湿空气性质和湿度图36页PPT
第1节湿空气的性质与湿度图
第1节 湿空气的性质与湿度图在干燥操作中，采用不饱和空气为干燥介质，干燥过程所需空气用量、热量消耗及干燥时间等均与湿空气的性质有关。
故首先介绍湿空气的性质。
计算基准：干燥过程中，绝干空气的质量始终不变，故湿空气各种有关性质 及干燥计算均以单位质量绝干空气为计算基准。
5.1.1湿空气的性质 一、湿度H 和相对湿度φ表征空气中所含水蒸气多少的两个参数是湿度H 和相对湿度φ。
1.湿度H湿度又称湿含量，是湿空气中所含水蒸汽的质量与绝干空气质量之比。
(1)定义式绝干空气kg kg n nn n n M n M H gw g w g g w w /622.02918=== （5-1）式中：gM ——干空气的摩尔质量，kg/kmol ；w M ——水蒸汽的摩尔质量，kg/kmol ；gn ——湿空气中干空气的千摩尔数，kmol ；w n ——湿空气中水蒸汽的千摩尔数，kmol 。
(2)以分压比表示p P pH -=622.0 （5-2）式中：p ——水蒸汽分压，Pa ； P ——湿空气总压，Pa 。
(3)饱和湿度Hs ：若湿空气中水蒸汽分压恰好等于该温度下水的饱和蒸汽压Ps ，此时的湿度为在该温度下空气的最大湿度,称为饱和湿度，以Hs 表示。
（5-3）式中：s p ——同温度下水的饱和蒸汽压，Pa 。
由于水的饱和蒸汽压只与温度有关，故饱和湿度是湿空气总压和温度的函数。
2.相对湿度φ又称相对湿度百分数。
即湿空气中水蒸汽分压p 与同温度下的饱和蒸气压之比s p 的百分数,称为相对湿度。
(1)定义式%100⨯=sp pϕ （5-4）相对湿度表明了湿空气的不饱和程度，反映湿空气吸收水汽的能力。
φ=1（或100%），表示空气已被水蒸汽饱和,不能再吸收水汽，已无干燥能力。
φ愈小，即p 与s p 差距愈大，表示湿空气偏离饱和程度愈远，干燥能力愈大。
(2)H 、φ、t 之间的函数关系：（5-5）由上式可见， 水蒸汽分压相同，即湿度相同，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。
第1章_湿空气的物理性质及其焓湿图ppt课件
由Vg=Vq=V，Tg=Tq=T，
Rg=287 J/(kg·K)，Rq＝46l J/(kg·K)
dRgpq 28p7 q 0.62p2q
Rqpg 46pg 1
pg
当大气压力B一定时，水蒸气分压力Pq只取决于
含湿量d。
精
品
4、相对湿度
Air conditioning
相对湿度：湿空气的水蒸气压力与同温度 下的饱和湿空气中的水蒸气压力之比。
Air conditioning
精 品
Air conditioning
第1.1节 湿空气的物理性质
一、基本概念 大气的组成成分：
水蒸气、氧气、二氧化碳等。 干空气 湿空气
精 品
干空气
Air conditioning
➢ 干空气：由各种气体成分组成，在空调 中被视为稳定的混合物。
➢ 一般将海平面高度的清洁空气成分作为 标准组成。（P4表1-1）
精 品
3、湿空气的含湿量d
Air conditioning
➢ 湿空气的含湿量：
湿空气中的水蒸气密度与干空气密度之比。
d =q/g
=0.622 Pq/Pg =0.622 Pq /(B-Pq) （kg/kg干air）
(1-5)
精 品
湿空气的含湿量d
Air conditioning
➢在湿空气中与l kg干空气同时并存的水蒸气 量称为含湿d 量 m q
精 品
2、湿空气的密度
Air conditioning
单位容积的湿空气所具有的质量，称为密度。
湿空气的密度＝干空气密度 +水蒸气密度
gqR P g g TR P q q T0.00T B 34 0.080P T 1 q 3
湿空气的物理性质及其焓湿图 PPT
q
q
P
d 0.622 q.b
b
BP
q.b
所以 d (B Pq.b ) 100% d 100%
db (B Pq )
db
即湿空气的相对湿度可用空气的含湿量与同温度下
的饱和含湿量之比来计算。
2、湿空气的组成和状态参数
五、露点温度 Td
露点温度指在含湿量不变的条件下，湿空气达到饱和时的温 度，用tl表示。 为空气是否结露的临界温度。 空气的露点温度只取决于空气的含湿量。 空气调节中常利用露点温度达到干燥空气的目的：冷却空气 到露点温度之下。 露点温度如何在焓湿图上表示？
2、湿空气的组成和状态参数
六、焓
空调中，空气的压力变化很小，近似于等压过程，因 此可直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。
已知干空气的定压比热 c 1.005kJ /(kg ℃）,近似取1 p.g
水蒸汽的定压比热
c 1.84kJ /(kg ℃） p.g
干空气的焓 水蒸汽的焓
i c t，kJ / kg 干
2500d
潜热，0℃时dkg水的汽化潜热，随d变，与t 无关。
2、湿空气的组成和状态参数
例1－1已知大气压力为101325Pa，温度t＝20℃，求：1
干空气的密度；2相对湿度为90％时的湿空气密度。
解：1、理想气体的状态方程式
PV m R T
g
gg
g
B 287 T
0.00348 B T
i G i Q
d G d W
热湿比也为总空气量G在处理过程中所得 到（失去）的热量Q和湿量W的比值。
3、 湿空气的焓湿图
湿空气的状态变化： A状态的湿空气，变化到B状态。
干燥课件第5章第1节湿空气性质及湿度图
（1）水汽分压pv
（2）湿度 又称湿含量或绝对湿度 k g 水 /k g 干 空 气 空气
水汽的质量 H 绝干空气的质量
水蒸汽
绝 水 干 汽 空 的 气 摩 M M 的 g v 尔 n ng v摩 数 M M g v尔 P p 数 vpv1 2
8 9
H0.622 pv Ppv
H f P, pv
传质
H t
cH cgcvH 1.0 11.8H 8
饱 和H 湿 s 0.度 6 2P 2 psps
传热 湿 空 气 t ,H
t a s t tas
2024/6/28
绝热饱和塔示意图
对空气—水系统，空气速度为3.8~10m/s范围内,α≈u，kH≈u， 所以α/kH∝u0与流速无关而只与物性有关。
2024/6/28
④焓
I(1.0 1.9H 3 )t2 4 H9 0
( 1 .0 1 1 .9 0 3 .0 1) 2 4 2 0 65 7 0 .0 0 31 04 6
5
7.2
9k
J k
g绝
干
气
(2)50℃时：ps 12.34k0Pa
H
vH
cH
I
20℃
0.01467 不3变
1180.09%2%
2024/6/28
❖ c、介电加热干燥
❖
将需干燥的物料置于高频电场内，利用高频电场的交
变作用，材料中的水分的偶极子在微波能量的作用下发生高
速旋转与振动而产生热能，将湿物料加热，水分汽化，物料
被干燥。
❖ 高频干燥器：小于300MHz，微波干燥器：大于300MHz
❖ 优点：干燥时间短，干燥产品均匀而洁净。
V T1.0 1313 50 n2.2 4 2 7 3 P
空气调节技术-第一章-湿空气的物理性质和焓湿图的应用ppt课件
二、湿空气的状态参数
空气的物理性质除和组成成分有关外，还 决定于它所处的状态。常用P、T、V等来描述.
干空气为理想气体，而水蒸汽也可视为理想 气体。因此湿空气也可近视为理想气体。
所以：
湿空气可由下列理想气体状态方程表示
3
当气体的总质量以(摩)为单位时， 1 mol物质的 质量称为摩尔质量，以M表示，单位为kg/mol。 1 mol物
5、焓湿图不仅可以确定空气状态、查找空气参 数，还可以表示空气状态变化过程、确定两种 不同状态空气混合后的状态点。
42
思考题
1、相对湿度与含湿量之间有何区别？ 2、掌握 h—d 图的用法。 3、在 h-d图上如何确定t、tW、td？ 4、掌握空气状态变化过程在 h—d图上的
表示及画法。 5、掌握混合空气混合点的解析计算法和
t = T - 273.15 ≈ T – 273 (1-7) 注意：分子运动得越激烈，温度越高。
8
3、含湿量
1kg干空气所带有的水蒸气质量，称为含 湿量，即
式中 ：
mv——湿空气中水蒸汽的质量。 ma——湿空气中干空气的质量。
若湿空气中含有1kg干空气及kg水蒸气，则湿
空气质量应为(1+d)㎏。
9
对于水蒸气 对于干空气： 把Rv、Ra带入以上各式整理后得：
(1： Pv7→d7
d = c, B 7 → Pv 7; B↙→ P v ↙。
10
4、相对湿度
饱和空气：含有最大限度水蒸汽的湿空气。
相对湿度 :pv与同温度下pv,s之比。
电加热器。
2. 等湿冷却过程 A→C 特点：
Δd=0 Δh＜0 ε= - ∞
设备：
表面式冷却器。
32
第二节湿空气的性质和湿度图
第二节 湿空气的性质和湿度图湿空气是绝干空气和水气的混合物。
对流干燥操作中，常采用一定温度的不饱和空气作为干燥介质，因此首先讨论湿空气的性质。
由于在干燥过程中，湿空气中水气的含量不断增加，而绝干空气质量不变，因此湿空气的许多相关性质常以1kg 绝干空气为基准。
7-2-1 湿空气的性质一、湿空气中水分含量的表示方法1．水气分压p 干燥操作压力一定时，湿空气的总压p t 与水气分压p 和绝干空气分压p g 关系如下：p t = p + p g当操作压力较低时，可将湿空气视为理想气体，根据道尔顿分压定律： gV g n n p p = （7-1） 式中 n V ——湿空气中水气的摩尔数；n g ——湿空气中绝干空气的摩尔数。
2．湿度H 又称湿含量，其定义为单位质量绝干空气所带有的水气质量，即 gV g g V V n n .M n M n H 6220===量湿空气中绝干空气的质湿空气中水气的质量 （7-2）式中 H ——湿空气的湿度，kg 水气/kg 绝干空气；M v ——水气的摩尔质量，kg/kmol ；M g ——绝干空气的摩尔质量，kg/kmol 。
常压下湿空气可视为理想气体，根据道尔顿分压定律： pp p H t -=622.0 （7-3）可见湿度是总压p t 和水气分压p 的函数。
当空气中的水气分压等于同温度下水的饱和蒸气压p s 时，表明湿空气呈饱和状态，此时湿空气的湿度称为饱和湿度H s ，即 st s s p p p .H -=6220 （7-4） 式中 H s ——湿空气的饱和湿度，kg 水气/kg 绝干空气；p s ——空气温度下水的饱和蒸气压，kPa 或Pa 。
3．相对湿度ϕ 在一定温度和总压下，湿空气中的水气分压p 与同温度下水的饱和蒸气压p s 之比的百分数，称为相对湿度，以ϕ表示： %p p s100⨯=ϕ （7-5）当p =0时，ϕ=0，此时湿空气中不含水分，为绝干空气；当p =p s 时，ϕ=1，此时湿空气为饱和空气，水气分压达到最高值，这种湿空气不能用作干燥介质。
湿空气的性质及湿度图
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。
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
湿空气性质及焓湿图详解课件
31
1.2 湿空气的含湿图
(3) 湿空气的减湿冷却过程（空气冷却器） 使空气和低于其露点温度的表面接触时, 则部分水蒸气将
会在冷表面凝结, 达到冷却减湿的目的（即冷却干燥） 该过程 为在h-d图上可表示为A→G。
A
G
Φ=100%
32
1.2 湿空气的含湿图
(4) 湿空气的等焓加湿过程(绝热加湿) 利用循环水喷淋空气时, 空气与水长时间接触, 水及其表面
在给定大气压力B时，只要知道湿空气的任意两个独立状 态参数，就可在焓湿图上确定该空气的其余状态参数。
例：已知B=101325Pa，t=22℃，Φ=65%，试在h-d图上确
定该空气的其它状态参数。
PqA
dA
Φ=65%
1
t=22℃
Φ=100%
ts t1
h
28
1.2 湿空气的含湿图
2.表示湿空气状态的变化过程
代入含湿量定义式:
d Mq M g Pq 287 Pq 0.622 Pq
M g M q Pg 461 Pg
B Pq
可知: 在一定的大气压力B下，d仅与Pq有关，Pq越大， d越大。
9
1.1 湿空气的物理性质
5.相对湿度Φ 基本定义：指空气中的水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气
分压力之比。 即： Φ=Pq/Pqb 。
➢ 相对湿度是空调中的一个重要参数，相对湿度的大小对人
体的舒适和健康、工业产品的质量都会产生较大的影响。
11
1.1 湿空气的物理性质
6.比焓h 基本定义：指1Kg干空气的比焓和d/1000Kg水蒸气的比焓的总
和，单位KJ/Kg干空气，取0℃时空气的焓值为零，则 ： h=1.005t+(2501+1.86t)d/1000
化工原理111 湿空气的性质及湿度图
空气传热给湿纱布
稳态时，空气传给湿纱布 的显热等于湿纱布水分汽 化的潜热
湿球温度不变， 此为湿球温度tW
9
空气向湿纱布表面的传热速率：
Q1 S(t tw)
湿纱布表面水分的汽化速率：
N kH S(Hs,tw H ) 绝热稳定，达湿球温度时 Q Nrtw
S(t tw ) kH S(Hs,tw H )rtw
273
p总
V nRT P
V T P0 V0 P T0
V T 1.0133105
22.4 273
P
5
3、比热容cH kJ/(kg干气℃) 常压下，将湿空气中1kg绝干空气及相应Hkg水汽的 温度升高（或降低）1℃所需要（或放出）的热量
cH cg Hcv
cg——干空气的比热，≈1.01 kJ/(kg·℃) cv——水气的比热，≈1.88 kJ/(kg·℃)
湿空气中水蒸气质量和干空气质量之比 kg水/kg干空气
水汽的质量 H 绝干空气的质量
水汽的摩尔数 绝干空气的摩尔数
M M
v g
nv ng
18 29
0.622Y
2
视为理想气体，则：
H 0.622 p p总 p
H f p总, p
饱和湿度Hs：当湿空气中水汽分压p等于该空气温度 下的饱和蒸汽压ps时的湿度
17
A
t tw
A td
t td
18
A %
tφ
19
饱和湿度
Hs
0.622
ps p总
ps
HS f ( p总,t)
3
（2）相对湿度φ（ relative humidity）
一定总压下，湿空气中水蒸气分压p与同温度下的
湿空气性质及湿度图
W
W
其中 CH 1.01 ~ 1.03
0.96 ~ 1.005 kH
即
CH kH
则 tas tw
表明：对于空气和水系统，两者在数值上近似相等。
不同点：tas 、tw 本质上截然不同。
（1） tas 由相平衡得出的，是空气的热力学性质； tw 则取决于气 液间的动力学因素— 传递速率。
（4） 湿比热容 cH （ kJ/kg干空气C ）
c c c H 1.011.88H
H
a
V
ca： 干空气比热容，约1.01 kJ/kg干空气·C； cv： 水蒸汽比热容，约1.88kJ/kg干空气·C。
（5） 湿比焓I ( kJ/kg干空气) 基准: 0C干空气、 0C时液态水的焓为零。
2460
1.35
1.15
2430
0.16
H
0.14
0.12
湿比体积/m3.(kg干空气)-1 汽化潜热/kJ.(kgH2O)-1 湿度/kg.(kg干空气)-1
1.05
2400
0.10
0.95
2370
0.08
0.85
2340
0.06
0.05
0.75
2310
0.04
0.03
2280
0.02
0.01
2250
0
10
20 30
40 50
60
70
80
90 100 110 120
温度/℃
湿空气的湿度-温度图
（2） 湿度图的应用 ① 求湿空气的性质参数
cH
cH
υH
υH
D
B CA