湿空气的性质
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第二章湿空气性质
湿空气的含湿量和相对湿度同为湿空气的 状态参数，但意义却不相同，相对湿度能够表 示空气的饱和程度，但不能表示水蒸气的含量； 相反，湿空气的含湿量它能表示水蒸气的含量，
却不能够表示空气饱和程度。
Pqb d 0.622 0.622 B Pq B Pqb
Pq
7.湿空气的露点温度 饱和空气的水蒸气分压力决定于空气 的温度。空气的温度愈高，相应的 Pqb 愈 大。因此，当空气的温度改变时，随着Pqb 值的变化，饱和空气和未饱和空气两种状态 是可以相互转化的。在不改变空气压力和含 湿量的前提下，若将水蒸气分压力为Pq的未 饱和空气进行冷却，使其温度由原来的t降 低到tl，若对应于tl的Pqb值恰与Pq值相等， 则φ＝100％，该未饱和空气就变成了饱和 空气。在含湿量不变的条件下，使未饱和空 气达到饱和状态的温度为露点温度
2.8 测得空调房间的干球温度、湿球温度和大气压力后， 应怎样计算该房间空气的含湿量、相对湿度和焓?
第二章 习
题
2.1 试 求 t=26℃ 时 干 空 气 的 密 度 。 当 地 大 气 压 力 B=101325Pa。 2.2 已知空气温度t=-10℃，大气压力B=101325Pa，相 对湿度φ=70%。试比较干空气和湿空气的密度。 2.3 已知房间内空气温度t=20℃，相对湿度φ=50%，所 在地区大气压力B=101325Pa，试计算空气的含湿量。 2.4 某地大气压力B=101325Pa。测得当时空气温度 t=30℃，相对湿度φ=80%。试计算该空气的含湿量。若 空气达到饱和状态（φ=100%），试计算该空气的饱和 含湿量、焓和密度。
§2.2 湿空气的焓湿图及其应用
2.2.1 湿空气的焓湿图（h-d）
8.2 湿空气的性质与湿度图解读
（8-4）
式中： Ma——干空气的摩尔质量，kg/kmol； Mv——水蒸气的摩尔质量，kg/kmol； na——湿空气中干空气的千摩尔数，kmol； nv——湿空气中水蒸汽的千摩尔数，kmol。
2、以分压比表示
pv H 0.622 P pv
式中： pv——水蒸汽分压，N/m2 P——湿空气总压，N/m2
Cv——水蒸汽比热, 其值约为1.88 kJ/kg干空气· ℃
四、焓I： 湿空气的焓为单位质量干空气的焓和其 所带Hkg水蒸汽的焓之和。 计算基准：0℃时干空气与液态水的焓等于零。
I I g Iv H cg t (r0 cv t ) H r0 H (cg cv H ) t 2492 H (1.01 1.88 H ) t 2492 H cH t
（8-5）
当湿空气可视为理想气体时，则有：
nv pv pv ng pg P pv
式中：
（8-5）
pv——空气中水蒸汽分压力；
pg——干空气分压力；
18.02nv pv H 0.622 28.95ng P pv
即：
（8-6）
H f ( P，pv )
H f ( pv )
3、H、φ、t 之间的函数关系：
ps H 0.622 p ps
H f (，t )
（8-12）
（8-13）
可见，对水蒸汽分压相同，而温度不同的湿 空气，若温度愈高，则Ps值愈大，φ 值愈小，干 燥能力愈大。
湿度 H 只能表示出水汽含量的绝对值，而 相对湿度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。
kg 湿气 1 H 3 m 湿气 VH
（8-21）
六、露点 td
式中： Ma——干空气的摩尔质量，kg/kmol； Mv——水蒸气的摩尔质量，kg/kmol； na——湿空气中干空气的千摩尔数，kmol； nv——湿空气中水蒸汽的千摩尔数，kmol。
2、以分压比表示
pv H 0.622 P pv
式中： pv——水蒸汽分压，N/m2 P——湿空气总压，N/m2
Cv——水蒸汽比热, 其值约为1.88 kJ/kg干空气· ℃
四、焓I： 湿空气的焓为单位质量干空气的焓和其 所带Hkg水蒸汽的焓之和。 计算基准：0℃时干空气与液态水的焓等于零。
I I g Iv H cg t (r0 cv t ) H r0 H (cg cv H ) t 2492 H (1.01 1.88 H ) t 2492 H cH t
（8-5）
当湿空气可视为理想气体时，则有：
nv pv pv ng pg P pv
式中：
（8-5）
pv——空气中水蒸汽分压力；
pg——干空气分压力；
18.02nv pv H 0.622 28.95ng P pv
即：
（8-6）
H f ( P，pv )
H f ( pv )
3、H、φ、t 之间的函数关系：
ps H 0.622 p ps
H f (，t )
（8-12）
（8-13）
可见，对水蒸汽分压相同，而温度不同的湿 空气，若温度愈高，则Ps值愈大，φ 值愈小，干 燥能力愈大。
湿度 H 只能表示出水汽含量的绝对值，而 相对湿度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。
kg 湿气 1 H 3 m 湿气 VH
（8-21）
六、露点 td
第八章湿空气
温度分别为25º C和15º C。试求含湿量、相对湿度和空气的
焓值。
第二节 湿空气的焓湿图
定d线 定h线 定t线 定φ线 定pv线
d 622 pv p pv g / kg( a )
135º t
3 t2
h
d1 d2 d3
φ
1
φ
2
φ =100%
t1 h3 h2 h1
湿空气的露点和湿球温度 热湿比
空气饱和与否 取决于 t，pv
过热 t ts pv
饱和 t ts pv
空气未饱和
空气饱和
p
未饱和空气达到饱和： 1. 定温加湿：AB线，使pv p 提高达到对应 t 的ps。例如 p 向空气中加入大量水蒸气。
B
s
饱和状态(饱和空气)
过热(未饱和空气)
2、湿球温度
h1 c ptw (d2 d1 ) 103 h2
绝热饱和温度能量方程
h1 ( d2 d1 )hl2 h2
h1 h2
φ的确定：湿度计测定,如干湿 球温度计。 φ愈小，空气吸收水蒸汽的能 力愈大，湿纱布上水蒸发快， 湿球温度tw愈低：
所以 f (t, t w )
水面
液体水t2
未饱和空气流过绝热水槽时，部分水蒸发进入空气，空气提 供汽化潜热，温度降低，含湿量增加，当水槽足够长时，空 气成为饱和空气，其温度为绝热饱和温度。 补充水槽中蒸发的水量，将过程看作稳态稳流过程，可列出质 量平衡和能量平衡关系式。
水蒸气质量守恒：
v1 m e m v2 m
c
2
1
c点：
ma1h1 ma 2 h2 hc ma1 ma 2
湿空气的性质及湿度图
直线的斜率为1.88 t +2490 ，各线不平行
最后求出tw=34.9 ℃ 14
1.2 湿空气的 H-I 图（Humidity Chart)
15
1.2 湿空气的 H-I 图
一、H-I图的绘制(Plotting of H-I Chart)
1.等湿(等H线)线群 (Lines of Constant Humidity)
平行于纵轴，H的读数范围： 0～0.2 kg/kg 绝干气 16
Q S(t tw)
N k H H s,tw H S
Q 传热速率
空气向水的对流传热系数，W （/ m2.o C）
其中
S 空气与湿纱布的接触面积，m2 N 水分向空气的扩散速率，kg / s
kH 以湿度差为推动力的传质系数，kg /(m2 s H ) H s,tw tw下湿空气的饱和湿度, kg / kg绝干气
干球温度t ：普通温度计所测之温度
湿球温度tw：实验装置见下页，假设： a 开始时湿纱布水温与空气温度 t 相同 b 空气不饱和
则：水分气化与扩散 (需要热量） 湿纱布水温
传热（由空气 湿纱布）
当传递的热量=气化所需潜热时，湿纱布中水温
维持恒定值tw。
7
1.1 湿空气的性质
8
1.1 湿空气的性质
H 0.622 pw P pw
饱和湿度(Saturation Humidity)
Hs
0.622 ps P ps
f (P,t)
3
1.1 湿空气的性质
2、相对湿度 (Relative Humidity)
pw 100 %
ps
H 0.622pS P pS
湿度是湿空气含水量的绝对值；相对湿度代表空气 的饱和程度，由其可判断湿空气能否作为干燥介质。
最后求出tw=34.9 ℃ 14
1.2 湿空气的 H-I 图（Humidity Chart)
15
1.2 湿空气的 H-I 图
一、H-I图的绘制(Plotting of H-I Chart)
1.等湿(等H线)线群 (Lines of Constant Humidity)
平行于纵轴，H的读数范围： 0～0.2 kg/kg 绝干气 16
Q S(t tw)
N k H H s,tw H S
Q 传热速率
空气向水的对流传热系数，W （/ m2.o C）
其中
S 空气与湿纱布的接触面积，m2 N 水分向空气的扩散速率，kg / s
kH 以湿度差为推动力的传质系数，kg /(m2 s H ) H s,tw tw下湿空气的饱和湿度, kg / kg绝干气
干球温度t ：普通温度计所测之温度
湿球温度tw：实验装置见下页，假设： a 开始时湿纱布水温与空气温度 t 相同 b 空气不饱和
则：水分气化与扩散 (需要热量） 湿纱布水温
传热（由空气 湿纱布）
当传递的热量=气化所需潜热时，湿纱布中水温
维持恒定值tw。
7
1.1 湿空气的性质
8
1.1 湿空气的性质
H 0.622 pw P pw
饱和湿度(Saturation Humidity)
Hs
0.622 ps P ps
f (P,t)
3
1.1 湿空气的性质
2、相对湿度 (Relative Humidity)
pw 100 %
ps
H 0.622pS P pS
湿度是湿空气含水量的绝对值；相对湿度代表空气 的饱和程度，由其可判断湿空气能否作为干燥介质。
湿空气的物理性质
湿空气的物理性质
一.湿空气的状态参数
湿空气是指含有水蒸气的空气。在温度 和压力一定的条件下，一定容积的干空气所 能容纳水蒸气量是有限的。
未饱和 湿空气
湿空气中水 蒸气含量未达到 最大值
未
饱和蒸汽压 P
饱和 湿空气
湿空气中水 饱和蒸汽压
蒸气含量达到最 大值
PS
在标准大 气压下,
温度升高 PS变大。
室内物理环境
湿空气的物理性质
【任务解析】
空气的湿状况
材料保温能力就降低； 机械强度降低，对结构产 生破坏性的变形。有机材 料腐朽，降低结构的使用 质量和耐久性。
影响房间的卫生：潮 湿的材料有利于繁殖霉菌 和微生物，危害人体健康， 使物品变质。
一是避免在围护结构的内表面产生结露。 二是防止在围护结构内部因蒸气渗透而产生 凝结受潮。
12℃，则该空气在20℃时的相对湿度是多少？
湿空气的物理性质
【案例解析】 (1)从附表E中查得20℃时的饱和蒸汽压为2337.1Pa；
12℃时的饱和蒸汽压为1401.2Pa； (2)空气的相对湿度
1401.2物理环境
湿空气的物理性质
不 相
绝对湿度f 符 每立方米空气 中所含水蒸气的重 量f。 饱和蒸汽量 fmax
相
符 相对湿度Φ
在一定温度及大
气压下：
湿空气的物理性质
二.露点温度
空气在含湿量和大气压不变的情况下，冷却 到饱和状态所对应的温度，称为该状态下的露点 温度。用td表示。
湿空气的物理性质
【案例】 已知某房间在标准大气压下露点温度是
化工单元操作：湿空气性质
式中：gc ——干空气的平均等压比热容，()K kg kJ ⋅干空气/；v c ——水汽的平均等压比热容，()K kg kJ ⋅水蒸汽/。
在工程计算中，常取gc 和v c 为常数，即g c ＝1.01()K kg kJ ⋅干空气/，v c ＝1.88()K kg kJ ⋅水蒸汽/，所以，湿空气的比热容为H c ＝1.01＋1.88H [()K kg kJ ⋅干空气/] （8a）即湿空气的比热容只随空气的湿度H 而变化。
6．湿空气的焓I指以1kg 干空气为计算基准的湿空气的焓，即为1kg 干空气的焓与其所带的 Hkg 水汽的焓之和，其单位为kJ／kg 干空气，即g v I I HI =+ （9） 式中：gI ——干空气的焓，()K kg kJ ⋅干空气/；v I ——水汽的焓，()K kg kJ ⋅水蒸汽/。
通常规定0℃时干空气及液态水的焓为零，于是 tc I g g =t c r I v v +=0式中：0r ——0℃时水的汽化潜热，0r =2492kJ／kg。
于是()Hr t H c c I v g 0++=()()干空气kg kJ H t H /249288.101.1++= （9a）由式（4－9a）可知，湿空气的焓值随空气的温度t、湿度H 而变化。
7．湿空气的温度（1）湿空气的干球温度t。
简称温度，是指湿空气的真实温度，可直接用普通温度计测量。
（2）湿空气的露点d t 。
不饱和湿空气在总压力和湿度H 不变的情况下进行冷却、降温，直到达到饱和状态时的温度称为该空气的露点d t 。
此时湿空气的湿度H 就是其露点d t 下的饱和湿度S H ，即H＝S H ，相对湿度ϕ＝100%。
可见，一定总压力下，空气的湿度H（或水蒸气分压w p ）越大，则露点d t 就越高。
只要测出露点温度d t ，便可查得此温度下对应的饱和蒸汽压s p ，从而根据式（4）求得空气的湿度H。
这是露点法测定空气湿度的依据。
5-4 湿空气的性质
状态越远，空气越干燥，吸湿能力越强。
✓φ=0，对应于干空气； ✓φ=1，湿空气为饱和湿空气。
3. 含湿量（比湿度）
v
mv V
pv Rg ,vT
（1）定义：是指在湿空气中，与单位质量干空气
共存的水蒸气含量。
（2）表示：
d mv v ma a
（3）含湿量与水蒸气分压力，相对湿度关系：
根据理想气体状态方程式：
ps C
pv
A
不再具有吸收水分的能力。
0
v
2. 饱和湿空气 由干空气和干饱和水蒸气组成的湿空气。
分析
✓ “饱和”的含义：pv =pv max = ps (T)， 水蒸气的分压力达到最大值。
✓ 在该温度下，湿空气不可能再吸收水分， 达到饱和。
✓ 向饱和湿空气加入水蒸气， 将凝结成水滴析出。
思考
如何将未饱和湿空气——饱和湿空气
法1：T一定时，增加 pv =pvmax =ps（T）, A—C。
法2：保持水蒸气含量（pv）不变， 降低湿空气温度 T=TS （PV ），A—B。
p
T
T
ps C
T
pv
B
A
Td
D
0
v
0
PS C PV
A
B D
s
5-4-2 露点
1. 结露：
保持湿空气中水蒸气的分压力不变，对饱和湿
空气继续冷却降温，则其中的部分水蒸气将凝结
（2）表示：
v
mv V
pv Rg ,vT
（3）对饱和湿空气
水蒸气 的体积
s
mv V
ps Rg ,vT
2. 相对湿度：
s
ps Rg ,vT
1.3.11 湿空气讲解
2. 定含湿量线: 为一组垂直线。
3. 定温线
4.定相对湿度线
5. 水蒸汽的饱和分压力与含湿 量ｄ的关系曲线
6. 定湿球温度线
h 1.00t 0.001d (25011.86t) t const
h a bd
a 1.005t
Pbd
(623 d )Ps
t
=100%在最下方
t Ps 若Pv = Ps 水蒸气处于饱和状态,如b
饱和空气
若Pv < Ps 水蒸气处于过热状态,如a
未饱和空气
p
T
ps
pv
ps
b
T
b
a
pv
a
t
v
s
二、露点 对未饱和空气
保持p Pv 不变 ，↓温度 →
Pv < Ps ， 水蒸气处于过热状态,如 a
水蒸气达到饱和状态,如d，称为露点
T
Ps
Pv
Ps
b
，所以 d 622 pv pb pv
g/kg(干空气)
由 pv
ps，得
d 622 ps pb ps
g/kg(干空气)
、 六 湿空气的焓
湿空气的比焓：以1kg干空气为基准，1kg干空气的焓与dg 水蒸气的焓之和。
h ha 0.001dhv
工程中，取0℃时干空气的焓及饱和水的焓为零，则有
→吸收水蒸气的能力为零。
相对湿度的测量：干湿球温度计
四、干、湿球温度 干球温度计：水银球裸露在空气中。读数为干球温度。
湿球温度计：将温度计的水银球扎上润湿的纱布，并将纱布 的下端浸于充水容器中。将湿球温度计置于通风处，使空气 不断流通，此时的读数为湿球温度。
3. 定温线
4.定相对湿度线
5. 水蒸汽的饱和分压力与含湿 量ｄ的关系曲线
6. 定湿球温度线
h 1.00t 0.001d (25011.86t) t const
h a bd
a 1.005t
Pbd
(623 d )Ps
t
=100%在最下方
t Ps 若Pv = Ps 水蒸气处于饱和状态,如b
饱和空气
若Pv < Ps 水蒸气处于过热状态,如a
未饱和空气
p
T
ps
pv
ps
b
T
b
a
pv
a
t
v
s
二、露点 对未饱和空气
保持p Pv 不变 ，↓温度 →
Pv < Ps ， 水蒸气处于过热状态,如 a
水蒸气达到饱和状态,如d，称为露点
T
Ps
Pv
Ps
b
，所以 d 622 pv pb pv
g/kg(干空气)
由 pv
ps，得
d 622 ps pb ps
g/kg(干空气)
、 六 湿空气的焓
湿空气的比焓：以1kg干空气为基准，1kg干空气的焓与dg 水蒸气的焓之和。
h ha 0.001dhv
工程中，取0℃时干空气的焓及饱和水的焓为零，则有
→吸收水蒸气的能力为零。
相对湿度的测量：干湿球温度计
四、干、湿球温度 干球温度计：水银球裸露在空气中。读数为干球温度。
湿球温度计：将温度计的水银球扎上润湿的纱布，并将纱布 的下端浸于充水容器中。将湿球温度计置于通风处，使空气 不断流通，此时的读数为湿球温度。
湿空气的性质
湿空气的性质在干燥操作中，不饱和湿空气既是载热体又是载湿体，因而可通过空气的状态变化来了解干燥过程的传热、传质特性，为此，应首先了解湿空气的性质。
干燥过程中湿空气中的水分含量是不断变化的，但绝干空气量不变，故湿空气的各性质参数均以1kg 绝干空气作为基准。
1、湿度Ｈ湿度又称湿含量，为湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比，以H表示，单位为kg水汽/kg绝干气，（5-1）式中:M——摩尔质量，kg/kmol；Y——湿空气中水汽与绝干气的摩尔比。
（下标v表示水蒸汽、g表示绝干空气。
）常压下湿空气可视为理想气体，根据道尔顿分压定律，由式5-1可得(5-2)式中p——水汽的分压，Pa或kPa;P——总压，Pa或kPa。
当湿空气中的水汽分压等于该空气温度下纯水的饱和蒸汽压时，空气达到饱和,相应的湿度称为饱和湿度，以Hs表示，(5-3)式中ps——空气温度下纯水的饱和蒸汽压，Pa或kPa。
显然，湿空气的饱和湿度是温度与总压的函数，而湿度仅与水汽的摩尔比有关。
2、相对湿度Φ在一定总压下，湿空气中水汽分压p与同温度水的饱和蒸汽压ps的百分比称为相对湿度百分数，简称相对湿度，以Φ表示，(5-4)相对湿度代表空气的饱和程度，由其可判断湿空气能否作为干燥介质；而湿度是湿空气含水量的绝对值，由湿度不能判别湿空气能否作为干燥介质。
当p=ps时，j=1，表示湿空气被水汽所饱和，称为饱和空气，饱和空气不能再吸收水分，因此不能作为干燥介质。
当p=0时，Φ=0，表示湿空气中不含水分，为绝干空气，这时的空气具有最大的吸湿能力。
将式5-4代人式5-2，可得H与Φ的关系式为，(5-5)3、比容v H含1kg绝干气的湿空气之体积称为湿空气的比容，又称为湿容积，以v H表示，单位为m3湿空气/kg 绝干气。
若湿空气视为理想气体，则有，v H =1kg绝干气的体积+H kg水汽的体积（5-6）式中t ——温度，℃。
一定总压下，湿容积是温度和湿度的函数。
7.2湿空气的性质及湿度图
B
t2 t1
H1
A
t1 =1 t2 td t3
A
B C
H2
=1
DH
1
17
（2）绝热饱和过程
I1
A
t1 t2
B
C
=1
tas
H1 H2
18
（3）非绝热增湿过程
I1
A
t1 t2
B
I
I C’
C C’’
=1
tas
H1 H2
19
N
A
k
H
A(H
w
H )
在tw下的饱和湿度
以H为推动力的传质系数，kg/(m2.s.H)
热平衡时： Q A ( t t w ) N
A rw
k
H
A rw ( H
w
H )
水在tw下的汽化潜热，J/kg水
10
k H rw 得 ： tw t (H w H ) 影响tw的因素：
2. 干球温度 t 用普通温度计测得的湿空气的真实温度。
8
3. 湿球温度 tw 湿球温度计在空气中所达到的平衡或稳定的温度。
u 5m/s
9
空气对湿纱布表面对流传热速率：
Q A (t tw )
对流传热系数，W/(m2 •℃) 空气与湿纱布的接触面积,m2
湿纱布中水分向空气的传质速率：
t a s f ( t， H )
13
7.2.2 空气的湿度图及其应用
一、湿度图 五条线：
1. 等 H 线
2. 等 I 线
3. 等 t 线
4. 等φ 线 5. 水蒸气分压线
14
二、湿度图的应用
湿空气性质和湿度图湿气体=绝干气体+湿份蒸汽
湿焓iH 或干基湿焓 (kJ/kg绝干气体) 1kg 绝干空气及所含水汽所具有焓的总和
IH I g HI w
由于焓是相对值，计算焓值时必须规定基准状态和基准温 度，若取0℃下的绝干空气和液态湿份的焓为零，则
IH (Cg HCw )t r0H CH t r0H
显热项
汽化潜热项
H nw Mw Mw p ng M g M g P p
kg湿份蒸汽/kg绝干气体
对于空气-水系统： Mw=18.02kg/kmol，Mg=28.96 kg/kmol
H 0.622 pw P pw
总压一定时，气体的湿度只与湿份蒸汽的分压有关。
相对湿度
湿度只表示湿空气中所含湿份的绝对数，不能反映空气偏离 饱和状态的程度。 相对湿度：一定的系统总压和温度下，空气中湿份蒸汽的分
湿比热cH 或干基湿比热J/(kg绝干空气·℃) 1kg 绝干空气及所含水份蒸汽温度升高1℃所需要的热量
CH Cg 1 CW H
式中：Cg — 绝干空气的比热，J/(kg绝干空气·℃)； Cw — 水份蒸汽的比热，J/(kg水份蒸汽·℃) 。
Cg=1.005 kJ/(kg·℃)，Cw=1.884 kJ/(kg·℃) CH 1.01 1.88H
50℃的性质：
⑴相对湿度 从附录查出50℃时水蒸气的饱和蒸气压ps=12.340kPa。当空气从20℃加热到50℃
时，湿度没有变化，仍为0.0147 kg/kg绝干气，故
0.0147 0.62212.340 101.33 12.340
解得： φ=0.1892=18.92%
结果显示：湿空气被加热后湿度不变，相对湿度下降了。所以在干燥操作中， 先将空气加热再送入干燥器，目的是降低相对湿度以提高吸湿能力。
湿空气的物理性质及其焓湿图
第三节
2、等湿球温度线
湿球温度与露点温度
在工程上，可以近似认为等焓线即为等湿球温度线。
第三节
例题
湿球温度与露点温度
1、已知大气压力B=0.1MPa，空气温度t1=18℃， 1 =50%，空 气吸收了热量Q=14000kJ/h和湿量W=2kg/h后，温度为 t2=25℃，利用h-d图，求出状态变化后空气的其他状态参 数 ， 2 h2，d2各是多少？ 2、已知大气压力为101325Pa，空气状态变化前的干球温度 t1=20℃，状态变化后的干球温度t2=30℃，相对湿度 2 =50%，状态变化过程的角系数 。试用h-d图求空气 5000kJ/kg 状态点的各参数 、h d1各是多少？ 1、 1 3、已知空气干球温度为24℃，湿球温度16℃，如何利用焓湿 图确定空气状态点？
干空气的焓
水蒸汽的焓
i g C p. g t
+
iq 2500 + C p. q t
（1+d）千克湿空气的焓为 i C p. g t + (2500 + C p. q t )d 1.01t + d (2500 + 1.84t ) 或
i (1.01+ 1.84d )t + 2500 d
G A iC i B d C d B 由以上两式得： GB i A iC d A d C iC i B i A iC dC d B d A dC
因此，A，C，B在同一直线上，而且有：
CB
iC i B d C d B G A AC i A iC d A d C GB
t2＝30℃，d2＝20g/kg干空气， d2b＝ 27g/kg干空气
工程热力学与传热学-§5-4 湿空气的性质
2
§5-4 湿空气的性质
1. 未饱和湿空气与饱和湿空气
未饱和湿空气： 湿空气中的水蒸气未饱和，处于过热状态， 湿空气还能吸收水份。 定温吸湿过程1－3
饱和湿空气： 湿空气中的水蒸气已饱和，不能再吸收水份。
3
§5-4 湿空气的性质
2. 露点 露点： 湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度Td称为
称为湿空气的含湿量或比湿度。 kg/kg(干空气)
据理想气体状态方程：
7
§5-4 湿空气的性质
4. 湿空气的相对分子质量、气体常数及密度
干空气的相对分子质量: 水蒸气的相对分子质量: 湿空气的平均相对分子质量:
8
§5-4 湿空气的性质
湿空气的气体常数 湿空气的密度:每立方米湿空气所具有的质量。
9
§5-4 湿空气的性质
5. 湿空气的焓
湿空气的焓：
湿空气的比焓：
kJ/kg（干空气）
工程上，取0 C时干空气、饱和水的焓为零，即
ha= 0 、 hv= 0 温度t下干空气和水蒸气的焓分别为
温度t下干湿空气的焓为
kJ/kg（干空气）
10
§5-4 湿空气的性质
6. 湿空气的焓－湿图
湿空气的焓-湿图是湿空气工程计算的重要工具。 （1） 定焓线簇
5
§5-4 湿空气的性质
（2） 相对湿度
度 s
湿空气的绝对湿度 v与同温度下饱和湿空气的绝对湿
之比称为湿空气的相对湿度。
饱和湿空气 未饱和湿空气 干空气
相对湿度越小，空气越干燥，吸水能力越强；相对湿度越大， 空气越湿润，吸水能力越低。
6
§5-4 湿空气的性质
（3） 含湿量 在湿空气中，与单位质量干空气共存的水蒸气的质量，
§5-4 湿空气的性质
1. 未饱和湿空气与饱和湿空气
未饱和湿空气： 湿空气中的水蒸气未饱和，处于过热状态， 湿空气还能吸收水份。 定温吸湿过程1－3
饱和湿空气： 湿空气中的水蒸气已饱和，不能再吸收水份。
3
§5-4 湿空气的性质
2. 露点 露点： 湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度Td称为
称为湿空气的含湿量或比湿度。 kg/kg(干空气)
据理想气体状态方程：
7
§5-4 湿空气的性质
4. 湿空气的相对分子质量、气体常数及密度
干空气的相对分子质量: 水蒸气的相对分子质量: 湿空气的平均相对分子质量:
8
§5-4 湿空气的性质
湿空气的气体常数 湿空气的密度:每立方米湿空气所具有的质量。
9
§5-4 湿空气的性质
5. 湿空气的焓
湿空气的焓：
湿空气的比焓：
kJ/kg（干空气）
工程上，取0 C时干空气、饱和水的焓为零，即
ha= 0 、 hv= 0 温度t下干空气和水蒸气的焓分别为
温度t下干湿空气的焓为
kJ/kg（干空气）
10
§5-4 湿空气的性质
6. 湿空气的焓－湿图
湿空气的焓-湿图是湿空气工程计算的重要工具。 （1） 定焓线簇
5
§5-4 湿空气的性质
（2） 相对湿度
度 s
湿空气的绝对湿度 v与同温度下饱和湿空气的绝对湿
之比称为湿空气的相对湿度。
饱和湿空气 未饱和湿空气 干空气
相对湿度越小，空气越干燥，吸水能力越强；相对湿度越大， 空气越湿润，吸水能力越低。
6
§5-4 湿空气的性质
（3） 含湿量 在湿空气中，与单位质量干空气共存的水蒸气的质量，
8.2 湿空气的性质与湿度图
（8-26）
在稳定状态下，传热速率与传质速率之间 关系为 ：
Q N rw
（8-27）
A(t t w ) k H A( H w H ) rw
（8-28）
tw t
k H rw
H w H
（8-29）
—— 湿球温度 tw 定义式 式中： H——空气的湿度，kg水/kg干气； Hw——湿空气在温度为tw下的饱和湿度， kg水/kg干气； rw——湿球温度tw下水的汽化热，kJ/kg； kH——以湿度差为推动力的对流传质系数， kg/（m2s△H)； α——空气至湿纱布的对流传热系数，W/m2 •℃；
kg 湿气 1 H 3 m 湿气 VH
（8-21）
六、露点 td
1、定义：一定压力下，将不饱和空气等湿降温至 饱和，出现第一滴露珠时的温度。 湿度H与露点 td 的关系：
pd H H S 0.622 P pd
式中： Hs——为露点td时水的饱和湿度；
（8-22）
Pd——为露点td时水的饱和蒸汽压, 也就是该 空气在初始状态下的水蒸汽分压pv ， pv = pd 2、计算td：
九、绝热饱和温度tas 1、定义：绝热饱和过程中，气、液两相最终达 到的平衡温度称为绝热饱和温度。 2、绝热饱和过程： 不饱和空气在与外界绝热的条件下和大量 的液体接触，若时间足够长，使传热、传质趋 于平衡，则最终空气被液体蒸汽所饱和，空气 与液体温度相等，此过程称为绝热饱和过程。
3、绝热饱和过程说明：
Cv——水蒸汽比热, 其值约为1.88 kJ/kg干空气· ℃
四、焓I： 湿空气的焓为单位质量干空气的焓和其 所带Hkg水蒸汽的焓之和。 计算基准：0℃时干空气与液态水的焓等于零。
4第四章 湿空气的物理性质和焓湿图
100%
ts 0
ts 0 ts 0
= 4.19t s 0
h const
4.19 s） （t
§4.2 湿空气的焓湿图 dA′ dA
已知 干、 湿球 温度 确定 空气 状态
tA tS
A A′
hA S
100%
= 4.19t s
=0
§4.2 湿空气的焓湿图
h (1.01 1.84t ) 2500 d
kJ/kg干空气 kJ/kg干空气
§4.1 湿空气的物理性质
6、密度和比容
湿空气的密度＝干空气密度+水蒸气密度
Pq B g q 0.00348 0.00132 Rg T RqT T T Pg Pq
在实际计算中，可近似取 湿空气的密度＝1.2kg/m3
不同状态空气的混合态在i-d图上的确定
dA
不同状态 空气的混 合在h-d图 上的确定 hC
dC hB
dB
B C
hA
A
B
C
A
§4.3 焓湿图的应用
【例题】已知大气压力B=101325Pa,GA=1000Kg/h, tA=20℃, φ=60%, GB=250Kg/h,tB=35℃ φ=80%,求混合后的空气状态。 【作业】某空调系统采用两种状态空气混合。已知 GA=3000Kg/h,tA=20℃, φ=55%, GB=600Kg/h, tB=33℃ φ=80%,求混合后的空气状态。（当 地大气压力B=101325Pa）
§4.2 湿空气的焓湿图
一、焓湿图 湿空气的焓 湿图是在不同的 大气压力B下， 取焓值作为纵坐 标，含湿量值作 为横坐标，绘出 其他参数的关系 线构成的。
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s
湿空气的湿度
湿空气中所含水蒸气的量
1、相对湿度 relative humidity
2、比湿度 Specific humidity 含湿量 Humidity ratio
d
1、相对湿度relative humidity
在相同的温度下： 0 pv ps (T )
相对湿度
pv
ps
＝ 1 饱和湿空气 0 < < 1 未饱和湿空气 ＝ 0 干空气
表明湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度
反映所含水蒸气的饱和程度
越干燥，吸水能力强
越湿润，吸水能力低
2、比湿度(含湿量) Specific humidity
湿空气中干空气的量总不变，以此为计算基准
比湿度 d mv
ma
kg水蒸气/kg干空气
pvV
d d mv RvT pvRa pv 287
ma paV pa Rv pa 461.9 RaT
0.622 pv 0.622 ps
p pv
p ps
？
湿空气的焓、熵和容积
以单位质量干空气为基准，理想混合气体
h
H ma
maha mvhv ma
ha d hv
kJ/kg干空气
工程上，取0oC时
干空气的焓 ha=0 饱和水的焓hv=0
ps
pv
b c
a
d
e
s
ac ad
结露 Td 露点温度
4、 v ae
结露与露点Dew-point
Td = Ts(pv)
湿润的夏天水管上常出现水珠?
干燥的冬天pv小， td< 0.0 oC 结霜 frost
T
结雾？fog
pv=0.04bar
大气温度t=30oC
d td=28.98oC 冷水管t=20oC
T
ps
干空气 ＋
过热水蒸气
pv pv < ps(T)
加入水蒸气，pv
s
未饱和湿空气和饱和湿空气
2、饱和湿空气
Saturated air
干空气 ＋
饱和水蒸气
T
ps
pv ＝ ps(T)
温度一定，不能 再加入水蒸气
s
从未饱和到饱和的途径
1、 T 加水蒸气 pv
ab
2、 pv ，T
3、 pv 不变，T
T
干空气的焓 ha cpt 1.005t 温度t下 水蒸气的焓 hv 25011.863t
h 1.005t d(25011.863t)
湿空气的熵
s(T , p) S(T , p) masa (T , pa ) mvsv (T , pv )
ma
ma
sa (T , pa ) d sv (T , pv )
湿空气的性质
空调、通风、烘干、冷却塔、储存
Atmospheric air 湿空气＝（干空气＋水蒸气） Dry air
理想混合气体
分压低
p pa pv
湿空气与一般理想混合气体的最大 区别是水蒸气的成分可能变化。
未饱和湿空气和饱和湿空气
水蒸气
过热蒸汽 饱和蒸汽
1、未饱和湿空气
Insaturated air
mf
s
比湿度的确定
d1 cpa
T2 T1 d2 hv1 hf
hv2 hf
测得T1, T2, p
d2
0.622 Tp
ps T2 ps T2
hv1 25011.863t1
1 2
1
hv2 25011.863t2 2
d1 hf h' T2
mf
s
湿球温度Wet-bulb Temp.
T2
T
1
2
1
2
d1
mf
s
比湿度的确定h ha d hv
空气
ma1 ma2 ma
水蒸气 mv1 mf mv2
d1ma1 mf d2ma2
mf d2 d1 ma
热力学第一定律
T
Q H2 H1 mf hf
1 2
01 ma h2 h1 d2 d1 ma2hf
0d1 cpa T2 T1 d2hv2 d1hv1 d2 d1 hf
kJ/kg干空气.K
湿空气的容积
m3/kg干空气
v V mRMT ma maMp
m ma
RM M
T pa
ma Ma
M m
RM T paM a
va
V mRMT pM
分压定律
pa
xa p
na n
p
ma Ma
M m
p
比湿度的确定和湿球温度
无法直接测量,间接方法
1. 绝热饱和温度法
Adiabatic saturation temperature
d2 d1 d
Const
0
h
Ⅱ t 4000
Ⅰ
Ⅲ 100%
h-d图上为直线
Ⅰ: h 0, d 0
角系数：过Ⅳ程方向 pv
与特征
Ⅱ : h 0, d 0
Ⅲ : h 0, d 0 Ⅳ : h 0, d 0 d
2球. 干面湿上球温度法d1
c pa
T2
T1 d2
hv1 hf
hv2 hf
蒸发பைடு நூலகம்=对流热
tw绝热饱和温度T2
1
t-tw t-tw t = tw= ts(pv)
图5-9 干湿球温度计
干球温度,湿球温度与露点温度
Dry-bulb temperature
1 t > tw> td 1 t = tw= td
100% 饱和线
上部未饱和线
下部无意义
0 干空气d=0
d
焓湿图的结构
4、 线
h
d ts=99.63oC h
ps (99.63) pb
d 0.622 ps (t) pb ps (t)
0.622 pb pb pb
0.622 1
t
100%
d
焓湿图的结构
5、pv 线 d
h h
T
t
tw td
s
图5-9 干湿球温度计
湿空气的焓湿图与热湿比
湿空气的参数很多，有多少独立的变量
根据吉布斯相律
r k f 2 3 pb, h , d
组元数 2
相数 1
固定
焓湿图
Psychrometric charts
焓湿图的结构
1、d 线
h
d=0 干空气
135度 h
2、 h 线
h 1.005t d(25011.863t)
d 0.622 pv pb pv
0.622 pv
pb
t
100%
pv
d
焓湿图的结构
6、露点td h
pv下饱和
h
湿空气 1
td
t
100%
pv
d
焓湿图的结构
7、湿球温度tw h
绝热饱和温度
h
t
h1 hw
tw td
t
100%
pv
d
焓湿图的结构
8、热湿比 h
h2 h1 h
h 与 t 很接近
人为将 h 旋转135度
d
焓湿图的结构
3、t 线
h
等干球温度线
h d
t
h
t
2501 1.863t
Const 0
正斜率的直线
d
焓湿图的结构
4、 线
h
等相对湿度线 h 1.005t d(25011.863t)
是一组向上凸 的线
h
d 0.622
ps (tt)
pb ps (t) 100%