습도 75% RH인 경우 공기특성치는 다음과 같다.           

 

- 습구온도    : 17℃          

- 이슬점      : 15.3 ℃           

- 비용적      : 0.843 m3/kg DA           

- 절대습도    : 0.011 kg/kg DA           

- 현재수증기량 : 0.011 [kg/kg DA] / 0.843 [m3/kg DA] = 13.05 g/m3

 

이때, 공기가 10,000 NM3/HR가 흐르므로 이를 M3/HR로 환산하면           

 

10,000 NM3/HR * {(273.15 + T)/273.15} * {1.0332/(1.0332 + P)}           

= 10,000 NM3/HR * {(273.15 + 20)/273.15} * {1.0332/(1.0332 + 0)}           

= 10732 M3/HR           

결국 이때 공기중에 포함된 수분은 10732 M3/HR * 13.05 G/M3 = 140.05 KG/HR

 

(2) 상기의 “공기선도”에서 상대습도(50% RH), 절대습도(0.0065 kg/kg DA)로 나타낼 수 있으며, 외부에서 가습 및 감습의 증감이 있을 경우 상대습도 및 절대습도의 증감이 있으나, 감․가습이 없을 경우 절대습도의 변화는 없으나 상대습도는 공기선도에서와 같이 증감의 변화가 있음을 알 수 있다.

 

(3) 항온항습기는 여름철 외부의 고온다습의 외기를 흡입하여 감습을 하며, 겨울철은 외부의 저온저습의 외기를 흡입하여 가습을 하며, 이때 외기의 변화에 의해 “공기선도”에서와 같이 절대습도는 일정할 수 있지만, 상대습도는 외기의 변화에 의해, 가감이 있으므로 상대습도가 중요하다는 것을 알 수 있다. 따라서 전산실 등 항온항습실은 절대습도보다는 상대습도의 중요성을 알 수 있다.

 

(4) 항온항습기 냉각제습시 증발기를 통과하면서 열교환된 습공기는 온도는 낮아지고 상대습도는 높아지는 상관 관계를 공기선도에서 나타납니다. 이때 실내 설정 습도에 맞게 운전되려면 상대습도를 낮게 운전 또는 떨어뜨려야 되는데 증발기(열교환기) 이후 Re Heating 열원으로 증발기를 통과한 습포화공기 온도를 높여 습공기를 건조(Dry) 시킴으로서 상대습도가 낮아집니다.

 

Re Heating 열원(kW)이 많으면 실내온도가 높아지게 된다.

일반적인 항온항습기는 냉각제습시 실내부하(온도) 상승을 최소화 하기 위하여 Re Heating 부하를 다단으로 또는 비례제어 함으로서 실내 온도 상승(실내부하 상승)을 최소로한다.

실내 부하 때문에 온도를 설정치 이하로 먼저 떨어뜨리고 냉방운전이 되면서 Re Heating 열원으 로 증발기를 통과한 습포화공기 온도를 높여 습공기를 건조(Dry) 시킴으로서 상대습도가 낮아진다.

 

 

(5) 제습

전산 기계실, 실험실등에서 습도는 상대습도로 표시 관리유지 조절하기 때문에 상대습도를 낮게 유지하기 위해서는 Re Heating 열원(kW)이 꼭 필요합니다.

Re Heating 열원(kW)은 전기소모를 필요로 하기 때문에 습도 컨트롤, 항온항습기의 제습은 Re Heating 열원(kW)을 무시할수 없습니다. 항온항습기는 전기를 많이 필요로 하는 산업용 전기제품으로 냉방, 난방, 가습, 제습 사이클에서 제습시 전기 소모가 가장 많은 시스템으로서 고효율 에너지 기자재 기술기준 제정에 있어서 제습부분을 정확하고 명료하게 처리해야 되어야 된다는 제 생각입니다.

냉각제습은 냉방운전이 되면서 Re Heating 열원(kW)이 필요하기 때문이다.

 

항온항습기를 생산하는 모든 업체에서 지금까지 제습방법을 냉각제습 Re Heating 열원(kW)을 응용해서

산업 현장에서 계속 사용하고 있을까요?. 냉방 사이클 만으로는 실내습도 조절이 되지 않기 때문입니다. 여름철 고온다습시(우기중) 냉방운전을 계속하여 온도를 낮게 유지하여도 왜 상쾌함을 느끼지 못할까요. 습도가 높기 때문입니다.

냉방운전이 계속되는 동안 증발기(열교환기)에서 응축 결로수는 많이 발생하는데도(응축 결로수가 많이 발생하면 제습이 되어 실내습도가 낮아져야 되는데) 실내습도(상대습도)는 왜 낮아지지 않을까요.

 

분명히 냉방운전이 진행하면서 [ L = Q ✕ (x1-x2) ]가 되면 응축 결로수는 많이 나올텐데 왜 불쾌지수는 높을까요. 왜 상대습도는 낮아지지 않을까요. 절대습도 (x1-x2)의 차이 변화가지고는 상대습도의 조절을 할수없다고 생각됩니다.

즉, 냉방운전 만으로는 상대습도의 조절이 어렵다는 뜻이 되겠습니다.

유명사 영국 페덱스, 미국 제너널 일렉트릭 월플 제습기는 왜 Re Heating 열원을 사용하여 제습기로 사용할까요.

 

5. 일상에서의 적정 상대습도

 

(1) 우리의 코나 기관지의 점막은 일정 수준의 수분을 유지하며 촉촉한 상태로 있어야만 냄새도 잘 맡고 먼지나 바이러스 같은 이물질을 걸러 낼 수 있다. 하지만 공기가 건조하면 건조할수록 점막의 역할이 약해져 외부로부터 들어오는 바이러스를 막지 못하게 된다. 여름철에 비해 겨울이나 봄, 가을 환절기의 건조한 시기에 감기가 잘 걸리는 이유가 여기에 있다.

 

 

 

(2) 공기 중에 포함돼 있는 물 분자의 양을 우리는 흔히 습도라 부른다. 습도에는 절대습도와 상대습도가 있다. 절대습도란 공기 1㎥ 중에 포함된 수증기의 양을 kg으로 나타낸 것이다. 상대습도는 어느 온도에서 수증기가 최대로 들어갈 수 있는 양을 100이라 했을 때 현재 수증기의 양을 백분율로 표시한 것으로 ‘%R.H.’(Relative Humidity:상대습도)라는 단위를 사용한다. 일상생활에서 쉽게 듣는 습도는 상대습도를 말한다.

 

(3) 실내습도를 적정수준으로 유지하는 것은 매우 중요하다. 우리 몸의 기관들은 물과 상호작용을 통해 최적화를 유지하고 있기 때문이다. 각종 미생물로부터 야기되는 문제를 없애기 위해서는 70% 이하로 습도가 유지돼야 한다. 피부에 존재하는 미세한 구멍을 통한 피부자극 및 점막을 통한 감염을 억제하기 위해서는 30%를 넘는 게 좋다.

 

(4) 일반적으로 30% 이하의 상대습도는 건조한 환경으로 정전기가 발생하기 쉬우며, 정전기가 피부를 자극해 피부가 건조한 사람, 피부병이나 당뇨를 앓고 있는 사람, 노인의 건강에 해를 끼칠 수도 있다. 반면 습도가 너무 높으면 곰팡이가 왕성한 번식을 하게 되고 포름알데히드 등 집안에서 발생하는 화학성분이 호흡기를 자극할 수도 있다.

 

 

 

6. 결 론

 

(1) 밀폐공간에서 외기습도의 변화가 없을 경우 온도에 따라 변화되는 것은 절대습도가 아니라 상대습도의 변화임을 알 수 있고, 따라서 전산실 등의 습도는 절대습도보다는 상대습도를 일정하게 유지되어야 함을 알 수 있다.

 

(2) 상기의 “공기선도”에서 습도가 일정할 경우, 절대습도는 온도의 변화에도 일정한 상태를 유지하지만, 상대습도는 온도의 변화에 의해 변화됨을 알 수 있다. 따라서 항온항습실에서는 절대습도보다는 상대습도의 중요함을 알 수 있다. 끝.

 

 

The wet-bulb temperature is the temperature a parcel of air would have if it were cooled to saturation (100% relative humidity) by the evaporation of water into it, with the latent heat being supplied by the parcel.[1] A wet-bulb thermometer indicates a temperature close to the true (thermodynamic) temperature. The wet-bulb temperature is the lowest temperature that can be reached under current ambient conditions by the evaporation of water only; it is the temperature felt when the skin is wet and exposed to moving air. Wet-bulb temperature is largely determined by both actual air temperature (dry-bulb temperature) and humidity, the amount of moisture in the air.

 

The thermodynamic wet-bulb temperature is the minimum temperature which may be achieved by purely evaporative cooling of a water-wetted (or even ice-covered), ventilated surface.

 

For a given parcel of air at a known pressure and dry-bulb temperature, the thermodynamic wet-bulb temperature corresponds to unique values of relative humidity, dew point temperature, and other properties. The relationships between these values are illustrated in a psychrometric chart.

 

For "dry" air, air that is less than saturated (i.e., air with less than 100 percent relative humidity), the wet-bulb temperature is lower than the dry-bulb temperature due to evaporative cooling. The greater the difference between the wet and dry bulb temperatures, the drier the air and lower the relative humidity. The dew point temperature is the temperature at which the ambient air must cool to reach 100% relative humidity where condensate and rain form; and conversely, the wet-bulb temperature rises to converge on the dry bulb temperature.

 

Cooling of the human body through perspiration is inhibited as the wet-bulb temperature (and absolute humidity) of the surrounding air increases in summer. Other mechanisms may be at work in winter if there is validity to the notion of a "humid" or "damp cold."

Lower wet-bulb temperatures that correspond with drier air in summer can translate to energy savings in air-conditioned buildings due to:

  1. Reduced dehumidification load for ventilation air
  2. Increased efficiency of cooling towers

Thermodynamic wet-bulb temperature (adiabatic saturation temperature)[edit]

The thermodynamic wet-bulb temperature is the temperature a volume of air would have if cooled adiabatically to saturation by evaporation of water into it, all latent heat being supplied by the volume of air.

The temperature of an air sample that has passed over a large surface of liquid water in an insulated channel is the thermodynamic wet-bulb temperature—it has become saturated by passing through a constant-pressure, ideal, adiabatic saturation chamber.

Meteorologists and others may use the term "isobaric wet-bulb temperature" to refer to the "thermodynamic wet-bulb temperature". It is also called the "adiabatic saturation temperature", though it should be pointed out that meteorologists also use "adiabatic saturation temperature" to mean "temperature at the saturation level", i.e. the temperature the parcel would achieve if it expanded adiabatically until saturated.[2]

It is the thermodynamic wet-bulb temperature that is plotted on a psychrometric chart.

The thermodynamic wet-bulb temperature is a thermodynamic property of a mixture of air and water vapor. The value indicated by a simple wet-bulb thermometer often provides an adequate approximation of the thermodynamic wet-bulb temperature.

For an accurate wet-bulb thermometer, "the wet-bulb temperature and the adiabatic saturation temperature are approximately equal for air-water vapor mixtures at atmospheric temperature and pressure. This is not necessarily true at temperatures and pressures that deviate significantly from ordinary atmospheric conditions, or for other gas–vapor mixtures."[3]

Temperature reading of wet-bulb thermometer[edit]

A Wet Dry Hygrometer featuring a wet-bulb thermometer
A sling psychrometer. The sock is wet with distilled water and whirled around for a minute or more before taking the readings.

Wet-bulb temperature is measured using a thermometer that has its bulb wrapped in cloth—called a sock—that is kept wet with distilled water via wicking action. Such an instrument is called a wet-bulb thermometer. A widely used device for measuring wet and dry bulb temperature is a sling psychrometer, which consists of a pair of mercury bulb thermometers, one with a wet "sock" to measure the wet-bulb temperature and the other with the bulb exposed and dry for the dry-bulb temperature. The thermometers are attached to a swivelling handle which allows them to be whirled around so that water evaporates from the sock and cools the wet bulb until it reaches thermal equilibrium.

An actual wet-bulb thermometer reads a slightly different temperature than the thermodynamic wet-bulb temperature, but they are very close in value. This is due to a coincidence: for a water-air system the psychrometric ratio happens to be ~1, although for systems other than air and water they might not be close.

To understand why this is, first consider the calculation of the thermodynamic wet-bulb temperature: in this case, a stream of air with less than 100% relative humidity is cooled. The heat from cooling that air is used to evaporate some water which increases the humidity of the air. At some point the water vapour in the air becomes saturated (and has cooled to the thermodynamic wet-bulb temperature). In this case we can write the following:


(H_\mathrm{sat} - H_0) \cdot \lambda = (T_0 - T_\mathrm{sat}) \cdot c_\mathrm{s}

where H_0 is the initial water content of the air on a mass basis, H_\mathrm{sat} is the saturated water content of the air, \lambda is the latent heat of water, T_0 is the initial air temperature, T_\mathrm{sat} is the saturated air temperature and c_s is the heat capacity of the air.

For the case of the wet-bulb thermometer, imagine a drop of water with air of less than 100% relative humidity blowing over it. As long as the vapor pressure of water in the drop is more than the partial pressure of water in the air stream, evaporation will take place. Initially the heat required for the evaporation will come from the drop itself since the fastest moving water molecules are most likely to escape the surface of the drop, so the remaining water molecules will have a lower average speed and therefore a lower temperature. If this were the only thing that happened, then the drop would cool until the following was true:


P_\mathrm{sat}(T_\mathrm{drop}) = P_\mathrm{vapor}

where P_\mathrm{sat} is the saturation pressure of the water in the drop and is a function of the drop temperature and P_\mathrm{vapor} is the partial pressure of water in the vapor phase. If the air started bone dry and was blowing sufficiently fast then P_\mathrm{vapor} would be 0 and the drop could get infinitely cold. Clearly this doesn't happen. It turns out that as the drop cools, convective heat transfer begins to occur between the warmer air and the colder water. In addition, the evaporation does not occur instantly, but instead depends on the rate of convective mass transfer between the water and the air. At a certain point the water cools to a point where the heat carried away in evaporation is equal to the heat gain through convective heat transfer. At this point the following is true:


(H_\mathrm{sat} - H_0) \cdot \lambda \cdot k' = (T_0 - T_\mathrm{wb}) \cdot h_\mathrm{c}

where (H_\mathrm{sat} - H_0) is now the driving force for mass transfer, k' is the mass transfer coefficient (with English units of lb/(h⋅ft2)), h_\mathrm{c} is the heat transfer coefficient and (T_0 - T_\mathrm{wb}) is the temperature driving force.

Now if this equation is compared to the thermodynamic wet-bulb equation, we can see that if the quantity \dfrac{h_\mathrm{c}}{k' c_\mathrm{s}} = 1 (known as the psychrometric ratio) then  T_\mathrm{sat} = T_\mathrm{wb}

Due to a coincidence, for air this is the case and the ratio is very close to 1.[4]

Experimentally, the wet-bulb thermometer reads closest to the thermodynamic wet-bulb temperature if:

  • The sock is shielded from radiant heat exchange with its surroundings
  • Air flows past the sock quickly enough to prevent evaporated moisture from affecting evaporation from the sock
  • The water supplied to the sock is at the same temperature as the thermodynamic wet-bulb temperature of the air

In practice the value reported by a wet-bulb thermometer differs slightly from the thermodynamic wet-bulb temperature because:

  • The sock is not perfectly shielded from radiant heat exchange
  • Air flow rate past the sock may be less than optimum
  • The temperature of the water supplied to the sock is not controlled

At relative humidities below 100 percent, water evaporates from the bulb which cools the bulb below ambient temperature. To determine relative humidity, ambient temperature is measured using an ordinary thermometer, better known in this context as a dry-bulb thermometer. At any given ambient temperature, less relative humidity results in a greater difference between the dry-bulb and wet-bulb temperatures; the wet-bulb is colder. The precise relative humidity is determined by reading from a psychrometric chart of wet-bulb versus dry-bulb temperatures, or by calculation.

Psychrometers are instruments with both a wet-bulb and a dry-bulb thermometer.

A wet-bulb thermometer can also be used outdoors in sunlight in combination with a globe thermometer (which measures the incident radiant temperature) to calculate the Wet Bulb Globe Temperature (WBGT).

Adiabatic wet-bulb temperature[edit]

The adiabatic wet-bulb temperature is the temperature a volume of air would have if cooled adiabatically to saturation and then compressed adiabatically to the original pressure in a moist-adiabatic process (AMS Glossary). Such cooling may occur as air pressure reduces with altitude, as noted in the article on lifted condensation level.

This term, as defined in this article, may be most prevalent in meteorology.

As the value referred to as "thermodynamic wet-bulb temperature" is also achieved via an adiabatic process, some engineers and others may use the term "adiabatic wet-bulb temperature" to refer to the "thermodynamic wet-bulb temperature". As stated in another section, meteorologists and others may use the term "isobaric wet-bulb temperature" to refer to the "thermodynamic wet-bulb temperature".

"The relationship between the isobaric and adiabatic processes is quite obscure. Comparisons indicate, however, that the two temperatures are rarely different by more than a few tenths of a degree Celsius, and the adiabatic version is always the smaller of the two for unsaturated air. Since the difference is so small, it is usually neglected in practice."[5]

Wet-bulb depression[edit]

The wet-bulb depression is the difference between the dry-bulb temperature and the wet-bulb temperature. If there is 100% humidity, dry-bulb and wet-bulb temperatures are identical, making the wet-bulb depression equal to zero in such conditions.[6]

Wet-bulb temperature and health[edit]

Living organisms can only survive within a certain temperature range. When the ambient temperature is excessive, humans and many animals cool themselves below ambient by evaporative cooling of sweat (or other aqueous liquid; saliva in dogs, for example); this helps to prevent potentially fatal hyperthermia due to heat stress. The effectiveness of evaporative cooling depends upon humidity; wet-bulb temperature, or more complex calculated quantities such as Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) which also takes account of solar radiation, give a useful indication of the degree of heat stress, and are used by several agencies as the basis for heat stress prevention guidelines.

A sustained wet-bulb temperature exceeding 35 °C is likely to be fatal even to fit and healthy people, unclothed in the shade next to a fan; at this temperature we switch from cooling the skin (losing heat to the environment), to warming it.[7]

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