湿空气物理性质及焓湿图

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1、第一章 湿空气的物理性质及其焓湿图,主要内容,第一节 湿空气的物理性质,1,第二节 湿空气的焓湿图,2,3,第三节 湿球温度与露点温度,第四节 焓湿图的应用,4,7,、大气的组成成分：水蒸气、氧气、二氧化碳等。 、干空气：由各种气体成分组成，空调中视为稳定的混合物。 、湿空气：由干空气和一定量的水蒸气组成，空调工程中称其为湿空气。,注 意,空气环境内的空气成分和人们平时说的“空气”，实际是干空气加水蒸气，即湿空气 。,第一节 湿空气的物理性质,一、湿空气,4、湿空气的相关概念,干空气、饱和空气、未饱和空气；湿度（绝对湿度、相对湿度、含湿量）；比焓（换热器中热量）；密度和比容；露点温度（露点温度

2、和机器露点温度）；湿球温度,第一节 湿空气的物理性质,第一节 湿空气的物理性质,c、满足理想气体的状态方程与道尔顿定律 m 干空气：gmgg 水蒸汽：qmqq gq,b、水蒸气数量微小，分压力很低，比容很大，且处于过热状态，因此可以当作理想气体来处理。,理论基础：湿空气中水蒸气含量虽少，但它决定了空气环境的干燥和潮湿程度，且影响着湿空气的物理性质。因此研究湿空气中水蒸气含量的调节是空气调节中的主要任务之一。 a、在常温常压下，湿空气可视为理想气体。可以用理想气体状态方程描述其状态参数。,第一节 湿空气的物理性质,二、湿空气状态参数,3、湿空气的含湿量d 湿空气中的水蒸汽密度与干空气密度之比。,

3、(Kg/Kg干),第一节 湿空气的物理性质,1、压力,2、温度,4、相对湿度,饱和含湿量 在一定温度下，饱和空气中的水蒸汽量已达到了最大限度，不再具有吸湿能力，即为该温度下湿空气的饱和含湿量db。,潮湿能力比较 t120，d114.7g/kg干空气， d1b 14.7g/kg干空气 t230，d220g/kg干空气， d2b 27g/kg干空气 第一种状态的湿空气是否比第二种状态的湿空气潮湿？,第一节 湿空气的物理性质,4、相对湿度 湿空气的水蒸汽压力与同温度下的饱和湿空气的水蒸汽压力之比；它表征湿空气中水蒸汽接近饱和含量的程度。,湿空气的相对湿度与含湿量之间的关系可导:,第一节 湿空气的物理

4、性质,5、湿空气的焓i 空调工程中，空气压力变化很小，可近似于定压过程，因此可直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。,干空气的焓,+,（1+d）千克湿空气的焓为,注意：湿空气的t、d、和i四个物理量都是独立的状态参数,第一节 湿空气的物理性质,6、湿空气的密度,单位容积的湿空气所具有的质量，称为密度,湿空气的密度干空气密度 +水蒸气密度,一般取=1.2Kg/m3,第一节 湿空气的物理性质,在空气调节中，经常需要确定湿空气的状态及其变化过程。 确定方法有：按公式计算；查表；查焓湿图。 焓湿图的作用：简化计算；直观描述湿空气状态变化过程。,第二节 湿空气的焓湿图,为了简化工程计算，发展了湿空气参

5、数的图解表示法，并被称为焓湿图。 Richard Molllier首先使用了这种用比焓作为坐标的图表。 ASHRAE 已经建立了五种Mollier型图，这些图覆盖了需要的各种参数的范围。 焓湿图1a、1b、1Ha和1Hb 适用于海平面；海拔高度用英制单位和 SI单位表示分别为5000ft(150Om)情况下的数据。ASHRAE 图 1 覆盖了标准大气压力下各种参数的正常范围。这些图都基于精确的数据，与理想气体方程吻合得很好。 PSYCH的计算机程序可以进行大量更普通的工程计算。,第二节 湿空气的焓湿图,湿空气的焓湿图,湿空气的状态取决于温度t、含湿量d和大气压力B三个基本状态参数。,第二节 湿

6、空气的焓湿图,i-d图以i为纵坐标，含湿量d为横坐标在一定的大气压P下绘制而成的（不同大气压i-d图不同），两坐标间的夹角为135。 其构成包括：等焓线 、等含湿量线 、等温线 、等相对湿度线 、等水蒸汽分压线 和热湿比线。,15,焓湿图,1、等i线及等d线 2、等温线 1.01t(25001.84t)d abd 3、水蒸气分压力标尺 PqBd/(0.622d)f (d) 4、等相对湿度线 Pq,bf (t) PqPq,b,截距,斜率,第二节 湿空气的焓湿图,第二节 湿空气的焓湿图,5、热湿比线,B,dA,dB,A,iA,iB,空气状态变化在i-d图上的表示,第二节 湿空气的焓湿图,理论上，湿

7、球温度是指在定压绝热条件下，空气与水直接接触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度，也称热力学湿球温度。 设有一空气与水直接接触的小室，保证二者有充分的接触表面积和时间，空气以P，t1，d1，i1状态流入，以饱和状态P， t2，d2，i2流出，由于小室为绝热的，所以对应于每公斤干空气的湿空气，其稳定流动能量方程式为：,i1（d2d1）iw/1000i2 iw4.19tw （i2i1）/（d2d1）1000 4.19tw 在稳定状态下，空气达到饱和状态时的温度等于水温，即t2tw，所以，满足上述各式的t2或tw即为进口空气状态的绝热饱和温度，也称热力学湿球温度。,1、热力学湿球温度,湿球温度的概念在空

8、气调节中,至关重要,第三节 湿球温度与露点温度,一、湿球温度,在工程上，可以近似认为等焓线即为等湿球温度线。,2、等湿球温度线,第三节 湿球温度与露点温度,1、已知大气压力B=0.1MPa，空气温度t1=18， =50%，空气吸收了热量Q=14000kJ/h和湿量W=2kg/h后，温度为t2=25，利用h-d图，求出状态变化后空气的其他状态参数 ，h2，d2各是多少？ 2、已知大气压力为101325Pa，空气状态变化前的干球温度t1=20，状态变化后的干球温度t2=30，相对湿度 =50%，状态变化过程的角系数 。试用h-d图求空气状态点的各参数 、h1、d1各是多少？ 3、已知空气干球温度为

9、24，湿球温度16，如何利用焓湿图确定空气状态点？,例题,第三节 湿球温度与露点温度,利用普通水银温度计，将其球部用湿纱布包敷，则成为湿球温度计，纱布纤维的毛细作用，能从盛水容器内不断地吸水以湿润湿球表面，因此，湿球温度计所指示的温度值实际上是球表面水的温度。,3、湿球温度计,第三节 湿球温度与露点温度,空气的露点温度也是湿空气的一个状态参数， 它与Pq和d相关，因而不是独立参数。湿空气的露点温度定义为在含湿量不变的条件下，湿空气达到饱和时的温度。在id图上(见图1-12)，A状态湿空气的露点温度即由A沿等d线向下与 =100%轴线交点的温度。显然当A状态湿空气被冷却时(或与某冷表面接触时)，

10、只要湿空气温度大于或等于其露点温度， 则不会出现结露现象。因此，湿空气的露点温度也是判断是否结露的判据。,二、露点温度,第三节 湿球温度与露点温度,空气的湿球温度和露点温度,第三节 湿球温度与露点温度,空气的焓湿图的应用,第四节 焓湿图的应用,1.确定空气状态参数 2.表示空气的处理过程(湿空气状态变化过程和不同状态空气混合过程) 3.确定空气露点温度和湿球温度,一、湿空气状态变化过程在焓湿图上的表示,1、湿空气的加热过程 利用热水、蒸汽及电能等热源，通过热表面对湿空气加热，则其温度增高而含湿量不变。AB,t0,i0,d=0,。 处理设备：(电)空气加热器 2、湿空气的等湿冷却过程 利用冷媒通

11、过金属等表面对湿空气冷却，在冷表面温度等于或大于湿空气的露点温度时，空气中的水蒸气不会凝结，因此其含湿量不变而温度降低。AC,t0,i0,d=0,。 处理设备：表面式冷却器，喷水室,第四节 焓湿图的应用,3、湿空气的等焓加湿过程 利用定量的水通过喷洒与一定状态的空气长时间直接接触，则水及其表面的饱和空气层的温度等于湿空气的湿球温度。因此，此时空气状态的变化过程（AE）近似于等焓过程， 4.19ts。 AE: d0, t0, i=0 处理设备：固体吸湿剂,第四节 焓湿图的应用,5、湿空气的等温加湿过程 向空气中喷干蒸汽，其热湿比iq25001.84tq，对于低压蒸汽25001.84t，即该过程（

12、AF）近似于等温加湿过程。 AF: d0, i0, t=0 处理设备：蒸汽加湿器，喷水室 6、湿空气的等温减湿过程 AH: d0, i0, t=0 处理设备：液体吸湿剂 7、湿空气的冷却去湿过程 使湿空气与低于其露点温度的冷表面接触，则湿空气不仅降温而且脱水，因此可实现冷却干燥过程（AG）。 AG: t0, i0, d0 处理设备：表面式冷却器，喷水室,第四节 焓湿图的应用,图1-13几种典型的湿空气状态变化过程,几种典型的空气处理过程,第四节 焓湿图的应用,第四节 焓湿图的应用,二、不同状态空气的混合态在id图上的确定,1、混合定律 空气混合遵守质量、能量守恒，则：,由以上两式得：,因此，A，C，B在同一直线上，而且有：,显然，参与混合的两种空气的质量比与C点分割两状态联线的线段长度成反比。据此， 在id图上求混合状态时，只需将线段AB划分成满足GAGB比例的两段长度，并取C点使其接近空气质量大的端，而不必用公式求解。,第四节 焓湿图的应用,图1-14 两种状态空气的混合,第四节 焓湿图的应用,两种空气混合，若混合点处于“结雾区”，则此种状态空气是饱和空气加水雾，是一种不稳定状态。假定饱和空气状态为D，则混合点C的焓值应为D的焓值与水雾的焓值之和，即：,第四节 焓湿图的应用,