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1、纺织厂空调工程第二章 湿空气的物理性质及焓湿图 西南大学纺织服装学院 2013.5.10Contents湿空气的组成和状态参数2.1湿空气的焓湿图（i-d图）2.2湿空气的基本热力过程2.3两种状态空气的混合2.4湿球温度与露点温度2.5空气的干燥作业过程2.62.1 湿空气的组成和状态参数2.1.1 空气的组成及性质 大气：地球表面的空气层，由多种气体组成 。 空气的组成：（湿）空气=干空气+水蒸汽干空气的组成（体积分数）：氮78.09% ，氧20.94%，氩0.93%，二氧化碳0.03 % 空气的性质：干空气可近似为理想气体，湿 空气由于所含水蒸汽少，也可近似为理想气 体。通常假设空气的存
2、在不影响水蒸汽的性 质（冷凝、蒸发、过热等）。 2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.1 空气的组成及性质 理想气体状态方程(21)式中：P气体的压力（ ）; V气体的容积（ ）;m气体的质量（kg）; R气体常数（ ）;T气体的热力学温度（K）;2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.2 涉及湿空气的常见的工业过程空气温度与湿度调节过程、物体的干燥 过程、冷却水塔中的水冷却过程等。而且在 一些场合如烘干装置、采暖通风、室内调温 调湿以及冷却塔等设备中用作工作介质的湿 空气，通常都是采用环境大气，其水蒸气含 量的多少具有特殊作用，因此有必要对湿空 气的热力性质、参数的确定、湿空气的工程 应用计算
3、等作专门研究。 2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 分析湿空气的假定把气相混合物看作是理想气体混合物；当蒸汽凝结成液相或固相时，液相或固相中 不包含溶解的空气；空气的存在不影响蒸汽与其凝聚相之间的相 平衡。该假定在高压下可能导致较大的误差。2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 湿空气的状态参数 1、压力 大气压力B概念：地球表面的空气层在地面单位面积上 所形成的垂直作用力（B）。（压力=作用力/作用面积） 1Pa=1N/m标准大气压：1标准大气压1013251N/m表压力：仪表指示压力。Pju=Pb+B 或 Pju=B-Pb2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 湿空气的状态参数
4、1、压力 大气压力B 绝对压力与相对压力换算关系示意图图2-12.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 湿空气的状态参数 1、压力 水蒸气分压力Pq：大气压力等于干空气分 压与湿空气分压之和。B=Pg+Pq，因而湿空 气中水蒸气的含量高低就表现为其分压力的 高低。 饱和及未饱和空气：一定温度下水蒸汽的分 压有一最大限量，达到最大限量时空气称为 饱和空气。该温度和压力下湿空气已经不能 再容纳过多的水蒸气，否则将凝结为水滴从 中析出。2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 湿空气的状态参数 2、温度 国际上通用的温标热力学温标（绝对温标）T，单位K；摄氏温标t ，单位；t=T-T0，T0=273
5、.15K，两者温标起点不同 ，单位界定完全一样。2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 湿空气的状态参数 2、温度 露点温度：水蒸气的饱和压力与温度有关， 温度越高，饱和压力越大。一定温度压力下 ，水蒸气的分压不变，而降低温度也能使未 饱和气体达到饱和状态，与此饱和状态温度 对应的湿空气的温度称为露点温度，露点温 度再冷却就会凝露。大气中雨的形成与此有 关。2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 湿空气的状态参数 3、湿度 定义：湿空气单位体积内水蒸气质量(g) 计算公式：2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 湿空气的状态参数 绝对湿度的另外表示用温度和水蒸气压力表示：饱和空气的绝对湿
6、度：2.1 湿空气的组成和状态参数含湿量d 定义：内含1kg干空气的湿空气中，所含水蒸 气的质量，以克（g）计算。 计算公式：单位是 由理想气体状态方程可得：2.1 湿空气的组成和状态参数含湿量d 对于饱和空气来说，其含湿量为：不同温度下的饱和空气含湿量见附表12.1 湿空气的组成和状态参数相对湿度 定义：在相同温度条件下，空气的绝对湿度和 饱和状态的绝对湿度之比，以百分数表示。 计算公式：根据绝对湿度的定义以及推导，可得可以理解为湿空气中水蒸气的分压与同温 度下饱和湿空气中水蒸气分压之比。 2.1 湿空气的组成和状态参数相对湿度 相对湿度的含湿量近似表示以上分析表明，空气的相对湿度反映了空气
7、接 近饱和空气的程度。 （例1）2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 湿空气的状态参数 4、比容与密度 比容 ：单位质量的空气所占的容积。 关于比容的解释：对于比容，应该是1kg湿空 气所占的容积，但是由于湿空气中水蒸气的 含量经常发生变化，空气的比容也经常发生 变化。空气调节过程中，为了便于分析和计 算，湿空气的比容以内含1kg干空气的湿空 气所占的容积来表示，单位是 2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 湿空气的状态参数 4、比容与密度 比容计算公式：密度 定义：单位体积的空气所具有的质量。 密度计算公式：由于湿空气是由干空气和水蒸气组成，因此湿空气的 密度应为干空气的密度与水蒸气
8、的密度之和。2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 湿空气的状态参数 5、焓（含热量） 定义：内含1kg干空气的湿空气所含的热量。 解释：焓值是指湿空气中含有的总热量，通常以干空 气的单位质量为基准，工程中简称为焓，以表示。 湿空气的含热量等于其中1kg干空气的含热量 与 其对应的水蒸气（dkg）的含热量 之和。 工程上，可根据一定质量的空气在处理过程中比焓的 变化，来判定空气是得到热量还是失去了热量。空 气的焓增加表示空气中得到热量；空气的焓减小表 示空气中失去了热量。 在空气调节过程中，一般以摄氏0时干空气和水的 含热量为零作为热量计算的起点。2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 湿
9、空气的状态参数 5、焓（含热量） 计算公式：当空气的温度为t，含湿量为d时，湿空气 的焓i（ ）为或表示为式中含义见教材。2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.3 湿空气的状态参数 5、焓（含热量）i在上式中，（1.01+1.84d/1000）t是随温度变 化的热量，即“显热”；而2500d/1000则是0时dkg 水的汽化潜热，它仅随含湿量而变化，与温度无关 ，即是“潜热”。 由此可见，湿空气的含热量与温度和含湿量两个 参数有关。温度升高会造成空气含热量增加，而假 如温度升高同时含湿量降低，则空气的焓值不一定 增加。例（2）2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 湿空气的焓湿（ i-d
10、 ）图工程上常用焓-湿图（i-d图）分析湿空 气的状态变化及其水蒸气含量的变化。图中 ：纵坐标是湿空气的焓i，单位为kJkg干空 气；横坐标是含湿量d，单位为gkg干空气。为使各曲线簇不致拥挤，提高读数准确 度，两坐标夹角为135，而不是90。图中 水平轴标出的是含湿量值。2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 湿空气的焓湿（ i-d ）图确定湿空气的独立状态参数应该是三个，即其中任意三个已知就可以确定湿空气的状态，也可以表示和分析湿空气的变化过程 。解决问题的方式是通过查图i-d图2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 焓湿（ i-d ）图的成图规则 等焓（i）线与等含湿量（d）
11、线 ：横纵坐标的角度为135 2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 焓湿（ i-d ）图的成图规则 等温（t）线：等温线是一系列斜率相差很小的直线，利用可以绘制各条等温线。若设t为一常数，该方程为一直 线方程，确定两点就可画出。通常选空气绝对干燥 和饱和状态 来绘制 等温线。 见教材说明2500+1.84t为等温线斜率，但各条线并不平行，由于 1.84t远比2500小，常温下认为平行。2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 焓湿（ i-d ）图的成图规则 等相对湿度（ ） 线：利用在等温线和等焓线基础上绘制。由公式可以看出，等相对湿度线为曲线。当大气压 力一定、相对湿度一定时，每
12、取一个含湿量就得到 一个饱和空气水蒸气分压力，而饱和空气水蒸气分 压又是温度的单值函数（见附表1），可根据t，d对 应关系绘制等相对湿度线。 2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 焓湿（ i-d ）图的成图规则 等相对湿度（ ） 线：在实际绘制过程中，先设定一相对湿度值，根 据温度取值的不同，可以利用公式计算出于该温度 相对应的含湿量值。每取一温度，便有一相对湿度 与之对应，在焓湿图上找到各点连接起来便是一等 相对湿度线。教材实例2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 焓湿（ i-d ）图的成图规则 等相对湿度（ ） 线焓湿图上，d=0时， 因此d=0的含湿量线（ 纵坐标）也是
13、等相对湿度线。的曲线为饱和曲线。饱和曲线的左上方是未饱和空气，饱和曲线的 右下方是过饱和空气，过饱和空气状态不稳定，空 气中多余的水蒸气会凝结成小水滴悬浮在空气中而 形成雾状，因此这一区域又成为“雾区”，曲线以下 无实际意义2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 焓湿（ i-d ）图的成图规则 水蒸汽分压（ ）线由公式（2-7/）绘制（教材图2-2）在大气压力为定值时，对于每一个湿空 气的含湿量，都有唯一的水蒸气的分压力与 之对应，因此在大气压力一定的条件下，含 湿量可以和水蒸气的分压力可以使用同一个 横坐标，可以用一个坐标同时表示两个量。2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 焓
14、湿（ i-d ）图的成图规则 热湿比（ ）线 空调过程中，空气常常由一种状态变 化至另一状态，为了表示变化过程中的方向 和特性，常常会在焓湿图上标有热湿比线。2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 焓湿（ i-d ）图的成图规则 热湿比（ ）线 2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 焓湿（ i-d ）图的成图规则 热湿比（ ）线对于空气的任何变化过程，不论其初始状 态如何，只要变化过程的热湿比值相同，则 其变化过程必然是互相平行的。可在i-d图上 任选一点，从这点引出的射线都代表一定的 热湿比。热湿比有正有负，代表湿空气的变化方向。一般标在焓湿图的下方空白处。2.2 湿空气的焓湿
15、图（i-d图）2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 焓湿（ i-d ）图的成图规则 热湿比线 例题1：2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 焓湿（ i-d ）图的成图规则 热湿比线 例题2：实际空调处理过程中的例子2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2.1 焓湿（ i-d ）图的成图规则需要指出的是：i d图都是在一定总 压力下制作的，不同的总压力线图不同。 实际总压力与其相差不大时仍可用该图计 算。若总压力差别比较大，则需要对id 图上的参数进行修正，见图2-5。另外，当温度超过100时相对湿度 为一常数，
16、见图2-6。2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）2.3 湿空气的基本热力过程湿空气中，随着温度和压力的变化，水 蒸气的含量、空气的状态等也会发生变化， 用焓湿图分析是很方便和重要的，在空气调 节中经常用到。当已知空的任意两个独立的参数时，便 可以在图上确定出空气的状态点，因而在该 状态下可以确定其他的参数。2.3 湿空气的基本热力过程n几种典型的空气变化过程：n加热：单纯加热n冷却：单纯冷却、冷却去湿n加湿：绝热加湿，加热加湿n去湿：绝热去湿2.3 湿空气的基本热力过程2.3 .1 单纯加热或冷却过程 加热过程：一般在定压条件下完成。特征：湿空气t，d=const。过程线沿定含湿量线向温度升高的方向进 行，
