暖通系列講義-焓濕圖

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的體積分數(shù)約為78%；O2的體積分數(shù)約為21%；其余的1%左右時其他氣體。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，但其變化會引起濕空氣干、濕度變化，進而對人體感覺、產(chǎn)品質(zhì)量、工藝過程和設(shè)備維護等都有直接影響：同時，濕空氣中水蒸氣含量的變化又會使?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、相對濕度φ、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。

標準大氣壓力是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容器內(nèi)，它所產(chǎn)生的壓強和它單獨占有整個容器時所產(chǎn)生的壓強相同。也就是說，一定量的氣體在一定容積的容器中的壓強僅與溫度有關(guān)。例如，零攝氏度時，1mol氧氣在22.4L體積內(nèi)的壓強是101.3kPa。如果向容器內(nèi)加入1mol氮氣并保持容器體積不變，則氧氣的壓強還是101.3kPa，但容器內(nèi)的總壓強增大一倍。可見，1mol氮氣在這種狀態(tài)下產(chǎn)生的壓強也是101.3kPa。道爾頓（Dalton）總結(jié)了這些實驗事實，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占有整個容器時所產(chǎn)生的壓力；而氣體混合物的總壓強等于其中各氣體分壓之和，這就是氣體分壓定律（lawofpartialpressure）。

二、空氣的溫度干球溫度：是溫度計在普通空氣中所測出的溫度，即我們一般天氣預(yù)報里常說的氣溫。濕球溫度：指同等焓值空氣狀態(tài)下，空氣中水蒸汽達到飽和時的空氣溫度，在空氣焓濕圖上是由空氣狀態(tài)點沿等焓線下降至100%相對濕度線上，對應(yīng)點的干球溫度。露點溫度：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)象可以用露點溫度形成來解釋。干濕球濕度計：是測定氣溫、氣濕的一種儀器。由兩支規(guī)格完全相同的溫度計組成，一支稱為干球溫度計，其溫泡暴露在空氣中，用以測量環(huán)境溫度；另一支稱為濕球溫度計，其溫泡用特制的紗布包裹起來，并設(shè)法使紗布保持濕潤，紗布中的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?，空氣濕度與干濕球溫差之間存在某種函數(shù)關(guān)系。干濕球濕度計就是利用這一現(xiàn)象，通過測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)值計算：d=0.622ps/（p-ps）四、相對濕度相對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穸圈赵酱?，也就是越潮濕。φ的最大值是1（或100%），這相當于飽和空氣。如果φ=0，這表明空氣中不含水蒸氣（干空氣）。五、、比比焓焓在空空氣氣調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)工工程程中中，，濕濕空空氣氣的的狀狀態(tài)態(tài)經(jīng)經(jīng)常常發(fā)發(fā)生生變變化化，，常常需需要要確確定定狀狀態(tài)態(tài)變變化化過過程程內(nèi)內(nèi)熱熱量量的的交交換換量量。。從熱熱工工基基礎(chǔ)礎(chǔ)可可知知，，在在壓壓力力不不變變化化的的情情況況下下，，焓焓差差值值等等于于熱熱交交換換量量。。而在在空空氣氣調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)過過程程里里，，濕濕空空氣氣的的狀狀態(tài)態(tài)變變化化過過程程可可以以看看成成是是在在定定壓壓下下進進行行的的，，所所以以能能夠夠用用濕濕空空氣氣狀狀態(tài)態(tài)變變化化前前后后的的焓焓差差值值來來計計算算空空氣氣得得到到或或失失去去的的熱熱量量。。包含含單單位位質(zhì)質(zhì)量量干干空空氣氣的的濕濕空空氣氣的的比比焓焓值值h應(yīng)是是h=hg+dhs=1.01t+d（2500+1.84t）或或h=（1.01+1.84d）t+2500d濕空空氣氣焓焓濕濕圖圖理論論上上，，對對于于一一定定的的大大氣氣壓壓，，只只要要知知道道空空氣氣的的任任意意兩兩個個參參數(shù)數(shù)，，就就能能算算出出所所有有其其他他參參數(shù)數(shù)。。在在工工程程應(yīng)應(yīng)用用中中，，用用公公式式計計算算和和用用查查表表方方法法來來確確定定空空氣氣狀狀態(tài)態(tài)和和參參數(shù)數(shù)，，比比較較繁繁瑣瑣，，而而且且對對空空氣氣的的狀狀態(tài)態(tài)變變化化過過程程的的分分析析也也缺缺乏乏直直觀觀的的感感性性認認識識。。因因此此，，為為了了便便于于工工程程實實際際應(yīng)應(yīng)用用，，通通常常把把一一定定大大氣氣壓壓力力下下，，各各種種參參數(shù)數(shù)之之間間的的相相互互關(guān)關(guān)系系作作成成線線算算圖圖來來進進行行計計算算。。根根據(jù)據(jù)所所取取坐坐標標系系的的不不同同，，線線算算圖圖也也有有好好幾幾種種，，國國內(nèi)內(nèi)常常用用的的是是焓焓濕濕圖圖，，簡簡稱稱h-d圖。。這里里需需要要強強調(diào)調(diào)的的是是，，每每一一張張h-d圖都都是是按按規(guī)規(guī)定定的的大大氣氣壓壓繪繪制制的的，，因因此此在在計計算算工工作作中中，，應(yīng)應(yīng)選選用用與與要要求求大大氣氣壓壓相相符符的的（（或或接接近近的的））焓焓濕濕圖圖。。對于于一一定定的的大大氣氣壓壓，，只只要要知知道道空空氣氣的的任任意意兩兩個個參參數(shù)數(shù)，，就就能能算算出出所所有有其其他他參參數(shù)數(shù)。。在在工工程程應(yīng)應(yīng)用用中中，，用用公公式式計計算算和和用用查查表表方方法法來來確確定定空空氣氣狀狀態(tài)態(tài)和和參參數(shù)數(shù)，，比比較較繁繁瑣瑣，，而而且且對對空空氣氣的的狀狀態(tài)態(tài)變變化化過過程程的的分分析析也也缺缺乏乏直直觀觀的的感感性性認認識識。。因因此此，，為為了了便便于于工工程程實實際際應(yīng)應(yīng)用用，，通通常常把把一一定定大大氣氣壓壓力力下下，，各各種種參參數(shù)數(shù)之之間間的的相相互互關(guān)關(guān)系系作作成成線線算算圖圖來來進進行行計計算算。。根根據(jù)據(jù)所所取取坐坐標標系系的的不不同同，，線線算算圖圖也也有有好好幾幾種種，，國國內(nèi)內(nèi)常常用用的的是是焓焓濕濕圖圖，，簡簡稱稱h-d圖。。濕空空氣氣的的濕濕度度圖圖：圖上上共共有有五五種種線線，，圖圖上上任任一一點點都都代代表表一一定定溫溫度度t和濕濕度度Ｈ的濕濕空空氣氣狀狀態(tài)態(tài)。。等濕濕度度線線(等H線)：等焓焓線線(等I線)：等溫溫線線(等t線)：等相相對對溫溫度度線線（（等等φ線））水蒸蒸汽汽分分壓壓線線：：這里里需需要要強強調(diào)調(diào)的的是是，，每每一一張張h-d圖都都是是按按規(guī)規(guī)定定的的大大氣氣壓壓繪繪制制的的，，因因此此在在計計算算工工作作中中，，應(yīng)應(yīng)選選用用與與要要求求大大氣氣壓壓相相符符的的（（或或接接近近的的））焓焓濕濕圖圖。。濕空空氣氣焓焓濕濕圖圖等φ線是是曲曲線線等h線是是傾傾斜斜直直線線等d線是是垂垂直直線線等t線接接近近水水平平，，看看似似平平行行，，實實際際互互不不平平行行。。最低低的的一一根根等等φ線，，其其值值為為φ=100%。這這條條曲曲線線稱稱為為飽飽和和線線。。狀狀態(tài)態(tài)在在這這條條線線上上的的空空氣氣處處于于飽飽和和狀狀態(tài)態(tài)。。在在其其他他φ線上上的的空空氣氣都都是是非非飽飽和和的的。?？湛諝鈿鉅顮顟B(tài)態(tài)不不可可能能位位于于飽飽和和線線以以下下的的區(qū)區(qū)域域中中。。濕空空氣氣焓焓濕濕圖圖等φ線是是曲曲線線等h線是是傾傾斜斜直直線線等d線是是垂垂直直線線等t線接接近近水水平平，，看看似似平平行行，，實實際際互互不不平平行行。。最低低的的一一根根等等φ線，，其其值值為為φ=100%。這這條條曲曲線線稱稱為為飽飽和和線線。。狀狀態(tài)態(tài)在在這這條條線線上上的的空空氣氣處處于于飽飽和和狀狀態(tài)態(tài)。。在在其其他他φ線上上的的空空氣氣都都是是非非飽飽和和的的。?？湛諝鈿鉅顮顟B(tài)態(tài)不不可可能能位位于于飽飽和和線線以以下下的的區(qū)區(qū)域域中中。。1等濕濕度度線線(等H線)2等焓焓線線(等I線)3等溫溫線線(等t線)I=(1.88t+2490)H+1.01t當空空氣氣的的干干球球溫溫度度t不變變時時，，I與H成直直線線關(guān)關(guān)系系，，故故在在I-H圖中中對對應(yīng)應(yīng)不不同同的的t，可作出許許多等t線。各種種不同溫度度的等溫線線，其斜率率為(1.88t+2492)，故溫度愈愈高，其斜斜率愈大。。因此，這這許多成直直線的等t線并不是互互相平行的的。一組與縱軸軸平行的直直線。在同同一條等H線上，濕空空氣的露點點td不變。一組與橫軸軸平行的直直線。在在同一條等等I線上，濕空空氣的溫度度t隨濕度H的增大而下下降，但其其焓值不變變。4等相對溫度度線（等φ線）當濕空氣的的濕度Ｈ為一定值時時，溫度愈愈高，其相相對濕度φ值愈低，即即其作為干干燥介質(zhì)時時，吸收水水汽的能力力愈強，故故濕空氣進進入干燥器器之前必須須經(jīng)過預(yù)熱熱器預(yù)熱提提高溫度，，目的除了了提高濕空空氣的焓值值使其作為為載熱體外外，也是為為了降低其其相對濕度度而作為載載濕體。5水蒸汽分壓壓線該線表示空空氣的濕度度Ｈ與空氣中的的水蒸汽分分壓pv之間關(guān)系曲曲線。當濕濕空氣的總總壓Ｐ不變時，水水蒸汽的分分壓pv隨濕度Ｈ而而變化。水水蒸汽分壓壓標于右端端縱軸上，，其單位為為kN/m2。AEDFBCtwtd

φ=1HpI干球溫度t、露點td、濕球溫度度tw（或絕熱飽飽和溫度tas）都是由等等t線確定的。。根據(jù)濕空氣氣任意兩個個獨立的參參數(shù)，就可可以在H-I圖上確定該該空氣的狀狀態(tài)點，然然后查出空空氣的其他他性質(zhì)。非獨立的參參數(shù)如：td~H，p~H，td~p，tw~I，tas~I等，它們均均在同一等等H線或等I線上。濕焓圖的說說明與應(yīng)用用通常根據(jù)下下述已知條條件之一來來確定濕空空氣的狀態(tài)態(tài)點，已知知條件是：：0HA

φ=1ttwI1230HA

φ=1ttdI1230HA

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

φ=1HIHAHB利用上述方方法，如果果將凝結(jié)出出來的水分分設(shè)法除去去，再將所所得的飽和和空氣加熱熱，則不會會恢復(fù)原來來的狀態(tài)，，而空氣的的濕度小于于原空氣的的濕度，即即達到減濕濕的目的。。上述間壁式式冷卻過