暖通系列講義-焓濕圖

暖通通空空調(diào)調(diào)課課程程講講座座焓濕濕圖圖一、、空氣氣的的組組成成干空空氣氣的的成成分分：主主要要成成分分是是氮氮（（N2）和和氧氧（（O2）。。干干空空氣氣中中N2的體體積積分分?jǐn)?shù)數(shù)約約為為78%；O2的體體積積分分?jǐn)?shù)數(shù)約約為為21%；其其余余的的1%左右右時時其其他他氣氣體體。。濕空空氣氣：由由干干空空氣氣和和一一定定量量的的水水蒸蒸氣氣混混合合而而成成的的大大氣氣。。大大氣氣中中的的水水蒸蒸氣氣含含量量是是不不多多的的，，它它與與干干空空氣氣的的質(zhì)質(zhì)量量比比在在千千分分之之幾幾到到千千分分之之二二十十幾幾的的范范圍圍內(nèi)內(nèi)。。雖雖然然濕濕空空氣氣中中水水蒸蒸氣氣的的含含量量少少，，但但其其變變化化會會引引起起濕濕空空氣氣干干、、濕濕度度變變化化，，進進而而對對人人體體感感覺覺、、產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量量、、工工藝藝過過程程和和設(shè)設(shè)備備維維護護等等都都有有直直接接影影響響：：同同時時，，濕濕空空氣氣中中水水蒸蒸氣氣含含量量的的變變化化又又會會使使?jié)駶窨湛諝鈿獾牡奈镂锢砝硇孕再|(zhì)質(zhì)隨隨之之變變化化。。因因此此，，從從空空氣氣調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)的的角角度度來來說說，，空空氣氣的的潮潮濕濕程程度度是是我我們們十十分分關(guān)關(guān)心心的的問問題題。。二、濕空氣的的物理性性質(zhì)濕空氣的的物理性性質(zhì)除和和它的組組成成分分有關(guān)外外，還決決定于它它所處的的狀態(tài)。。濕空氣氣的狀態(tài)態(tài)通?？煽梢杂脡簤毫、溫度t、相對濕濕度φ、含濕量量d及比焓h等參數(shù)來來度量和和描述。。這些參參數(shù)稱為為濕空氣氣的狀態(tài)態(tài)參數(shù)。。一、空氣氣的壓力力根據(jù)道爾頓分分壓力定定律：混合氣氣體總壓壓力等于于各組成成氣體分分壓力之之和。濕濕空氣的的總壓力力就等于于干空氣氣分壓力力和水蒸蒸氣分壓壓力之和和，即：p=pg+ps。濕空氣中中含水蒸蒸氣的分分壓力大大小，是是衡量濕濕空氣干干燥與潮潮濕程度度的基本本指標(biāo)。。標(biāo)準(zhǔn)大氣氣壓力是是p=101325Pa。道爾頓氣氣體分壓壓定律在任何容容器內(nèi)的的氣體混混合物中中，如果果各組分分之間不不發(fā)生化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)，則每每一種氣氣體都均均勻地分分布在整整個容器器內(nèi)，它它所產(chǎn)生生的壓強強和它單單獨占有有整個容容器時所所產(chǎn)生的的壓強相相同。也也就是說說，一定定量的氣氣體在一一定容積積的容器器中的壓壓強僅與與溫度有有關(guān)。例例如，零零攝氏度度時，1mol氧氣在22.4L體積內(nèi)的的壓強是是101.3kPa。如果向向容器內(nèi)內(nèi)加入1mol氮氣并保保持容器器體積不不變，則則氧氣的的壓強還還是101.3kPa，但容器器內(nèi)的總總壓強增增大一倍倍。可見見，1mol氮氣在這這種狀態(tài)態(tài)下產(chǎn)生生的壓強強也是101.3kPa。道爾頓（（Dalton）總結(jié)了了這些實實驗事實實，得出出下列結(jié)結(jié)論：某某一氣體體在氣體體混合物物中產(chǎn)生生的分壓壓等于它它單獨占占有整個個容器時時所產(chǎn)生生的壓力力；而氣氣體混合合物的總總壓強等等于其中中各氣體體分壓之之和，這這就是氣氣體分壓壓定律（（lawofpartialpressure）。二、空氣氣的溫度度干球溫度度：是溫度度計在普普通空氣氣中所測測出的溫溫度，即即我們一一般天氣氣預(yù)報里里常說的的氣溫。。濕球溫度度：指同等等焓值空空氣狀態(tài)態(tài)下，空空氣中水水蒸汽達(dá)達(dá)到飽和和時的空空氣溫度度，在空空氣焓濕濕圖上是是由空氣氣狀態(tài)點點沿等焓焓線下降降至100%相對濕度度線上，，對應(yīng)點點的干球球溫度。。露點溫度度：在含濕濕量不變變的條件件下冷卻卻空氣，，一直冷冷卻到空空氣中的的水蒸氣氣開始凝凝結(jié)成水水的那一一時刻的的溫度。。在冬天的的玻璃窗窗上或夏夏季的自自來水管管上常常?？梢钥纯吹接心Y(jié)水或或露水存存在。這這一現(xiàn)象象可以用用露點溫溫度形成成來解釋釋。干濕球濕濕度計：是測定定氣溫、、氣濕的的一種儀儀器。由由兩支規(guī)規(guī)格完全全相同的的溫度計計組成，，一支稱稱為干球球溫度計計，其溫溫泡暴露露在空氣氣中，用用以測量量環(huán)境溫溫度；另另一支稱稱為濕球球溫度計計，其溫溫泡用特特制的紗紗布包裹裹起來，，并設(shè)法法使紗布布保持濕濕潤，紗紗布中的的水分不不斷向周周圍空氣氣中蒸發(fā)發(fā)并帶走走熱量，，使?jié)袂蚯驕囟认孪陆?。水水分蒸發(fā)發(fā)速率與與周圍空空氣含水水量有關(guān)關(guān)，空氣氣濕度越越低，水水分蒸發(fā)發(fā)速率越越快，導(dǎo)導(dǎo)致濕球球溫度越越低。可可見，空空氣濕度度與干濕濕球溫差差之間存存在某種種函數(shù)關(guān)關(guān)系。干干濕球濕濕度計就就是利用用這一現(xiàn)現(xiàn)象，通通過測量量干球溫溫度和濕濕球溫度度來確定定空氣濕濕度的。。三、含濕濕量含濕量d是指單位位質(zhì)量干干空氣中中含有的的水蒸汽汽量。單位是kg/kg（干空氣氣）或g/kg（干空氣氣）。含濕量d的數(shù)值計計算：d=0.622ps/（p-ps）四、相對對濕度相對濕度度是空氣中中水蒸氣氣分壓力力和同溫溫度下飽飽和水蒸蒸氣分壓壓力之比比，也稱稱為飽和和度。相相對濕度度反映了了濕空氣氣中水蒸蒸氣含量量接近飽飽和的程程度?？諝獾南嘞鄬穸榷圈赵酱?，也也就是越越潮濕。。φ的最大值值是1（或100%），這相相當(dāng)于飽飽和空氣氣。如果果φ=0，這表明明空氣中中不含水水蒸氣（（干空氣氣）。五、比焓焓在空氣調(diào)調(diào)節(jié)工程程中，濕濕空氣的的狀態(tài)經(jīng)經(jīng)常發(fā)生生變化，，常需要要確定狀狀態(tài)變化化過程內(nèi)內(nèi)熱量的的交換量量。從熱工基基礎(chǔ)可知知，在壓壓力不變變化的情情況下，，焓差值值等于熱熱交換量量。而在空氣氣調(diào)節(jié)過過程里，，濕空氣氣的狀態(tài)態(tài)變化過過程可以以看成是是在定壓壓下進行行的，所所以能夠夠用濕空空氣狀態(tài)態(tài)變化前前后的焓焓差值來來計算空空氣得到到或失去去的熱量量。包含單位位質(zhì)量干干空氣的的濕空氣氣的比焓焓值h應(yīng)是h=hg+dhs=1.01t+d（2500+1.84t）或h=（1.01+1.84d）t+2500d濕空氣焓焓濕圖理論上，，對于一一定的大大氣壓，，只要知知道空氣氣的任意意兩個參參數(shù)，就就能算出出所有其其他參數(shù)數(shù)。在工工程應(yīng)用用中，用用公式計計算和用用查表方方法來確確定空氣氣狀態(tài)和和參數(shù)，，比較繁繁瑣，而而且對空空氣的狀狀態(tài)變化化過程的的分析也也缺乏直直觀的感感性認(rèn)識識。因此此，為了了便于工工程實際際應(yīng)用，，通常把把一定大大氣壓力力下，各各種參數(shù)數(shù)之間的的相互關(guān)關(guān)系作成成線算圖圖來進行行計算。。根據(jù)所所取坐標(biāo)標(biāo)系的不不同，線線算圖也也有好幾幾種，國國內(nèi)常用用的是焓焓濕圖，，簡稱h-d圖。這里需要要強調(diào)的的是，每每一張h-d圖都是按按規(guī)定的的大氣壓壓繪制的的，因此此在計算算工作中中，應(yīng)選選用與要要求大氣氣壓相符符的（或或接近的的）焓濕濕圖。對于一定定的大氣氣壓，只只要知道道空氣的的任意兩兩個參數(shù)數(shù)，就能能算出所所有其他他參數(shù)。。在工程程應(yīng)用中中，用公公式計算算和用查查表方法法來確定定空氣狀狀態(tài)和參參數(shù)，比比較繁瑣瑣，而且且對空氣氣的狀態(tài)態(tài)變化過過程的分分析也缺缺乏直觀觀的感性性認(rèn)識。。因此，，為了便便于工程程實際應(yīng)應(yīng)用，通通常把一一定大氣氣壓力下下，各種種參數(shù)之之間的相相互關(guān)系系作成線線算圖來來進行計計算。根根據(jù)所取取坐標(biāo)系系的不同同，線算算圖也有有好幾種種，國內(nèi)內(nèi)常用的的是焓濕濕圖，簡簡稱h-d圖。濕空氣的的濕度圖圖：圖上共有有五種線線，圖上上任一點點都代表表一定溫溫度t和濕度Ｈ的濕空氣氣狀態(tài)。。等濕度線線(等H線)：等焓線(等I線)：等溫線(等t線)：等相對溫溫度線（（等φ線）水蒸汽分分壓線：：這里需要要強調(diào)的的是，每每一張h-d圖都是按按規(guī)定的的大氣壓壓繪制的的，因此此在計算算工作中中，應(yīng)選選用與要要求大氣氣壓相符符的（或或接近的的）焓濕濕圖。濕空氣焓焓濕圖等φ線是曲線線等h線是傾斜斜直線等d線是垂直直線等t線接近水水平，看看似平行行，實際際互不平平行。最低的一一根等φ線，其值值為φ=100%。這條曲曲線稱為為飽和線線。狀態(tài)態(tài)在這條條線上的的空氣處處于飽和和狀態(tài)。。在其他他φ線上的空空氣都是是非飽和和的。空空氣狀態(tài)態(tài)不可能能位于飽飽和線以以下的區(qū)區(qū)域中。。濕空氣焓焓濕圖等φ線是曲線線等h線是傾斜斜直線等d線是垂直直線等t線接近水水平，看看似平行行，實際際互不平平行。最低的一一根等φ線，其值值為φ=100%。這條曲曲線稱為為飽和線線。狀態(tài)態(tài)在這條條線上的的空氣處處于飽和和狀態(tài)。。在其他他φ線上的空空氣都是是非飽和和的?？湛諝鉅顟B(tài)態(tài)不可能能位于飽飽和線以以下的區(qū)區(qū)域中。。1等濕度線線(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)空氣的的干球溫溫度t不變時，，I與H成直線關(guān)關(guān)系，故故在I-H圖中對應(yīng)應(yīng)不同的的t，可作出出許多等等t線。各各種不同同溫度的的等溫線線，其斜斜率為(1.88t+2492)，故溫度度愈高，，其斜率率愈大。。因此，，這許多多成直線線的等t線并不是是互相平平行的。。一組與縱縱軸平行行的直線線。在同同一條等等H線上，濕濕空氣的的露點td不變。一組與橫橫軸平行行的直線線。在在同一條條等I線上，濕濕空氣的的溫度t隨濕度H的增大而而下降，，但其焓焓值不變變。4等相對溫溫度線（（等φ線）當(dāng)濕空氣氣的濕度度Ｈ為一定值值時，溫溫度愈高高，其相相對濕度度φ值愈低，，即其作作為干燥燥介質(zhì)時時，吸收收水汽的的能力愈愈強，故故濕空氣氣進入干干燥器之之前必須須經(jīng)過預(yù)預(yù)熱器預(yù)預(yù)熱提高高溫度，，目的除除了提高高濕空氣氣的焓值值使其作作為載熱熱體外，，也是為為了降低低其相對對濕度而而作為載載濕體。。5水蒸汽分分壓線該線表示示空氣的的濕度Ｈ與空氣中中的水蒸蒸汽分壓壓pv之間關(guān)系系曲線。。當(dāng)濕空空氣的總總壓Ｐ不變時，，水蒸汽汽的分壓壓pv隨濕度ＨＨ而變化化。水蒸蒸汽分壓壓標(biāo)于右右端縱軸軸上，其其單位為為kN/m2。AEDFBCtwtd

φ=1HpI干球溫度度t、露點td、濕球溫溫度tw（或絕熱熱飽和溫溫度tas）都是由由等t線確定的的。根據(jù)濕空空氣任意意兩個獨獨立的參參數(shù)，就就可以在在H-I圖上確定定該空氣氣的狀態(tài)態(tài)點，然然后查出出空氣的的其他性性質(zhì)。非獨立的的參數(shù)如如：td~H，p~H，td~p，tw~I，tas~I等，它們們均在同同一等H線或等I線上。濕焓圖的的說明與與應(yīng)用通常根據(jù)據(jù)下述已已知條件件之一來來確定濕濕空氣的的狀態(tài)點點，已知知條件是是：0HA

φ=1ttwI1230HA

φ=1ttdI1230HA

φ=1tIφ12（１）濕濕空氣的的干球溫溫度t和濕球溫溫度tw；（２）濕濕空氣的的干球溫溫度t和露點td；（３）濕濕空氣的的干球溫溫度t和相對濕濕度φ。tBtABAtBtABAφ=1HI1加熱和冷冷卻若空氣的的溫度變變化范圍圍在露點點以上，，則空氣氣中的含含水量始始終保持持不變，，且為不不飽和狀狀態(tài)，為為等濕過過程，過過程線為為垂直線線。三、濕空空氣的基基本狀態(tài)態(tài)變化過過程2冷卻減濕濕BA

φ=1HIHAHB利用上述述方法，，如果將將凝結(jié)出出來的水水分設(shè)法法除去，，再將所所得的飽飽和空氣氣加熱，，則不會會恢復(fù)原原來的狀狀態(tài)，而而空氣的的濕度小小于原空空氣的濕濕度，即即達(dá)到減減濕的目目的。上述間壁壁式冷卻卻過程當(dāng)當(dāng)進行至至露點，，空氣即即達(dá)到飽飽和狀態(tài)態(tài)，繼續(xù)續(xù)冷卻時時，水蒸蒸氣就在在冷卻壁壁面上凝凝結(jié)出來來，而且且溫度不