化学プラント大全 
この記事では、湿球温度とは何か、どのように決まるのか、わかりやすく解説します。
湿球温度とは
湿らせたガーゼで覆った感温部で測定される温度
中学校の復習をしていきましょう。
湿球温度はこのような乾湿温度計で測定されます。
2本の温度計の一方の感温部をガーゼで包み、一端を水のタンクに入れたものを乾湿温度計と言います。
画像の左が乾球、右が湿球です。
湿球温度はガーゼに含まれる水分が蒸発するため、乾球温度よりも低い値になります。
乾球と湿球の温度差が大きいほど空気は乾いていて、乾球温度とこの温度差から、湿度表で相対湿度を読み取ることができます。
湿球温度はどのように決まるのか
湿球温度は「湿球に供給される熱量ー蒸発によって消費される潜熱」で決まります。
式で表すとこのようになります。
$$\frac{mC_m}{A}\frac{dT_M}{dt}=h_c(T−T_M)$$
$$−k_p(p_{sM}−p)(Δh_v)_M$$
A：表面積[m2]
Cm：比熱容量[J/(kg・k)]
hc：熱伝達係数[W/(m2・K)]
kp：物質移動係数[kg/(m2・s・Pa)]
m：質量[kg]
(Δhv)M：温度 TM における蒸発潜熱[J/kg-水]
TM：湿球の表面温度[K]
psM：飽和蒸気圧[Pa]
右辺第一項が空気から湿球へ供給される熱量、右辺第二項が蒸発によって消費される潜熱を表しています。
つまり、左辺は湿球の温度上昇に使われる熱量を表していることになります。
湿球温度は以下のような流れで決まります。
①湿球の温度は、熱の出入りが釣り合う温度へ向かって動く
- 湿球が釣り合いの温度より温かいと、蒸発で奪われる潜熱が空気から入る熱より大きく、湿球は冷えていく（乾湿計を置いたときは、室温からこの向きに下がって落ち着く）
- 湿球が釣り合いの温度より冷たいと、空気との温度差(T−TM)が大きく供給熱量（熱伝達）が大きい一方、飽和蒸気圧psMが小さく蒸発で消費される潜熱も小さいので、湿球は温まっていく
②いずれ供給熱量と消費熱量が等しくなり湿球温度が一定となる
- 湿球温度TMが上がると温度差(T−TM)が小さくなって供給熱量は減り、飽和蒸気圧psMが大きくなって蒸発の潜熱は増える（下がるときはその逆）
- 結果、供給熱量（右辺第一項）と消費熱量（右辺第二項）が等しくなったところで、湿球温度は一定となる
湿球温度は、供給熱量と消費熱量がバランスしたときの温度ということができます。
熱伝達について知りたい方は熱伝達率の求め方をご覧ください。
まとめ
湿球温度について解説しました。
乾燥技術には似たような用語が多く出てきますので、一つ一つ意味を理解していきましょう。
設備技術は、回転機械・静機器・配管・計装・設備信頼性の12の記事マップで案内しています。
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