濕空氣性質(zhì)及焓濕圖詳解1

1、2021-6-291 濕空氣的物理性質(zhì)及焓濕圖詳解濕空氣的物理性質(zhì)及焓濕圖詳解 2021-6-292 本節(jié)的主要內(nèi)容 1、1 濕空氣的物理性質(zhì)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 相對濕度相對濕度 含濕量含濕量 比焓比焓 2021-6-293 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)境的主體及空氣空氣 調(diào)節(jié)的對象調(diào)節(jié)的對象。 2、濕空氣的組成 1、1 濕空氣的物理性質(zhì)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，可近似看作理想理想 氣體氣體。 含量較少，但其變化對濕空氣的干燥及潮濕程度干燥及潮濕

2、程度產(chǎn)生重 要影響，是空調(diào)中的重要調(diào)節(jié)對象重要調(diào)節(jié)對象，也可近似 看作理想理想 氣體氣體。 2021-6-294 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大氣壓力，等于干空氣的分壓力干空氣的分壓力與水蒸水蒸 氣的分壓力氣的分壓力之和，即： B=Pg+Pq PgV=MgRgT ， PqV=MqRqT 1、1 濕空氣的物理性質(zhì)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，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

3、氣體常數(shù)， Rg=287J/KgK； Rq=461J/KgK 2021-6-295 注：注：大氣壓力隨海拔高度的升高而降低隨海拔高度的升高而降低，我國各主要城市冬、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)以水珠水珠形式析出，這就是結(jié)露結(jié)露現(xiàn)象，此時(shí)水蒸

4、 氣達(dá)到飽和狀態(tài)，所對應(yīng)的濕空氣稱為飽和濕空氣飽和濕空氣。 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，它還具有吸收水吸收水 蒸氣蒸氣的能力。我們周圍的大氣通常都是未飽和空氣通常都是未飽和空氣。 1、1 濕空氣的物理性質(zhì)濕空氣的物理性質(zhì) 2021-6-296 2、溫度t 濕空氣的溫度是表示空氣冷熱程度空氣冷熱程度的標(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)境空氣環(huán)境對人和生產(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)也用絕對溫度T，兩者的 關(guān)系是T=273.15+t273+

5、t 1、1 濕空氣的物理性質(zhì)濕空氣的物理性質(zhì) 2021-6-297 1、1 濕空氣的物理性質(zhì)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干空氣的密度與水蒸氣的密度水蒸氣的密度之和，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)況標(biāo)況下，可近似取=1.2Kg/m3 2021-6-298 1、1 濕空氣的物理性質(zhì)濕空氣的物理性質(zhì) 4、含濕量d 基本定義：指在含有1Kg干空氣的濕空氣中所混有的水蒸氣的 質(zhì)量稱為濕空氣的含濕量，單位為Kg/Kg干空氣或g/Kg干空氣干空氣。 即： d=mq/mg 式中 mq、mg 分別為

6、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表示空氣被加濕或減濕的程度被加濕或減濕的程度。 2021-6-299 1、1 濕空氣的物理性質(zhì)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 代入含濕量定義式含濕量定義式： q q g q gq qg g q PB P P P PM PM M M d 622. 0 461 287 可知可知：在一定的大氣壓力B下，d僅與僅與Pq有關(guān)，有關(guān)，Pq越大，越大， d越大。越大。 2021-6-2910 1、1

7、 濕空氣的物理性質(zhì)濕空氣的物理性質(zhì) 5、相對濕度 基本定義：指空氣中的水蒸氣分壓力水蒸氣分壓力與同溫度下飽和水蒸氣同溫度下飽和水蒸氣 分壓力分壓力之比。 即： =Pq/Pqb 。 表示空氣接近飽和的程度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%=100%為飽為飽 和空氣和空氣， =0=0則為干空氣則為干空氣。 物理意義物理意義 2021-6-2911 1、1 濕空氣的物理性質(zhì)濕空氣的物理性質(zhì) 相對濕度可近似用濕空氣的含濕量與同溫度下飽和含濕量 之比來表示，即： d/db 相對濕度是空調(diào)中的一個(gè)

8、重要參數(shù)，相對濕度的大小對人 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。 2021-6-2912 1、1 濕空氣的物理性質(zhì)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)，用來計(jì)算在定壓條件下定壓條件下對 濕空氣加熱或冷卻時(shí)吸收或放出的熱量加熱或冷卻時(shí)吸收或放出的熱量。 意義意義 影響因數(shù)影響因數(shù) 濕空氣的比焓不是溫度溫度 t 的單值函數(shù)的單值函數(shù)，而取決于溫度溫度和含含 濕量濕量兩個(gè)因素。溫度升高，焓

9、值可以增加，也可以減少，取決 于含濕量的變化情況。 2021-6-2913 1.2 濕空氣的焓濕圖濕空氣的焓濕圖 2021-6-2914 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 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 2021-6-2915 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 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) 等相對濕度線 水蒸氣分壓力線Pq 熱濕比線 作用作用： 1.確定濕空氣的狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)參數(shù)； 2.表示濕空氣的狀

10、態(tài)變化過程狀態(tài)變化過程。 2021-6-2916 濕空氣焓濕圖濕空氣焓濕圖 等焓線等焓線 等相對濕度線等相對濕度線 等干球溫度線等干球溫度線 等濕度線等濕度線 (水蒸氣分壓力線水蒸氣分壓力線) 熱濕比熱濕比 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 2021-6-2917 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 電子含濕圖電子含濕圖 2021-6-2918 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 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)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

11、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)算計(jì)算程序計(jì)算。 2021-6-2919 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 熱濕比 又稱為角系數(shù)角系數(shù)，為濕空氣的焓 變化與含濕量變化之比，即： =h/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) 的大小大小及正負(fù)正負(fù)表示了濕空氣狀 態(tài)變化過程的方向和特征。 2021-6-2920 熱濕比線的應(yīng)用 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 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

12、的線。 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，利用推平行線的方法推平行線的方法，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)。 h1 1 d1 h2 d2 2021-6-2921 二、露點(diǎn)溫度及濕球溫度 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 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，在含濕量不變的情況下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 tl =100% A 2021-6-29

13、22 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 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)溫度的冷水冷水 去噴淋去噴淋被處理空氣，從而可獲得使被處理空氣冷卻減濕冷卻減濕的處理 效果。 2021-6-2923 2、濕球溫度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)測量。 干濕球溫度計(jì) 如圖

14、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)濕球溫度計(jì)，它所測得 的飽和空氣溫度就是濕球溫度飽和空氣溫度就是濕球溫度。另 一支為干球溫度計(jì)，所測得的溫度 為干球溫度干球溫度（大氣溫度或空氣溫 度）。 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 2021-6-2924 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濕度大小。 當(dāng)用干濕球溫度計(jì)測量空氣的溫度時(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

15、，因而濕球溫度 計(jì)的讀數(shù)一般總是低于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干濕球 溫度差溫度差。 干濕球溫度差它的大小與被測空氣的相對濕度有關(guān)，空氣越干燥 （值越?。?，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 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 2021-6-2925 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)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)為是等焓過程等焓過程。 A h ts 濕球溫

16、度與露點(diǎn)溫度誰高？ t1 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 2021-6-2926 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 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)。 t25 ts17 h =100% A 2021-6-2927 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 例2：已知空氣干球溫度t=25，相對濕度=50% ，大氣壓力 B=101325Pa，試在h-d圖上確定該空氣的濕球溫度。 =100% =50% t=25 ts h 2021-6-2928 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 三、含濕圖的應(yīng)用 1、確定

17、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)。 PqA dA =65% =100% t=22 1 h ts t1 2021-6-2929 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 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空調(diào)系統(tǒng)典型濕空氣處理過程 冷凍水回冷凍水回 冷凍水供冷凍水供 回風(fēng)回風(fēng) 2021-6-2930 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 空調(diào)系統(tǒng)典型濕空氣狀態(tài)的變化過程 (1) 濕空氣的加熱過程加熱過程

18、（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含濕量不變，而溫度會(huì)升高溫度會(huì)升高。 該過程AB, 其= + =100% A B 2021-6-2931 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 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含濕量不變，溫度降低溫度降低，在h-d圖上可表示 為AC，其= - (2) 濕空氣的干式冷卻過程干式冷卻過程（空氣冷卻器）

19、=100% C A 2021-6-2932 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)凝結(jié)，達(dá)到冷卻減濕的目的（即冷卻干燥冷卻干燥） 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減濕冷卻過程（空氣冷卻器） 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 =100% G A 2021-6-2933 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 (4) 濕空氣的等焓加濕等焓加濕過程(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 =100% E A 34 2021-6-2935 1、

20、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 (5) 濕空氣的等溫加濕等溫加濕過程(噴蒸氣處理過程) 利用干式蒸氣加濕器或電加濕器電加濕器，將水蒸氣直接噴入被 處理的空氣中，達(dá)到對空氣加濕的效果。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 程為等溫加濕過程等溫加濕過程。 該過程為AF。 =100% F A 2021-6-2936 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 2021-6-2937 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 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），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)

21、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)算法確計(jì)算法確 定定，也可在在h-d圖上用作圖法圖上用作圖法確定。 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，絕熱混合絕熱混合后其狀態(tài)用C表示。 2021-6-2938 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 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)熱量平衡有： MAhA+MBhB=(MA+MB)hC (1) 據(jù)濕量平衡有：MAdA+MBdB=(MA+MB)d

22、C (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 2021-6-2939 1、2 濕空氣的含濕圖濕空氣的含濕圖 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