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1、第一章第一章 湿空气的物理性湿空气的物理性质及其焓湿图质及其焓湿图1主要内容主要内容第一节 湿空气的物理性质 1第二节 湿空气的焓湿图 23第三节 湿球温度与露点温度 2第四节 焓湿图的应用 472、大气的组成成分：水蒸气、氧气、二氧化碳等。、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、干空气：由各种气体成分组成，空调中视为稳定的混合物。混合物。 、湿空气：由干空气和一定量的水蒸气组成，空调工、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。程中称其为湿空气。 注注 意意 空气环境内的空气成分和人们平时说的空气环境内的空气成分和人们
2、平时说的“空空气气”，实际是干空气加水蒸气，即湿空气，实际是干空气加水蒸气，即湿空气 。第一节第一节 湿空气的物理性质湿空气的物理性质一、湿空气一、湿空气34、湿空气的相关概念、湿空气的相关概念干空气干空气、饱和空气、饱和空气、未饱和空气未饱和空气；湿度（绝对湿度、；湿度（绝对湿度、相对湿度相对湿度、含湿量）；、含湿量）；比焓比焓（换热器中热量）；密（换热器中热量）；密度和比容；度和比容；露点温度露点温度（露点温度和机器露点温度）；（露点温度和机器露点温度）；湿球温度湿球温度第一节第一节 湿空气的物理性质湿空气的物理性质4第一节第一节 湿空气的物理性质湿空气的物理性质5 c c、满足理想气体的
3、状态方程与道尔顿定律、满足理想气体的状态方程与道尔顿定律 m m 干空气：干空气：g gm mg gg g 水蒸汽：水蒸汽：q qm mq qq q g gq q b b、水蒸气数量微小，分压力很低，比容很大，且处于水蒸气数量微小，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。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。湿空
4、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、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。想气体状态方程描述其状态参数。第一节第一节 湿空气的物理性质湿空气的物理性质二、湿空气状态参数二、湿空气状态参数63 3、湿空气的含湿量、湿空气的含湿量d d 湿空气中的水蒸汽密度与干空气密度之比。湿空气中的水蒸汽密度与干空气密度之比。 (Kg/Kg(Kg/Kg干干) )第一节第一节 湿空气的物理性质湿空气的物理性质1 1、压力、压力2 2、温度、温度74 4、相对湿度、相对湿度 饱和含湿量饱和含湿量 在一定温度下，饱和空
5、气中的水蒸在一定温度下，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该温度下湿空气的饱和含湿量db。潮湿能力比较潮湿能力比较t120，d114.7g/kg干空气干空气， d1b 14.7g/kg干空气干空气t230，d220g/kg干空气干空气， d2b 27g/kg干空气干空气第一种状态的湿空气第一种状态的湿空气是否比是否比第二种状态的湿空气第二种状态的湿空气潮潮湿湿？第一节第一节 湿空气的物理性质湿空气的物理性质84 4、相对湿度、相对湿度 湿空气湿空气的水蒸汽的水蒸汽压力与同温度下的力与同温度下的饱和湿
6、空气和湿空气的水蒸汽的水蒸汽压力压力之比；它表之比；它表征湿空气中水蒸汽接近饱征湿空气中水蒸汽接近饱和含量的程度。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: 第一节第一节 湿空气的物理性质湿空气的物理性质95 5、湿空气的、湿空气的焓i i 空空调工程中，空气工程中，空气压力力变化很小，可近似于定化很小，可近似于定压过程，因程，因此可此可直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。 干空气的焓干空气的焓 +水蒸汽的焓水蒸汽的焓 tCiqpq.2500 +=（1+d）千克湿空气的焓为）千克湿空气的焓为 注意：湿空气的注意：湿空气的t、d、和和i四
7、个物理量都是独立的状态参数四个物理量都是独立的状态参数或)84. 12500(01. 1)2500(.tdtdtCtCiqpgp+=+=第一节第一节 湿空气的物理性质湿空气的物理性质106 6、湿空气的密度、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 一般取一般取 =1.2Kg/m=1.2Kg/m3 3第一节第一节 湿空气的物理性质湿空气的物理性质11 在空气在空气调节中，中，经常需要确定湿空气的状常需要确定湿空气的状态及及其其变化化过程。程。 确定方法有：确定方法有：按公式计算；查表；查焓湿图。按公式计算；查表；查焓湿图。 焓湿图的作用：焓湿图
8、的作用：简化计算；直观描述湿空气状简化计算；直观描述湿空气状态变化过程。态变化过程。第二节第二节 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图12 为了简化工程计算，发展了湿空气参数的图解表示法，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。 PSY
9、CH的计算机程序可以进行大量更普通的工程计算。 第二节第二节 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图13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湿空气的状态取决于温度t t、含湿量、含湿量d d和大气压和大气压力力B B三个基本状态参数。三个基本状态参数。第二节第二节 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图 i-d图以图以i为纵坐标，含湿量为纵坐标，含湿量d为横坐标在一定的大气为横坐标在一定的大气压压P下绘制而成的（不同大气压下绘制而成的（不同大气压i-d图不同），两坐标间图不同），两坐标间的夹角为的夹角为135。 其构成包括：等焓线其构成包括：等焓线 、等含湿量线、等含湿量线 、等温线等温线 、等相
10、对湿度线、等相对湿度线 、等水蒸汽分压线、等水蒸汽分压线 和热湿比线。和热湿比线。1415 焓湿图151、等、等i线及等线及等d线线 2、等温线、等温线 1.01t(25001.84t)d abd 3、水蒸气分压力标尺、水蒸气分压力标尺 Pq qBd/(0.622d)f (d) 4、等相对湿度线、等相对湿度线 Pq,bq,bf (t) Pq q Pq,b q,b 截距截距斜率斜率第二节第二节 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图16第二节第二节 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图175 5、热湿比线、热湿比线 BdAdBAiAiB空气状态变化在空气状态变化在i-d图上的表示图上的表示第二节第二节 湿空气的焓
11、湿图湿空气的焓湿图18 理理论上上，湿球温度是指在定，湿球温度是指在定压绝热条件下，空气与水直接接触达到条件下，空气与水直接接触达到稳定定热湿湿平衡平衡时的的绝热饱和温度，也称和温度，也称热力学湿球温度。力学湿球温度。 设有一空气与水直接接触的小室，保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二者有充分的接触表面积和和时间，空，空气以气以P，t1，d1，i1状状态流入，以流入，以饱和状和状态P， t t2，d d2，i i2流出，由于小室流出，由于小室为绝热的，的，所以所以对应于每公斤干空气的湿空气，其于每公斤干空气的湿空气，其稳定流定流动能量方程式能量方程式为： i1（d2d1）i
12、w/1000i2 iw4.19tw （i2i1）/（d2d1）1000 4.19t4.19tw 在在稳定状定状态下，空气达到下，空气达到饱和状和状态时的温的温度等于水温，即度等于水温，即t t2t tw，所以，所以，满足上述各式足上述各式的的t t2或或t tw即即为进口空气状口空气状态的的绝热饱和温度，和温度，也称也称热力学湿球温度。力学湿球温度。 1 1、热力学湿球温度力学湿球温度湿球温度的概念在空气调节中湿球温度的概念在空气调节中至关重要至关重要第三节第三节 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度一、湿球温度一、湿球温度19在工程上，可以近似认为等焓线即为等湿球温度线。在工程上，可以近似认
13、为等焓线即为等湿球温度线。 2 2、等湿球温度线、等湿球温度线第三节第三节 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度201、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24，湿球温度16，如何利用焓湿图确定空气状
14、态点？ 例题例题第三节第三节 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度21 利用普通水利用普通水银温度温度计，将，将其球部用湿其球部用湿纱布包敷，布包敷，则成成为湿球温度湿球温度计，纱布布纤维的的毛毛细作用，能从盛水容器内作用，能从盛水容器内不断地吸水以湿不断地吸水以湿润湿球表面，湿球表面，因此，湿球温度因此，湿球温度计所指示的所指示的温度温度值实际上是球表面水的上是球表面水的温度。温度。 3 3、湿球温度、湿球温度计第三节第三节 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度22 空气的露点温度也是湿空气的一个状空气的露点温度也是湿空气的一个状态参数，参数， 它与它与P Pq q和和d d相关，因而不是独
15、立参数。湿空气的露点温度定义为在含湿量相关，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。在不变的条件下，湿空气达到饱和时的温度。在idid图上图上( (见图见图1-12)1-12)，A A状态湿空气的露点温度即由状态湿空气的露点温度即由A A沿等沿等d d线向下与线向下与 =100%=100%轴线交点的温交点的温度。显然当度。显然当A A状态湿空气被冷却时状态湿空气被冷却时( (或与某冷表面或与某冷表面接触时接触时) )，只要湿空气温度大于或等于其露点温度，只要湿空气温度大于或等于其露点温度， 则不会出则不会出现结露现象。因此，湿空气的露点温度也是判断
16、是否结露的判现结露现象。因此，湿空气的露点温度也是判断是否结露的判据。据。 二、露点温度二、露点温度第三节第三节 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度23 空气的湿球温度和露点温度空气的湿球温度和露点温度第三节第三节 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度24空气的焓湿图的应用空气的焓湿图的应用第四节第四节 焓湿图的应用焓湿图的应用1.确定空气状态参数确定空气状态参数 2.表示空气的处理过程表示空气的处理过程(湿空气状态变化过程和不湿空气状态变化过程和不同状态空气混合过程同状态空气混合过程) 3.确定空气露点温度和湿球温度确定空气露点温度和湿球温度25一、湿空气状态变化过程在焓湿图上的表示一、湿
17、空气状态变化过程在焓湿图上的表示 1 1、湿空气的加、湿空气的加热过程程 利用利用热水、蒸汽及水、蒸汽及电能等能等热源，通源，通过热表面表面对湿空气加湿空气加热，则其温度增高而含湿量不变。则其温度增高而含湿量不变。A AB B, ,t0,i0,d=0t0,i0,d=0, , 。 处理设备：处理设备：( (电电) )空气加热器空气加热器2 2、湿空气的等湿冷却、湿空气的等湿冷却过程程 利用冷媒通利用冷媒通过金属等表面金属等表面对湿空气冷却，在冷表面温度等湿空气冷却，在冷表面温度等于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
18、不变而温度降低。此其含湿量不变而温度降低。A AC C, ,t0,i0,d=0t0,i0, t0, t0, i=0 处理设备：喷水室处理设备：喷水室4、湿空气的等焓减湿过程、湿空气的等焓减湿过程 利用固体吸湿剂干燥空气时，湿空气的部分水蒸气在吸利用固体吸湿剂干燥空气时，湿空气的部分水蒸气在吸湿剂的微孔表面上凝结，湿空气含湿量降低，温度升高，其湿剂的微孔表面上凝结，湿空气含湿量降低，温度升高，其过程（过程（AD）近似于等焓降湿过程。）近似于等焓降湿过程。 AD: d0, i=0 AD: d0, i=0 处理设备：固体吸湿剂处理设备：固体吸湿剂 第四节第四节 焓湿图的应用焓湿图的应用275 5、湿
19、空气的等温加湿、湿空气的等温加湿过程程 向空气中喷干蒸汽，其热湿比向空气中喷干蒸汽，其热湿比 i iq q250025001.84t1.84tq q，对于于低压蒸汽低压蒸汽250025001.84t1.84t，即该过程，即该过程（A AF F）近似于等温加湿近似于等温加湿过程。过程。 AF: d0, i0, t=0 AF: d0, i0, t=0 处理设备：蒸汽加湿器，喷水室处理设备：蒸汽加湿器，喷水室6 6、湿空气的等温减湿过程、湿空气的等温减湿过程 AH: d0, i0, t=0 AH: d0, i0, t=0 处理设备：液体吸湿剂处理设备：液体吸湿剂 7 7、湿空气的冷却去湿、湿空气的冷
20、却去湿过程程 使湿空气与低于其露点温度的冷表面接触，使湿空气与低于其露点温度的冷表面接触，则湿空气不湿空气不仅降降温而且脱水，因此可实现冷却干燥过程（温而且脱水，因此可实现冷却干燥过程（A AG G）。）。 AG: t0, i0, d0 AG: t0, i0, d0 处理设备：表面式冷却器，喷水室处理设备：表面式冷却器，喷水室第四节第四节 焓湿图的应用焓湿图的应用28图图1-131-13几种典几种典型的湿型的湿空气状空气状态变化态变化过程过程电加热器电加热器表面式冷却器表面式冷却器固体吸湿剂固体吸湿剂表面式冷却器表面式冷却器冷媒冷媒冷媒冷媒凝结水凝结水蒸汽蒸汽29几种典型的空气处理过程几种典型
21、的空气处理过程第四节第四节 焓湿图的应用焓湿图的应用30第四节第四节 焓湿图的应用焓湿图的应用31二、不同状态空气的混合态在二、不同状态空气的混合态在i id d图上的确定图上的确定 1 1、混合定律、混合定律 空气混合遵守质量、能量守恒，则：空气混合遵守质量、能量守恒，则：由以上两式得：由以上两式得：因此，因此，A A，C C，B B在同一直线上，而且有：在同一直线上，而且有： 显然，参与混合的两种空气的然，参与混合的两种空气的质量比与量比与C C点分割两状点分割两状态联线的的线段长度成反比。据此，线段长度成反比。据此， 在在i id d图上求混合状态时，只需将线段图上求混合状态时，只需将线
22、段ABAB划分成划分成满足足G GA AG GB B比例的两段长度，并取比例的两段长度，并取C C点使其接近空气质量点使其接近空气质量大的大的端，而不必用公式求解。端，而不必用公式求解。 CACABCBCCABCCABCBAddiiddiiddddiiiiGG-=-=-=第四节第四节 焓湿图的应用焓湿图的应用32图图1-14 1-14 两种状态空气的混合两种状态空气的混合第四节第四节 焓湿图的应用焓湿图的应用33 两种空气混合，若混合点两种空气混合，若混合点处于于“结雾区区”，则此种状此种状态空气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 D，则混合点则混合点C C的焓值应为的焓值应为D D的焓值与水雾的焓值之和，即：的焓值与水雾的焓值之和，即： 第四节第四节 焓湿图的应用焓湿图的应用34 刚才的发言，如刚才的发言，如有不当之处请多指有不当之处请多指正。谢谢大家！正。谢谢大家！35
