濕空氣及焓濕圖

1、31.12.2020,1,補(bǔ)充章節(jié)1濕空氣的物理性質(zhì)及焓濕圖,31.12.2020,2,主要講述濕空氣的物理性質(zhì)、焓濕圖及其應(yīng)用,一、本章的主要內(nèi)容,濕空氣的物理性質(zhì)及焓濕圖,二、教學(xué)基本要求,了解濕空氣的組成； 掌握濕空氣的基本狀態(tài)參數(shù)； 掌握濕空氣的焓濕圖及其應(yīng)用； 濕球溫度和露點(diǎn)溫度在焓濕圖上的表示,31.12.2020,3,1、1 濕空氣的物理性質(zhì),31.12.2020,4,本節(jié)的主要內(nèi)容,1、1 濕空氣的物理性質(zhì),濕空氣的組成,濕空氣的基本狀態(tài)參數(shù),壓力,密度,相對(duì)濕度,含濕量,比焓,31.12.2020,5,1、濕空氣的定義 濕空氣即為通常所說的“空氣”或“大氣”，是空氣環(huán)境的主體

2、及空氣調(diào)節(jié)的對(duì)象。 2、濕空氣的組成,1、1 濕空氣的物理性質(zhì),一、濕空氣的組成,干空氣,水蒸氣,N2,O2,其它微量氣體,成分較為穩(wěn)定，可近似看作理想氣體,含量較少，但其變化對(duì)濕空氣的干燥及潮濕程度產(chǎn)生重要影響，是空調(diào)中的重要調(diào)節(jié)對(duì)象，也可近似 看作理想氣體,31.12.2020,6,二、 濕空氣的基本狀態(tài)參數(shù),濕空氣的基本狀態(tài)參數(shù)是表征濕空氣性質(zhì)的物理量，主要包括,1、壓力B 濕空氣的壓力即是所謂的大氣壓力，等于干空氣的分壓力與水蒸氣的分壓力之和，即： B=Pg+Pq PgV=MgRgT ， PqV=MqRqT,1、1 濕空氣的物理性質(zhì),式中 Pg、 Pq 分別為濕空氣、干空氣、水蒸氣壓力

3、，Pa ； Mg、Mq 分別為干空氣及水蒸氣的質(zhì)量，Kg； Rg、 Rq 分別為干空氣及水蒸氣的氣體常數(shù)， Rg=287J/KgK； Rq=461J/KgK,31.12.2020,7,注：大氣壓力隨海拔高度的升高而降低，我國(guó)各主要城市冬、夏季的大氣壓力值可從采暖通風(fēng)與 空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范中查得,水蒸氣分壓力對(duì)空氣性質(zhì)的影響,水蒸氣分壓力的大小，反映了濕空氣中水蒸氣含量的多少。水蒸氣含量越多，其分壓力也越大； 在一定溫度條件下，一定量的空氣中能夠容納水蒸氣的數(shù)量是有限度的。濕空氣的溫度越高，它允許的最大水蒸氣含量也越大。當(dāng)空氣中水蒸氣的含量超過最大允許值時(shí)Pqb(t)，多余的水蒸氣會(huì)以水珠形式析出

4、，這就是結(jié)露現(xiàn)象，此時(shí)水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)，所對(duì)應(yīng)的濕空氣稱為飽和濕空氣。 由此可知，未飽和空氣中，水蒸氣含量沒有達(dá)到最大允許值，它還具有吸收水蒸氣的能力。我們周圍的大氣通常都是未飽和空氣,1、1 濕空氣的物理性質(zhì),31.12.2020,8,2、溫度t 濕空氣的溫度是表示空氣冷熱程度的標(biāo)尺。 濕空氣中干空氣的溫度與水蒸氣的溫度相等； 濕空氣溫度的高低對(duì)人體的舒適感和某些生產(chǎn)過程的影響較大，因此溫度是衡量空氣環(huán)境對(duì)人和生產(chǎn)是否合適的一個(gè)非常重要的參數(shù)。 在空調(diào)中，通常采用攝氏溫度t，有時(shí)也用絕對(duì)溫度T，兩者的關(guān)系是T=273.15+t273+t,1、1 濕空氣的物理性質(zhì),31.12.2020,9,

5、1、1 濕空氣的物理性質(zhì),3、密度s 濕空氣的密度等于干空氣的密度與水蒸氣的密度之和，即,s=g+q,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，則有： s=0.00384B/T-0.00134Pq/T,實(shí)際計(jì)算中，在標(biāo)況下，可近似取=1.2Kg/m3,31.12.2020,10,1、1 濕空氣的物理性質(zhì),4、含濕量d 基本定義：指1Kg干空氣所含有的水蒸氣質(zhì)量，單位為Kg/Kg干空氣或g/Kg干空氣。 即： d=mq/mg 式中 mq、mg 分別為水蒸氣和干空氣的質(zhì)量，Kg,含濕量可以確切地表示空氣中實(shí)際含有的水蒸氣量的多少。 空調(diào)中常用含濕量的變化來(lái)表示空氣被加濕或減濕的程度,31.12.2020,11,1、1

6、 濕空氣的物理性質(zhì),含濕量與水蒸氣分壓的關(guān)系 將理想氣狀態(tài)方程：PgV=MgRgT ， PqV=MqRqT 代入含濕量定義式,可知：在一定的大氣壓力B下，d僅與Pq有關(guān)，Pq越大， d越大,31.12.2020,12,1、1 濕空氣的物理性質(zhì),5、相對(duì)濕度 基本定義：指空氣中的水蒸氣分壓力與同溫度下飽和水蒸氣分壓力之比。 即： =Pq/Pqb,表示空氣接近飽和的程度。值小，說明空氣干燥，遠(yuǎn)離飽和狀態(tài)，吸收水蒸氣的能力強(qiáng)；值大，則說明空氣潮濕，接近飽和狀態(tài)，吸收水蒸氣的能力弱。=100%為飽和空氣， =0則為干空氣,物理意義,31.12.2020,13,1、1 濕空氣的物理性質(zhì),相對(duì)濕度可近似用

7、濕空氣的含濕量與同溫度下飽和含濕量之比來(lái)表示，即： d/db 相對(duì)濕度是空調(diào)中的一個(gè)重要參數(shù)，相對(duì)濕度的大小對(duì)人體的舒適和健康、工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生較大的影響,31.12.2020,14,1、1 濕空氣的物理性質(zhì),6、比焓h 基本定義：指1Kg干空氣的比焓和d/1000Kg水蒸氣的比焓的總和，單位KJ/Kg干空氣，取0時(shí)空氣的焓值為零，則 ： h=1.005t+(2501+1.86t)d/1000,比焓是空調(diào)中的一個(gè)重要參數(shù)，用來(lái)計(jì)算在定壓條件下對(duì)濕空氣加熱或冷卻時(shí)吸收或放出的熱量,意義,影響因數(shù),濕空氣的比焓不是溫度 t 的單值函數(shù)，而取決于溫度和含濕量?jī)蓚€(gè)因素。溫度升高，焓值可以增加，也

8、可以減少，取決于含濕量的變化情況,31.12.2020,15,1.2 濕空氣的焓濕圖,31.12.2020,16,1、2 濕空氣的含濕圖,本節(jié)的主要內(nèi)容,含濕圖的組成,濕球溫度與露點(diǎn)溫度,含濕圖的應(yīng)用,31.12.2020,17,1、2 濕空氣的含濕圖,一、焓濕圖的組成,以比焓h縱坐標(biāo)，以含濕量d橫坐標(biāo)，表示大氣壓力B一定時(shí)濕空氣各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系。包含五種線群： 等焓線(為使圖線不過密，兩坐標(biāo)軸間夾角為135) 等溫線(干球溫度線) 等相對(duì)濕度線 水蒸氣分壓力線Pq 熱濕比線,作用： 1.確定濕空氣的狀態(tài)參數(shù)； 2.表示濕空氣的狀態(tài)變化過程,31.12.2020,18,濕空氣焓濕圖,熱濕比,

9、1、2 濕空氣的含濕圖,31.12.2020,19,1、2 濕空氣的含濕圖,電子含濕圖,31.12.2020,20,1、2 濕空氣的含濕圖,獨(dú)立狀態(tài)參數(shù) 能夠在h-d圖上確定濕空氣狀態(tài)的參數(shù)。 在B一定的條件下，在h , d , t , 中，已知任意兩個(gè)參數(shù)，則濕空氣狀態(tài)就確定了，亦即在h-d圖上有一確定的點(diǎn)，其余參數(shù)均可由此點(diǎn)查出，因此，將這些參數(shù)稱為獨(dú)立參數(shù),但d與Pq不能確定一個(gè)空氣狀態(tài)點(diǎn)，故d 與Pq只能有一個(gè)作為獨(dú)立參數(shù)。,注意： 濕空氣狀態(tài)的參數(shù)也可由計(jì)算程序計(jì)算,31.12.2020,21,1、2 濕空氣的含濕圖,熱濕比 又稱為角系數(shù)，為濕空氣的焓變化與含濕量變化之比，即： =h

10、/d=Q/W 若在h-d圖上有1、2兩狀態(tài)點(diǎn)，則由1至2的熱濕比為 =（h2-h1）/(d2-d1) 的大小及正負(fù)表示了濕空氣狀態(tài)變化過程的方向和特征,31.12.2020,22,熱濕比線的應(yīng)用,1、2 濕空氣的含濕圖,在h-d圖的右下方有以任意點(diǎn)為中心畫出的不同數(shù)值 的線,實(shí)際應(yīng)用時(shí)，利用推平行線的方法，通過已知初狀態(tài)點(diǎn)，作一條平行于給定值的線，就可畫出該空氣狀態(tài)變化的過程線。 若已知終了狀態(tài)的任一參數(shù)值，就可在h-d 圖上確定其終了狀態(tài)點(diǎn),31.12.2020,23,二、露點(diǎn)溫度及濕球溫度,1、2 濕空氣的含濕圖,1、露點(diǎn)溫度tl 是濕空氣的一個(gè)重要狀態(tài)參數(shù)。 定義 某狀態(tài)下的未飽和空氣，

11、在含濕量不變的情況下將其冷卻到飽和狀態(tài)（ =100% ）時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度，稱為該狀態(tài)空氣的露點(diǎn)溫度。 在h-d圖上的確定方法,31.12.2020,24,1、2 濕空氣的含濕圖,結(jié)露現(xiàn)象 若將某表面溫度降低到周圍空氣的露點(diǎn)溫度以下，周圍空氣與該表面接觸時(shí)，就將從未飽和空氣變?yōu)轱柡涂諝?，進(jìn)而又達(dá)到過飽和狀態(tài)，于是空氣中的一部分水蒸氣將會(huì)在冷表面上凝結(jié)成水珠，這就是所謂的結(jié)露現(xiàn)象。 結(jié)露在空調(diào)中的應(yīng)用 在空調(diào)技術(shù)中，利用結(jié)露這一現(xiàn)象，使被處理的空氣流過低于其露點(diǎn)溫度的表面冷卻器，或用低于其露點(diǎn)溫度的冷水去噴淋被處理空氣，從而可獲得使被處理空氣冷卻減濕的處理效果,31.12.2020,25,2、濕球溫

12、度ts 是濕空氣的一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，通常用干濕球溫度計(jì)測(cè)量。 干濕球溫度計(jì) 如圖所示：由兩支完全相同的水銀（或酒精）溫度計(jì)組成。其中一支溫度計(jì)的溫包上包有脫脂細(xì)紗布，紗布的末端浸入盛水容器中。這支溫度計(jì)稱為濕球溫度計(jì)，它所測(cè)得的飽和空氣溫度就是濕球溫度。另一支為干球溫度計(jì)，所測(cè)得的溫度為干球溫度（大氣溫度或空氣溫度,1、2 濕空氣的含濕圖,31.12.2020,26,濕球溫度計(jì)的讀數(shù)，既是濕紗布上水的讀數(shù)，也是緊貼濕紗布的飽和空氣層的讀數(shù),在一定的空氣狀態(tài)下，干濕球溫度差值反映空氣相對(duì)濕度大小。 當(dāng)用干濕球溫度計(jì)測(cè)量空氣的溫度時(shí)，由于濕球溫包上水分蒸發(fā)吸收熱量的結(jié)果，使得濕球表面空氣層的溫度下降，

13、因而濕球溫度計(jì)的讀數(shù)一般總是低于干球溫度計(jì)的讀數(shù)，這兩者之差即為干濕球溫度差。 干濕球溫度差它的大小與被測(cè)空氣的相對(duì)濕度有關(guān)，空氣越干燥（值越小），紗布上的水分蒸發(fā)越快，需要吸收的熱量越多，濕球溫度下降越多，干濕球溫差越大；反之，干濕球溫差越小,1、2 濕空氣的含濕圖,31.12.2020,27,干濕球溫度在h-d圖上的表示 當(dāng)濕球紗布的水溫達(dá)到空氣的濕球溫度時(shí)，濕球表面的飽和空氣層與周圍空氣之間的總換熱量為零，因此可認(rèn)為周圍空氣由不飽和狀態(tài)變?yōu)闈袂虮砻娴娘柡涂諝鉅顟B(tài)這一變化過程，可近似認(rèn)為是等焓過程,濕球溫度與露點(diǎn)溫度誰(shuí)高,1、2 濕空氣的含濕圖,31.12.2020,28,1、2 濕空氣的

14、含濕圖,例1：已知空氣干球溫度t=25，濕球溫度ts=17 ，大氣壓力B=101325Pa，試在h-d圖上確定該空氣的狀態(tài)點(diǎn),A,31.12.2020,29,1、2 濕空氣的含濕圖,例2：已知空氣干球溫度t=25，相對(duì)濕度=50% ，大氣壓力B=101325Pa，試在h-d圖上確定該空氣的濕球溫度,31.12.2020,30,1、2 濕空氣的含濕圖,三、含濕圖的應(yīng)用,1、確定濕空氣的狀態(tài)參數(shù) 在給定大氣壓力B時(shí)，只要知道濕空氣的任意兩個(gè)獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)，就可在焓濕圖上確定該空氣的其余狀態(tài)參數(shù)。 例：已知B=101325Pa，t=22，=65%，試在h-d圖上確定該空氣的其它狀態(tài)參數(shù),31.12.2

15、020,31,1、2 濕空氣的含濕圖,2、表示濕空氣狀態(tài)的變化過程,空調(diào)系統(tǒng)典型濕空氣處理過程,冷凍水回,冷凍水供,回風(fēng),31.12.2020,32,1、2 濕空氣的含濕圖,空調(diào)系統(tǒng)典型濕空氣狀態(tài)的變化過程 (1) 濕空氣的加熱過程（空氣加熱器） 利用熱水、蒸汽、燃?xì)?、電阻絲、電熱管等熱源，通過熱表面加熱濕空氣，空氣不與熱媒直接接觸，因此，處理過程中空氣中的含濕量不變，而溫度會(huì)升高。 該過程AB, 其=,A,B,31.12.2020,33,1、2 濕空氣的含濕圖,利用冷水或其他冷媒通過冷表面冷卻濕空氣，當(dāng)冷表面溫度低于濕空氣的干球溫度而又高于其露點(diǎn)溫度時(shí)，即發(fā)生這一過程。 該過程中含濕量不變，

16、溫度降低，在h-d圖上可表示為AC，其=,2) 濕空氣的干式冷卻過程（空氣冷卻器,C,A,31.12.2020,34,使空氣和低于其露點(diǎn)溫度的表面接觸時(shí)，則部分水蒸氣將會(huì)在冷表面凝結(jié)，達(dá)到冷卻減濕的目的（即冷卻干燥） 該過程為在h-d圖上可表示為AG,3) 濕空氣的減濕冷卻過程（空氣冷卻器,1、2 濕空氣的含濕圖,G,A,31.12.2020,35,1、2 濕空氣的含濕圖,4) 濕空氣的等焓加濕過程(絕熱加濕,利用循環(huán)水噴淋空氣時(shí)，空氣與水長(zhǎng)時(shí)間接觸，水及其表面的飽和空氣層的溫度即等于該濕空氣的濕球溫度。 該過程為AE，其= 0,E,A,31.12.2020,36,1、2 濕空氣的含濕圖,1、

17、2 濕空氣的含濕圖,5) 濕空氣的等焓減濕過程,利用固體吸濕劑（硅膠、分子篩、氯化鈣等）處理空氣時(shí)，空氣中的水蒸氣被吸濕劑吸附，含濕量降低，吸附時(shí)放出的凝聚熱又重新返回空氣中，故吸附前后可近似認(rèn)為空氣的焓值不變。 該過程為AD，其= 0,D,A,31.12.2020,37,1、2 濕空氣的含濕圖,1、2 濕空氣的含濕圖,6) 濕空氣的等溫加濕過程(噴蒸氣處理過程,利用干式蒸氣加濕器或電加濕器，將水蒸氣直接噴入被處理的空氣中，達(dá)到對(duì)空氣加濕的效果。該過程的熱濕比值等于水蒸氣的焓值，大致與等溫線平行，可近似認(rèn)為，該過程為等溫加濕過程。 該過程為AF,F,A,31.12.2020,38,1、2 濕空

18、氣的含濕圖,31.12.2020,39,1、2 濕空氣的含濕圖,3、濕空氣的混合過程 空調(diào)工程中，為了節(jié)省冷量（或熱量），通常采用部分室內(nèi)空氣（回風(fēng)）與一定數(shù)量的室外新鮮空氣（新風(fēng)）混合，再進(jìn)行一定的空氣處理后送入被空調(diào)房間，這就需要確定新風(fēng)與回風(fēng)（兩種不同狀態(tài)的空氣）混合后空氣的狀態(tài)參數(shù)。 兩種不同狀態(tài)的空氣混合后的狀態(tài)參數(shù)可以通過計(jì)算法確定，也可在h-d圖上用作圖法確定。 設(shè)有兩種狀態(tài)不同的空氣A與B，其干空氣質(zhì)量分別為MA和MB，絕熱混合后其狀態(tài)用C表示,31.12.2020,40,1、2 濕空氣的含濕圖,計(jì)算法: 1、求混合后的狀態(tài)點(diǎn)C 據(jù)質(zhì)量守恒原理有： MA+MB= MC 據(jù)熱量平

19、衡有： MAhA+MBhB=(MA+MB)hC (1) 據(jù)濕量平衡有：MAdA+MBdB=(MA+MB)dC (2) 由（1）（2）式分別可得： hC=(MAhA+MBhB)/(MA+MB) dC=(MAdA+MBdB)/(MA+MB) 由hc及 dC可在h-d圖上確定混合后的狀態(tài)點(diǎn)C,31.12.2020,41,1、2 濕空氣的含濕圖,作圖法： 2、混合前后狀態(tài)點(diǎn)的關(guān)系 由(1)式得 MA(hA-hC)=MB(hC-hB) MA/MB=(hC-hB)/(hA-hC) 由(2)式得 MA(dA-dC)=MB(dC-dB) MA/MB=(dC-dB)/(dA-dC) 故有： (hC-hB)/ (hA-hC)= (dC-dB)/ (dA-dC) =MA/MB 說明：在hd圖上，表示線段BC與線段AC斜率相同，且C為公共點(diǎn)，即： 點(diǎn)A、B、C在同一直線上，則有： (hC-hB) / (hA-hC)= (dC-dB) / (dA-dC)=CB/AC= MA / MB,31.12.2020,42,1、2 濕空氣的含