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1、下篇下篇 空气调节空气调节单元单元8 8 湿空气焓湿图及湿空气焓湿图及 应用应用【知识点知识点】湿空气的物理性质；湿空气焓湿湿空气的物理性质；湿空气焓湿 图的使用方法及空气参数空气焓湿图确定图的使用方法及空气参数空气焓湿图确定 方法；热湿比的概念及应用；两种不同状方法；热湿比的概念及应用；两种不同状 态空气混合点的确定方法（几何法和公式态空气混合点的确定方法（几何法和公式 法）。法）。 【学习目标学习目标】了解湿空气的物理性质；掌握了解湿空气的物理性质；掌握 湿空气焓湿图的使用方法及空气参数空气湿空气焓湿图的使用方法及空气参数空气 焓湿图确定方法；掌握热湿比的概念及应焓湿图确定方法；掌握热湿比
2、的概念及应 用；掌握两种不同状态空气混合点的确定用；掌握两种不同状态空气混合点的确定 方法（几何法和公式法）。方法（几何法和公式法）。湿空气是指干空气和水蒸气的混合气体，湿空气是指干空气和水蒸气的混合气体， 凡含有水蒸气的空气就是湿空气。在空调工程凡含有水蒸气的空气就是湿空气。在空调工程 中，研究与改造的对象是空气环境，所使用的中，研究与改造的对象是空气环境，所使用的 媒介物往往也是湿空气，因而需要对空气的物媒介物往往也是湿空气，因而需要对空气的物 理性质有所了解。理性质有所了解。目目 录录8.18.18.28.2焓湿图的应用焓湿图的应用湿空气的物理性质湿空气的物理性质 8.1 8.1 湿空气
3、的物理性质湿空气的物理性质 8.1.1 8.1.1 湿空气组成湿空气组成湿空气是由干空气（完全不含水蒸气的空气）和水蒸气组湿空气是由干空气（完全不含水蒸气的空气）和水蒸气组 成的。干空气是由氮、氧、氩、二氧化碳、氖和其它一些微量成的。干空气是由氮、氧、氩、二氧化碳、氖和其它一些微量 气体所组成的混合气体。广泛的测定结果表明，干空气的组成气体所组成的混合气体。广泛的测定结果表明，干空气的组成 比例是比较稳定的，如比例是比较稳定的，如表表8.18.1所示。虽然在某些局部范围内，所示。虽然在某些局部范围内， 可能因为某些因素的变化，如二氧化碳的含量随植物生长状态可能因为某些因素的变化，如二氧化碳的含
4、量随植物生长状态 、气象条件、海水表面温度、污染状态等有较大的变化，从而、气象条件、海水表面温度、污染状态等有较大的变化，从而 使得空气的组成比例有所改变，但是由于其平均含量非常小，使得空气的组成比例有所改变，但是由于其平均含量非常小， 其含量的变化对干空气的热工特性影响很小，可以不予考虑。其含量的变化对干空气的热工特性影响很小，可以不予考虑。 因此，在研究干空气物理性质时，允许将干空气作为一个整体因此，在研究干空气物理性质时，允许将干空气作为一个整体 来对待。来对待。8.1 8.1 湿空气的物理性质湿空气的物理性质主要组成成分主要组成成分相对分子相对分子 质量质量体积百分比（体积百分比（ ）
5、氮（氮（N N2 2）28.01328.01378.08478.084氧（氧（OO2 2）31.998831.998820.947620.9476氩（氩（ArAr）39.93439.9340.9340.934二氧化碳（二氧化碳（ COCO2 2）44.0099544.009950.03140.0314氖（氖（NeNe）21.18321.1830.0018180.001818其他成分其他成分0.0011820.001182表表8.1 8.1 干空气的标准成分干空气的标准成分8.1 8.1 湿空气的物理性质湿空气的物理性质在湿空气中，水蒸气所占的百分比是不稳定的，常常随着海在湿空气中，水蒸气所占的
6、百分比是不稳定的，常常随着海 拔、地区、季节、气候、湿源等各种条件的变化而变化，因为拔、地区、季节、气候、湿源等各种条件的变化而变化，因为 水蒸气在仅有压力变化的情况下就能够液化，而干空气只有其水蒸气在仅有压力变化的情况下就能够液化，而干空气只有其 温度降低到一定临界温度以下后才能液化。相对来说，湿空气温度降低到一定临界温度以下后才能液化。相对来说，湿空气 中的水蒸气数量很少，它来源于地球上的海洋、江河、湖泊表中的水蒸气数量很少，它来源于地球上的海洋、江河、湖泊表 面的水分蒸发，各种生物的代谢过程，以及生产工艺过程。虽面的水分蒸发，各种生物的代谢过程，以及生产工艺过程。虽 然湿空气中水蒸气的含
7、量少，但其变化会引起湿空气干、湿度然湿空气中水蒸气的含量少，但其变化会引起湿空气干、湿度 变化，进而对人体感觉、产品质量、工艺过程和设备维护等都变化，进而对人体感觉、产品质量、工艺过程和设备维护等都 有直接影响，这是不容忽视的；同时，湿空气中水蒸气含量的有直接影响，这是不容忽视的；同时，湿空气中水蒸气含量的 变化又会使湿空气的物理性质随之变化。因此，变化又会使湿空气的物理性质随之变化。因此，从空气调节的从空气调节的 角度来说，空气的潮湿程度是我们十分关心的问题。角度来说，空气的潮湿程度是我们十分关心的问题。8.1 8.1 湿空气的物理性质湿空气的物理性质8.1.2 8.1.2 湿空气物理性质湿
8、空气物理性质湿空气的物理性质除和它的组成成分有关外，还决定于它湿空气的物理性质除和它的组成成分有关外，还决定于它 所处的状态。湿空气的状态通常可以用压力、温度、相对湿度所处的状态。湿空气的状态通常可以用压力、温度、相对湿度 、含湿量及焓等参数来度量和描述。这些参数称为湿空气的状、含湿量及焓等参数来度量和描述。这些参数称为湿空气的状 态参数。态参数。 所谓理想气体，就是假设气体分子是一些有弹性的、不占有空所谓理想气体，就是假设气体分子是一些有弹性的、不占有空 间的质点，分子相互之间没有作用力。通风空调工程中所涉及间的质点，分子相互之间没有作用力。通风空调工程中所涉及 湿空气的压力和温度都可以看作
9、属于这个范畴。因为在热力学湿空气的压力和温度都可以看作属于这个范畴。因为在热力学 中，常温常压下的干空气可视为理想气体；同时，湿空气中水中，常温常压下的干空气可视为理想气体；同时，湿空气中水 蒸气含量一般很少，只有几克到几十克，在通风空调中应用的蒸气含量一般很少，只有几克到几十克，在通风空调中应用的 湿空气，其中水蒸气的质量份额最大不超过湿空气，其中水蒸气的质量份额最大不超过5%5%，而且湿空气中，而且湿空气中 的水蒸气大多处于过热状态，水蒸气的分压力很小，比容很大的水蒸气大多处于过热状态，水蒸气的分压力很小，比容很大 。8.1 8.1 湿空气的物理性质湿空气的物理性质这样干空气可以为理想气体
10、，水蒸气也可视为理想气体，所以这样干空气可以为理想气体，水蒸气也可视为理想气体，所以 湿空气可视为理想气体。因此，湿空气可以应用道尔顿分压力湿空气可视为理想气体。因此，湿空气可以应用道尔顿分压力 定律，并且也可用理想气体状态方程来表示，即定律，并且也可用理想气体状态方程来表示，即（8-18-1）（8-28-2） 式中式中 为气体的绝对压力为气体的绝对压力(Pa)(Pa)； 为气体的比容为气体的比容(m(m3 3/ kg) / kg) ； 为为 气体的总体积气体的总体积(m(m3 3) )； 为气体的总质量为气体的总质量(kg)(kg)； 为气体的热力学为气体的热力学 温标温标(K)(K)； 为
11、气体常数为气体常数J/(J/(kgKkgK) )，取决于气体的性质。其中，取决于气体的性质。其中 干空气和水蒸气的气体常数分别为：干空气和水蒸气的气体常数分别为： =287J/(kgK)=287J/(kgK)， = 46lJ/(kgK)= 46lJ/(kgK)。8.1 8.1 湿空气的物理性质湿空气的物理性质8.1.2.1 8.1.2.1 压力压力 （1 1）大气压力）大气压力大气压力是指大气层在地球表面单位面积上形成的压力称为大气压力是指大气层在地球表面单位面积上形成的压力称为 大气压力。大气压力。大气压力不是一个定值，它随着各个地区的海拔高大气压力不是一个定值，它随着各个地区的海拔高 度的
12、增加而减小，同时还随着季节、天气的变化而稍有高低的度的增加而减小，同时还随着季节、天气的变化而稍有高低的 。在北纬。在北纬4545处的海平面上，空气温度为处的海平面上，空气温度为0 0，所测得的平均大，所测得的平均大 气压力为气压力为B=101325PaB=101325Pa，称为一个标准大气压或物理大气压。，称为一个标准大气压或物理大气压。 大气压力不同，空气的状态参数也要发生变化。如大气压力不同，空气的状态参数也要发生变化。如图图8.18.1所示。所示。在空调系统中，空气的压力常用仪表测定，但仪表指示的压在空调系统中，空气的压力常用仪表测定，但仪表指示的压 力不是空气压力的绝对值，而是与当地
13、大气压力的差值，称为力不是空气压力的绝对值，而是与当地大气压力的差值，称为 工作压力（也叫表压力）。它不能代表空气压力的真正大小，工作压力（也叫表压力）。它不能代表空气压力的真正大小， 只有空气的绝对压力才是空气的一个基本状态参数。工作压力只有空气的绝对压力才是空气的一个基本状态参数。工作压力 与绝对压力的关系为：与绝对压力的关系为：压力压力 = = 当地大气压力当地大气压力 + + 工作压力工作压力8.1 8.1 湿空气的物理性质湿空气的物理性质图图8.1 8.1 大气压力与海拔高度的关系大气压力与海拔高度的关系8.1 8.1 湿空气的物理性质湿空气的物理性质需要说明的是，凡是没有特别指明是
14、工作压力的，均应理解需要说明的是，凡是没有特别指明是工作压力的，均应理解 为绝对压力。由于大气压力不是定值，因地而异。因此，在设为绝对压力。由于大气压力不是定值，因地而异。因此，在设 计和运行中应当考虑由于当地大气压的不同所引起的误差修正计和运行中应当考虑由于当地大气压的不同所引起的误差修正 。由于工作压力是空气压力与当地大气压力的差值，它并不代。由于工作压力是空气压力与当地大气压力的差值，它并不代 表空气压力的真正大小，只有绝对压力才是空气的一个基本状表空气压力的真正大小，只有绝对压力才是空气的一个基本状 态参数。态参数。 （2 2）水蒸气分压力）水蒸气分压力水蒸气分压力是指湿空气中水蒸气的
15、分压力，是指湿空气中水蒸气分压力是指湿空气中水蒸气的分压力，是指湿空气中 的水蒸气单独占有湿空气的体积，并具有与湿空气相同温度时的水蒸气单独占有湿空气的体积，并具有与湿空气相同温度时 所具有的压力。所具有的压力。根据气体分子运动论的学说，气体分子越多，根据气体分子运动论的学说，气体分子越多， 撞击容器壁面的机会越多，表现出的压力也就越大。因而，水撞击容器壁面的机会越多，表现出的压力也就越大。因而，水 蒸气分压力的大小也就反映了水蒸气含量的多少。蒸气分压力的大小也就反映了水蒸气含量的多少。8.1 8.1 湿空气的物理性质湿空气的物理性质根据道尔顿分压力定律：混合气体总压力等于各组成气体分根据道尔
16、顿分压力定律：混合气体总压力等于各组成气体分 压力之和。湿空气的总压力就等于干空气分压力和水蒸气分压压力之和。湿空气的总压力就等于干空气分压力和水蒸气分压 力之和，即力之和，即（8-38-3） 式中式中 为湿空气的总压力，即当地大气压（为湿空气的总压力，即当地大气压（PaPa）；）； 为干空为干空 气分压力（气分压力（PaPa）；）； 为水蒸气分压力（为水蒸气分压力（PaPa）。）。必须指出，湿空气容纳水蒸气的数量、或反映水蒸气含量的必须指出，湿空气容纳水蒸气的数量、或反映水蒸气含量的 分压力是有一定限度的。在一定温度下，空气中的水蒸气含量分压力是有一定限度的。在一定温度下，空气中的水蒸气含量 越多，空气就越潮湿，水蒸气分压力也越大，如果空气中水蒸越多，空气就越潮湿，水蒸气分压力也
