第2章 湿空气的状态与焓湿图的应用

/zykt/2/2.1.html第2章湿空气的状态与焓湿图的应用第一课：湿空气§2.1湿空气的组成和状态参数一、湿空气的组成湿空气=干空气+水蒸气+污染物1．干空气：N2—78.09%O2—20.95%C O2—0.03%看成理想气体N e—气体常数：R g=287J/k g.kH e—0.93%A r—2．水蒸气—看成理想气体，气体常数—461J/k g.k3．污染物从空气调节的角度：湿空气＝干空气＋水蒸气（干空气成分基本不变，水蒸气变化大）二、湿空气的状态参数1．压力P（单位：帕，P a）（1）大气压力：定义：地球表面的空气层在单位面积上所形成的压力称为大气压力；特点：不是一个定值，随海拔高度变化而变化，随季节天气变化而变化。

一个标准大气压为1a t m＝101325P a＝1.01325b a r当地大气压＝干空气分压力＋水蒸气分压力（B＝P g+P q）其中水蒸气分压力（P q）定义：湿空气中，水蒸汽单独占有湿空气的容积，并具有与湿空气相同的温度时，所产生的压力称为水蒸气分压力。

湿空气可看成理想的混合气体，湿空气的压力等于干空气的分压力与水蒸气的分压力之和：P（B）=P g+P q湿空气中水蒸气含量越多，则水蒸气的分压力越大。

2．温度t（单位：摄氏温标0C）t（℃）以水的冰点温度为起点0℃，水的沸点100℃为定点。

3．湿空气的密度ρ定义：单位容积空气所具有的质量，即（k g/m3)计算式：结论：①湿空气比干空气轻。

②阴凉天大气压力比晴天低。

③夏天比冬天大气压力低。

标准状态下，干空气密度ρ干=1.205k g/m3，湿空气密度略小于干空气密度。

工程上取ρ湿=1.2k g/m34．含湿量d（单位：g/k g干空气）：定义：对应于1千克干空气的湿空气所含有的水蒸气量。

d＝622g/k g干空气在一定范围内，空气中的含湿量随着水蒸气分压力的增加而增加，但是，在一定的温度下，湿空气所能够容纳的水蒸气量有一个限度，即空气所达到饱和状态，成为饱和空气。

相应具有饱和水蒸气分压力和饱和含湿量。

空气温度与饱和水蒸气分压力、饱和含湿量的关系（B=101325P a）表1-1空气温度t/0C 饱和水蒸气分压力P q,b(饱和)/P a饱和含湿量d b(饱和)/g/k g（干空气）10 20 301225233142327.6314.7027.20从表1-1看出，当温度增加时，湿空气的饱和水蒸气分压力、饱和含湿量也随之增加。

结论：①B一定时，d随P q升高而增大，反之亦然。

②d一定时，P q随B升高而上升，随B降低而下降。

<<返回5．相对湿度φ：定义：表征湿空气中水蒸气接近饱和含量的程度。

相对湿度=ⅹ100%φ=ⅹ100%空气φ=0时，是干空气，φ=100％时为饱和湿空气。

注意φ与d的区别：φ表示空气接近饱和的程度，空气在一定温度下的吸水能力，但并不反映空气中水蒸气的含量。

d表示空气中水蒸气的含量，却无法直接反映出空气的潮湿程度和吸水能力。

例如，A空气t＝100C，d＝7.63g/k g干空气；B空气t＝300C，d＝15g/k g干空气A空气d b(饱和)＝7.63g/k g干空气，φ=100％为饱和空气；B空气d b(饱和)＝27.20g/k g干空气，φ=55％左右，为未饱和空气，具有较大吸湿能力。

结论：ф能表示空气的饱和程度，但不能表示水蒸气的含量。

d则相反，它能表示水蒸气的含量，但不能表示空气的饱和程度。

6．焓i（单位：kJ/k g干空气）在空气调节中，空气的压力一般变化很小，近似于定压过程。

而在定压过程中，可以直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。

湿空气的焓是以1k g干空气作为计算基础，同时取00C的干空气和00C的水的焓为零，则含有1k g干空气的湿空气所具有的焓表示为i（k J/k g干空气）；1k g干空气的焓表示为i g（k J/k g干空气）；水蒸气的焓为表示i q（k J/k g 水蒸气）。

所以，i＝i g+d×i q＝（1.01＋1.84d）t＋2500d（注：d以k g/k g干空气计算）＝显热（随着温度变化的热量）＋潜热（00C的d千克水的汽化潜热，仅仅与d有关）例如，大气压为101325P a，温度为200C，相对湿度为90％，求湿空气的含湿量和焓。

解：查表1-1得，200C时饱和湿空气的水蒸气分压力P q,b＝2331P a，（1）由φ=ⅹ100%得湿空气的水蒸气分压力为P q＝φ×P q,b＝0.9×2331＝2097.9P a（2）由d＝622/k g干空气得湿空气的含湿量为d＝622×＝13.2g/k g（干空气）（3）由i＝（1.01＋1.84d）t＋2500d得湿空气的焓为i＝（1.01＋1.84×13.2×10－3）×20＋2500×13.2×10－3＝53.7k J/k g （干空气）7．湿空气的露点湿度t l定义：在含湿量不变的条件下，使未饱和空气冷却到饱和状态的温度叫做露点温度t l。

实例：秋季凌晨草地上挂露珠；冬季玻璃窗户上结冰花；夏季冷水管表面“出汗”等现象。

掌握露点温度的意义在于可以利用这个原理来完成空气冷却减湿的过程。

8．空气湿球温度t s定义：用湿球温度计在空气中测量出来的湿度值，就称为湿球温度t s结论：空气中所含水蒸汽越少，则湿球温度越低，干、湿球温差就越大；反之，干、湿球温差越小，表明空气越湿润。

第二课：焓--湿图（2学时）§1－2湿空气的焓－湿图由i＝1.01t+(2500+1.84t)d可知焓i由温度t和含湿量d决定；由d＝622φP q,b/(B－φP q,b)及P q,b由t决定可知当B一定时，相对湿度φ由温度t和含湿量d决定；由d＝622可知当B一定时，水蒸气分压力P q由d决定。

所以，在空气的6个状态参数t、d、B、I、φ、P q中，t、d、B是独立参数，其余参数可以从t、d、B三个独立参数计算出来。

空调过程中取B为定值。

说明：1．焓湿图是在大气压力B为某个定值时做出的，如果B不同，则所求参数也不同。

在实际应用中，为避免图面过大，常将坐标d改为水平线。

2．热湿比＝湿空气焓的变化量/含湿量的变化量＝湿空气的热量变化量/湿量变化量ε＝Δi/Δd()＝Q/W（）,ε＝1000×Δi/Δd()。

热湿比说明空气状态变化的方向和特征，应用热湿比确定空气状态变化过程，热湿比在焓湿图上是空气初末状态连线的斜率。

3．当大气压一定时，水蒸气分压力P q与含湿量d是一一对应关系，在d轴的上方设一条水平线，标出与d所对应的P q值。

例题1：例如，大气压为101325P a，温度为200C，相对湿度为90％，用焓湿图查出湿空气的含湿量和焓。

解：由温度200C，相对湿度为90％在焓湿图上确定湿空气的状态点，由该点查出：湿空气的含湿量为d＝13.2g/k g（干空气）；湿空气的焓为i＝53.7k J/k g（干空气）。

例题2：已知大气压力为101325P a，在焓湿图上确定空气的状态参数。

1、t=220C，φ=65%2、i＝45k J/k g（干空气）,d＝7.2g/k g（干空气）3、t=220C，d＝7.2g/k g（干空气）第三课：焓湿图的应用（2学时）§1－3焓湿图的应用一、根据空气的干湿球温度在焓湿图上确定空气的状态和露点温度1、干湿球温度计有两个温度计，一个测量空气的实际温度，称为干球温度t，另一个反映湿球纱布上热湿平衡的水温，即湿球纱布周围的饱和空气的温度，称为湿球温度t s。

实际上，t和t s较容易测量，所以用干湿球温度计测定空气状态成为常用的主要手段。

2、根据空气的干湿球温度在焓湿图上确定空气的状态方法一：等湿球温度线法根据计算，周围空气经过湿球变成饱和空气的过程中，空气状态变化过程的热湿比为ε＝4.19t s在焓湿图上，ε＝4.19t s的线即为等湿球温度线。

在焓湿图上，作湿球温度t s的等温线与相对湿度100％的饱和线交于B点，然后过B点作ε＝4.19 t s的等湿球温度线，等湿球温度线与干球温度t的等温线相交于A，则A点即为所求空气的状态点。

由于湿球温度t s≤300C，热湿比ε＝4.19 t s的过程线与ε＝0的等焓线非常接近，所以在空调过程中用等焓线代替等湿球温度线。

在焓湿图上，作湿球温度t s的等温线与相对湿度100％的饱和线交于B 点，然后过B点作ε＝0的等焓线，等焓线与干球温度t的等温线相交于C点，则C点即为所求空气的状态点。

例题1：用干湿球温度计测得某一状态空气的干球温度t＝200C，湿球温度t s＝150C，试在焓湿图上确定空气状态点及空气的相对湿度、含湿量和焓。

解：方法一：等湿球温度线法在焓湿图上，作湿球温度t s＝150C的等温线与相对湿度100％的饱和线交于B点，然后过B点作ε＝4.19t s＝4.19×15＝63的等湿球温度线，等湿球温度线与干球温度t＝200C的等温线相交于A，则A点即为所求空气的状态点。

在B＝101325P a的焓湿图上查出：空气的相对湿度为58.8％，含湿量为8.5g/k g干空气，焓＝41.8k J/k g 干空气。

方法二、等焓线法在焓湿图上，作湿球温度t s＝150C的等温线与相对湿度100％的饱和线交于B点，然后过B点作ε＝0的等焓线，等焓线与干球温度t＝200C的等温线相交于C点，则C点即为所求空气的状态点。

在B＝101325P a的焓湿图上查出：空气的相对湿度为58.9％，含湿量为8.52g/k g干空气，焓＝41.8k J/k g干空气。

例题2、已知B＝101325P a，干球温度t＝450C，湿球温度t s＝300C，试在焓湿图上确定该湿空气状态参数（h、d、φ）。

解：方法一：等湿球温度线法在焓湿图上，作湿球温度t s＝300C的等温线与相对湿度100％的饱和线交于B点，然后过B点作ε＝4.19 t s＝4.19×30＝125.7的等湿球温度线，等湿球温度线与干球温度t＝450C的等温线相交于A，则A点即为所求空气的状态点。

在B＝101325P a的焓湿图上查出：空气的相对湿度为34％，含湿量为20.6g/k g干空气，焓＝98.6k J/k g干空气在焓湿图上，作湿球温度t s＝300C的等温线与相对湿度100％的饱和线交于B点，然后过B点作ε＝0的等焓线，等焓线与干球温度t＝450C的等温线相交于C点，则C点即为所求空气的状态点。

在B＝101325P a的焓湿图上查出：空气的相对湿度为34.8％，含湿量为21.1g/k g干空气，焓＝100k J/k g 干空气。