131暖通課件-焓濕圖（下午1）磨石建筑暖通設(shè)計(jì)系列教程

1、暖通空調(diào)課程講座焓濕圖一、空氣的組成干空氣的成分：主要成分是氮（N2）和氧（O2）。干空氣中N2的體積分?jǐn)?shù)約為78%；O2的體積分?jǐn)?shù)約為21%；其余的1%左右時(shí)其他氣體。濕空氣：由干空氣和一定量的水蒸氣混合而成的大氣。大氣中的水蒸氣含量是不多的，它與干空氣的質(zhì)量比在千分之幾到千分之二十幾的范圍內(nèi)。雖然濕空氣中水蒸氣的含量少，但其變化會(huì)引起濕空氣干、濕度變化，進(jìn)而對(duì)人體感覺、產(chǎn)品質(zhì)量、工藝過程和設(shè)備維護(hù)等都有直接影響：同時(shí)，濕空氣中水蒸氣含量的變化又會(huì)使?jié)窨諝獾奈锢硇再|(zhì)隨之變化。因此，從空氣調(diào)節(jié)的角度來說，空氣的潮濕程度是我們十分關(guān)心的問題。二、 濕空氣的物理性質(zhì) 濕空氣的物理性質(zhì)除和它的組成成

2、分有關(guān)外，還決定于它所處的狀態(tài)。濕空氣的狀態(tài)通?？梢杂脡毫、溫度t、相對(duì)濕度 、含濕量d及比焓h等參數(shù)來度量和描述。這些參數(shù)稱為濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。一、空氣的壓力 根據(jù)道爾頓分壓力定律：混合氣體總壓力等于各組成氣體分壓力之和。濕空氣的總壓力就等于干空氣分壓力和水蒸氣分壓力之和， 即 ：p=pg+ps。 濕空氣中含水蒸氣的分壓力大小，是衡量濕空氣干燥與潮濕程度的基本指標(biāo)。 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力是p=101325Pa。道爾頓氣體分壓定律 在任何容器內(nèi)的氣體混合物中，如果各組分之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則每一種氣體都均勻地分布在整個(gè)容器內(nèi)，它所產(chǎn)生的壓強(qiáng)和它單獨(dú)占有整個(gè)容器時(shí)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)相同。也就是說，一定量的氣

3、體在一定容積的容器中的壓強(qiáng)僅與溫度有關(guān)。例如，零攝氏度時(shí)，1mol 氧氣在 22.4L 體積內(nèi)的壓強(qiáng)是 101.3kPa 。如果向容器內(nèi)加入 1mol 氮?dú)獠⒈３秩萜黧w積不變，則氧氣的壓強(qiáng)還是 101.3kPa，但容器內(nèi)的總壓強(qiáng)增大一倍?？梢姡?1mol 氮?dú)庠谶@種狀態(tài)下產(chǎn)生的壓強(qiáng)也是 101.3kPa 。 道爾頓（Dalton）總結(jié)了這些實(shí)驗(yàn)事實(shí)，得出下列結(jié)論：某一氣體在氣體混合物中產(chǎn)生的分壓等于它單獨(dú)占有整個(gè)容器時(shí)所產(chǎn)生的壓力；而氣體混合物的總壓強(qiáng)等于其中各氣體分壓之和，這就是氣體分壓定律（law of partial pressure）。 二、空氣的溫度干球溫度：是溫度計(jì)在普通空氣中所測(cè)

4、出的溫度，即我們一般天氣預(yù)報(bào)里常說的氣溫 。濕球溫度：指同等焓值空氣狀態(tài)下，空氣中水蒸汽達(dá)到飽和時(shí)的空氣溫度，在空氣焓濕圖上是由空氣狀態(tài)點(diǎn)沿等焓線下降至100%相對(duì)濕度線上，對(duì)應(yīng)點(diǎn)的干球溫度 。露點(diǎn)溫度：在含濕量不變的條件下冷卻空氣，一直冷卻到空氣中的水蒸氣開始凝結(jié)成水的那一時(shí)刻的溫度。在冬天的玻璃窗上或夏季的自來水管上常?？梢钥吹接心Y(jié)水或露水存在。這一現(xiàn)象可以用露點(diǎn)溫度形成來解釋。干濕球濕度計(jì)：是測(cè)定氣溫、氣濕的一種儀器。由兩支規(guī)格完全相同的溫度計(jì)組成，一支稱為干球溫度計(jì)，其溫泡暴露在空氣中，用以測(cè)量環(huán)境溫度；另一支稱為濕球溫度計(jì)，其溫泡用特制的紗布包裹起來，并設(shè)法使紗布保持濕潤(rùn)，紗布中的

5、水分不斷向周圍空氣中蒸發(fā)并帶走熱量，使?jié)袂驕囟认陆?。水分蒸發(fā)速率與周圍空氣含水量有關(guān)，空氣濕度越低，水分蒸發(fā)速率越快，導(dǎo)致濕球溫度越低?？梢姡諝鉂穸扰c干濕球溫差之間存在某種函數(shù)關(guān)系。干濕球濕度計(jì)就是利用這一現(xiàn)象，通過測(cè)量干球溫度和濕球溫度來確定空氣濕度的。三、含濕量含濕量d是指單位質(zhì)量干空氣中含有的水蒸汽量。單位是kg/kg（干空氣）或g/kg（干空氣）。含濕量d的數(shù)值計(jì)算：d=0.622ps/（p-ps）四、相對(duì)濕度相對(duì)濕度是空氣中水蒸氣分壓力和同溫度下飽和水蒸氣分壓力之比，也稱為飽和度。相對(duì)濕度反映了濕空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度?？諝獾南鄬?duì)濕度 越大，也就是越潮濕。 的最大值是1（或

6、100%），這相當(dāng)于飽和空氣。如果 =0，這表明空氣中不含水蒸氣（干空氣）。五、比焓 在空氣調(diào)節(jié)工程中，濕空氣的狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生變化，常需要確定狀態(tài)變化過程內(nèi)熱量的交換量。 從熱工基礎(chǔ)可知，在壓力不變化的情況下，焓差值等于熱交換量。 而在空氣調(diào)節(jié)過程里，濕空氣的狀態(tài)變化過程可以看成是在定壓下進(jìn)行的，所以能夠用濕空氣狀態(tài)變化前后的焓差值來計(jì)算空氣得到或失去的熱量。包含單位質(zhì)量干空氣的濕空氣的比焓值h應(yīng)是h=hg+dhs=1.01t+d（2500+1.84t）或h=（1.01+1.84d）t+2500d濕空氣焓濕圖理論上，對(duì)于一定的大氣壓，只要知道空氣的任意兩個(gè)參數(shù)，就能算出所有其他參數(shù)。在工程應(yīng)用中

7、，用公式計(jì)算和用查表方法來確定空氣狀態(tài)和參數(shù)，比較繁瑣，而且對(duì)空氣的狀態(tài)變化過程的分析也缺乏直觀的感性認(rèn)識(shí)。因此，為了便于工程實(shí)際應(yīng)用，通常把一定大氣壓力下，各種參數(shù)之間的相互關(guān)系作成線算圖來進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)所取坐標(biāo)系的不同，線算圖也有好幾種，國(guó)內(nèi)常用的是焓濕圖，簡(jiǎn)稱h-d圖。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，每一張h-d圖都是按規(guī)定的大氣壓繪制的，因此在計(jì)算工作中，應(yīng)選用與要求大氣壓相符的（或接近的）焓濕圖。 對(duì)于一定的大氣壓，只要知道空氣的任意兩個(gè)參數(shù)，就能算出所有其他參數(shù)。在工程應(yīng)用中，用公式計(jì)算和用查表方法來確定空氣狀態(tài)和參數(shù)，比較繁瑣，而且對(duì)空氣的狀態(tài)變化過程的分析也缺乏直觀的感性認(rèn)識(shí)。因此，為了便于

8、工程實(shí)際應(yīng)用，通常把一定大氣壓力下，各種參數(shù)之間的相互關(guān)系作成線算圖來進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)所取坐標(biāo)系的不同，線算圖也有好幾種，國(guó)內(nèi)常用的是焓濕圖，簡(jiǎn)稱h-d圖。 濕空氣的濕度圖 ： 圖上共有五種線，圖上任一點(diǎn)都代表一定溫度t和濕度的濕空氣狀態(tài)。 等濕度線(等H線)：等焓線(等I線)：等溫線(等t線)：等相對(duì)溫度線（等線）水蒸汽分壓線：這里需要強(qiáng)調(diào)的是，每一張h-d圖都是按規(guī)定的大氣壓繪制的，因此在計(jì)算工作中，應(yīng)選用與要求大氣壓相符的（或接近的）焓濕圖。濕空氣焓濕圖等 線是曲線等h線是傾斜直線等d線是垂直線等t線接近水平，看似平行，實(shí)際互不平行。最低的一根等 線，其值為 =100%。這條曲線稱為飽和線

9、。狀態(tài)在這條線上的空氣處于飽和狀態(tài)。在其他 線上的空氣都是非飽和的。空氣狀態(tài)不可能位于飽和線以下的區(qū)域中。濕空氣焓濕圖等 線是曲線等h線是傾斜直線等d線是垂直線等t線接近水平，看似平行，實(shí)際互不平行。最低的一根等 線，其值為 =100%。這條曲線稱為飽和線。狀態(tài)在這條線上的空氣處于飽和狀態(tài)。在其他 線上的空氣都是非飽和的。空氣狀態(tài)不可能位于飽和線以下的區(qū)域中。1 等濕度線(等H線)2 等焓線(等I線)3 等溫線(等t線)I=(1.88t+2490)H+1.01t 當(dāng)空氣的干球溫度t不變時(shí)，I與H成直線關(guān)系，故在I-H圖中對(duì)應(yīng)不同的t，可作出許多等t線。 各種不同溫度的等溫線，其斜率為(1.88

10、t+2492)，故溫度愈高，其斜率愈大。因此，這許多成直線的等t線并不是互相平行的。 一組與縱軸平行的直線。在同一條等H線上，濕空氣的露點(diǎn)td不變。 一組與橫軸平行的直線 。在同一條等I線上，濕空氣的溫度t隨濕度H的增大而下降，但其焓值不變。4 等相對(duì)溫度線（等線） 當(dāng)濕空氣的濕度為一定值時(shí)，溫度愈高，其相對(duì)濕度值愈低，即其作為干燥介質(zhì)時(shí)，吸收水汽的能力愈強(qiáng)，故濕空氣進(jìn)入干燥器之前必須經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱提高溫度，目的除了提高濕空氣的焓值使其作為載熱體外，也是為了降低其相對(duì)濕度而作為載濕體。5 水蒸汽分壓線 該線表示空氣的濕度與空氣中的水蒸汽分壓pv之間關(guān)系曲線。當(dāng)濕空氣的總壓不變時(shí)，水蒸汽的分壓p

11、v隨濕度而變化。水蒸汽分壓標(biāo)于右端縱軸上，其單位為kN/m2。 AEDFBCtwtd =1HpI 干球溫度t、露點(diǎn)td、濕球溫度tw（或絕熱飽和溫度tas）都是由等t線確定的。 根據(jù)濕空氣任意兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù)，就可以在H-I圖上確定該空氣的狀態(tài)點(diǎn)，然后查出空氣的其他性質(zhì)。 非獨(dú)立的參數(shù)如：tdH，pH，tdp，twI，tasI等，它們均在同一等H線或等I線上。濕焓圖的說明與應(yīng)用 通常根據(jù)下述已知條件之一來確定濕空氣的狀態(tài)點(diǎn)，已知條件是： 0HA =1ttwI1230HA =1ttdI1230HA =1tI12（）濕空氣的干球溫度t和濕球溫度tw； （）濕空氣的干球溫度t和露點(diǎn)td ； （）濕空氣

12、的干球溫度t和相對(duì)濕度。tBtABAtBtABA=1HI1 加熱和冷卻 若空氣的溫度變化范圍在露點(diǎn)以上，則空氣中的含水量始終保持不變，且為不飽和狀態(tài)，為等濕過程，過程線為垂直線。三、濕空氣的基本狀態(tài)變化過程2 冷卻減濕BA =1HIHAHB 利用上述方法，如果將凝結(jié)出來的水分設(shè)法除去，再將所得的飽和空氣加熱，則不會(huì)恢復(fù)原來的狀態(tài)，而空氣的濕度小于原空氣的濕度，即達(dá)到減濕的目的。 上述間壁式冷卻過程當(dāng)進(jìn)行至露點(diǎn)，空氣即達(dá)到飽和狀態(tài)，繼續(xù)冷卻時(shí)，水蒸氣就在冷卻壁面上凝結(jié)出來，而且溫度不斷降低，但空氣始終在飽和狀態(tài)。3 不同狀態(tài)空氣的混合 若混合后的空氣狀態(tài)點(diǎn)落入超飽和區(qū)，例如圖中3-4直線上的d點(diǎn)，則混合物將分成氣態(tài)的飽和空氣和液態(tài)的水兩部分，前者的狀態(tài)點(diǎn)為過d點(diǎn)的等溫線與=1線的交點(diǎn)e。 =1HII1InI2H1HnH21234detI 設(shè)有狀態(tài)不同的空氣1和2，對(duì)應(yīng)的干空氣的量為G1和G2，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)為（H1，I1），（H2，I2）。兩空氣混合后，由物料衡算和熱量衡算，可求得4 絕熱冷卻增濕過程BA =1