工程热力学-ch13 湿空气
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工程热力学课件第十三章湿空气
工程热力学课件第十三章 湿空气
湿空气的定义
湿空气是指在常温常压下，空气中同时存在有水蒸气和其他气体组分的混合 物。
湿空气中的气体成分
湿空气除了包含水蒸气外，还含有氮、氧、和其他微量气体，其中氮和氧源自主要成分。湿空气的状态参数
湿空气的状态可以通过温度、压力、相对湿度、绝对湿度和混合比等参数来描述。
相对湿度的概念及计算公式
相对湿度是指单位体积内的水蒸气含量与该温度下饱和水蒸气含量之比。
绝对湿度的概念及计算公式
绝对湿度是指单位体积内包含的水蒸气的质量。
混合比的概念及计算公式
混合比是指单位质量空气中所含有的水蒸气的质量。
湿空气的三种状态
湿空气可以处于干燥状态、湿度适中的状态或是饱和状态，这取决于相对湿度的不同。
饱和状态下的湿空气
饱和状态下的湿空气中，空气中的水分已经达到最大溶解量。
湿空气的定义
湿空气是指在常温常压下，空气中同时存在有水蒸气和其他气体组分的混合 物。
湿空气中的气体成分
湿空气除了包含水蒸气外，还含有氮、氧、和其他微量气体，其中氮和氧源自主要成分。湿空气的状态参数
湿空气的状态可以通过温度、压力、相对湿度、绝对湿度和混合比等参数来描述。
相对湿度的概念及计算公式
相对湿度是指单位体积内的水蒸气含量与该温度下饱和水蒸气含量之比。
绝对湿度的概念及计算公式
绝对湿度是指单位体积内包含的水蒸气的质量。
混合比的概念及计算公式
混合比是指单位质量空气中所含有的水蒸气的质量。
湿空气的三种状态
湿空气可以处于干燥状态、湿度适中的状态或是饱和状态，这取决于相对湿度的不同。
饱和状态下的湿空气
饱和状态下的湿空气中，空气中的水分已经达到最大溶解量。
工程热力学与传热学_湿空气
二、饱和湿空气、未饱和湿空气和 露点
湿空气的分类：按照湿空气中的水蒸汽所处状态不同可 分为： 饱和湿空气：由干空气和饱和水蒸汽组成的湿空气 。此时Pw=Ps（湿空气温度所对应的饱和压力）。 未饱和湿空气：由干空气和过热水蒸汽组成的湿空 气。此时Pw<Ps ，湿空气中的水蒸汽处于过热状态，湿 空气的温度不变，水蒸汽含量可增加，湿空气具有吸湿 能力，故称为未饱和湿空气。
mw mw d kg / kg 1000 g / kg mA mA
含湿量不是以1kg湿空气为计算的基准,而是 以1kg干空气作为计算的基准的。 含湿量ｄ理解为与1kg干空气相混合的水蒸汽 质量。
由于湿空气可视为理想气体,对水蒸汽和干空气分别有
mw R w pw d 1000 1000 mA R A pA
例8-3
课后作业
• 思考题7 • 练习题1
湿空气的比焓：含有1kg干空气的湿空气的焓， 它等于1kg干空气的焓和0.001d kg水蒸汽的焓 之和。单位： kJ/kg
h hA 0.001 dhw
工程上，取0oC时
干空气的焓 hA=0
饱和水的焓 hw=0
c p 1.005kJ/(kg K )
干空气的焓 hA c p t 1.005t 温度t下
干空气平均比定压热容
水蒸气的焓
hw 2501 1.85t 2501 kJ / kg 0℃水蒸气汽化潜热
水蒸气平均比定压热容 c p 1.85kJ/(kg K )
以1kg干空气为基准的湿空气的比焓为
h 1.005t 0.001 d (2501 1.85t ) kJ / kg
pw 622 pA pw 622 pb pw
ps 622 pb ps
动力热力学第13章 湿空气
相对湿度：
ϕ=
( ρ v ) max
ρv
ρv pv = = ρ ' ' ps
(前二式之比 ) 分子分母同温度。
可见： 0 ≤ ϕ ≤ 1 ；
ϕ = 0 干空气； ϕ = 1 饱和空气，含水蒸汽量最大(对应t时)。
ϕ
越小，离饱和状态越远，空气越干燥， 吸收水蒸汽的能力越强。
ϕ
的确定：湿度计测定。
如：干湿球温度计
T ps • • tw • • • 过热(未饱和空气) tDp t ts(对应pv) v 空气中的水蒸气 • • tw• • tDp pv •过热 t ts(对应Pv)
s
过热 t > ts ( pv ) 饱和 t = t s ( pv )
空气未饱和 空气饱和
所以空气饱和与否取决于 t，pv
加入的水吸收空气降温放的热蒸发，无外热。 例：生活用雾化加湿 能量守恒(稳定流动) ：进入=离开 h3+hw(d4-d3)=h4
变为hw(d4-d3)=h4－h3 对湿空气(h3,h4)：h=1.005t+d(2501+1.86t); 液态水： hw=cpt=4.1868t
可见hw(d4-d3)远小于 h (与d•2501项比较)，可略去。 所以，h4≈h3 即：绝热加湿过程是近似等焓过程。
ϕ
愈小，空气吸收水蒸汽的能力愈大，湿纱 布上水蒸发愈快，湿球温度tw愈低，
而 ϕ = f ( t, t w )，或
ϕ = f(t, t - t w )
通常做出图或表供查用，见下页
干湿球温度计
§13-3 湿空气的状态参数
一、含湿量
1kg干空气中所含水蒸汽的质量。 即水蒸汽质量/干空气质量。 /
工程热力学(湿空气)
5、湿空气的焓湿图（h-d图）
三、湿空气的基本热力过程
1、加热（冷却）过程 2、冷却去湿过程 3、绝热加湿过程
Q q ma h2 h1
q (h2 h1 ) (d2 d1 )hw
h2 h1
湿空气 t1
t2
1 2 tw
1
2
100%
q0
mv2 mv1 mw ma (d2 d1 ) mw o
H 0 H2 (Hw H1 ) 0
h1 h2
td
d1 d2
d
ma (h2 h1 ) ma (d2 d1 ) hw
h2 h1
工程热力学 Thermodynamics
二、工程应用举例
工程热力学 Thermodynamics
第八章 湿空气
概述 湿空气＝干空气＋水蒸气
一、研究前提
1、气相混合物作为理想气体混合物； pb pa pv
2、干空气不影响水蒸气与其凝聚相的平衡；
3、当水蒸气凝结成液相或固相时，液相或固相中 不含有溶解的空气。
工程热力学 Thermodynamics 二、饱和湿空气和未饱和湿空气
1、烘干过程
湿湿空空气气出出口 3 烘 箱 湿物体入口
湿物体出口 2 加加热热器器
1 湿湿空空气气入入口
2、冷却塔
工程热力学 Thermodynamics
0.1MPa 32o C
100%
空气
1100 m3 min 0.1MPa 15 oC
65%
热水 38 oC
填料 冷水 17o C
工程热力学 Thermodynamics
2、相对湿度
v v pv pv max pv,max ps
3、含湿量（比湿度）
d mv ma
三、湿空气的基本热力过程
1、加热（冷却）过程 2、冷却去湿过程 3、绝热加湿过程
Q q ma h2 h1
q (h2 h1 ) (d2 d1 )hw
h2 h1
湿空气 t1
t2
1 2 tw
1
2
100%
q0
mv2 mv1 mw ma (d2 d1 ) mw o
H 0 H2 (Hw H1 ) 0
h1 h2
td
d1 d2
d
ma (h2 h1 ) ma (d2 d1 ) hw
h2 h1
工程热力学 Thermodynamics
二、工程应用举例
工程热力学 Thermodynamics
第八章 湿空气
概述 湿空气＝干空气＋水蒸气
一、研究前提
1、气相混合物作为理想气体混合物； pb pa pv
2、干空气不影响水蒸气与其凝聚相的平衡；
3、当水蒸气凝结成液相或固相时，液相或固相中 不含有溶解的空气。
工程热力学 Thermodynamics 二、饱和湿空气和未饱和湿空气
1、烘干过程
湿湿空空气气出出口 3 烘 箱 湿物体入口
湿物体出口 2 加加热热器器
1 湿湿空空气气入入口
2、冷却塔
工程热力学 Thermodynamics
0.1MPa 32o C
100%
空气
1100 m3 min 0.1MPa 15 oC
65%
热水 38 oC
填料 冷水 17o C
工程热力学 Thermodynamics
2、相对湿度
v v pv pv max pv,max ps
3、含湿量（比湿度）
d mv ma
工程热力学课件 第七章 湿空气
d＝622
d＝622 d＝622 dbh＝622 Φ≈
d dbh
Pzq Pg Pzq B－Pzq ΦPbh B－ΦPbh Pbh B－Pbh
g／kg干空气
g／kg干空气 g／kg干空气 g／kg干空气
100%
五、湿空气的焓
以单位质量干空气为基准，理想混合气体
i＝ig＋0.001dzqkcal／kg干空气
六、湿空气的重度
湿空气的重度等于干空气的重度和水蒸气 的重度之和，即 γs＝γg＋γzqkg／m3
为了简化计算可用干空气的重度来代替湿空气的重度
γs≈γg
根据理想气体状态方程，干空气部分的重度为： pg pg pg γg＝ ＝ ＝0.456 RT T 2.153T 水蒸气的重度就是湿空气的绝对湿度 pzq pzq pzq
气体常数R的数值确定：
（注意不同计量单位之间的换算）
干空气 Rg＝29.3kg.m/kg.k＝2.153mmHgm3／kg.K
＝287.05J／kg.K
水蒸气 Rzq＝47.1kg.m／kg.K
Rg＝29.3kg.m/kg.k＝3.461mmHgm3／kg.K
＝461.5J/kg.K
§7-2
湿空气的性质及其
h
t
100%
pv
d
湿球温度
2. 干湿球温度法 球面上 蒸发热=对流热 ts绝热饱和温度
1
t-ts
t-ts
t = ts
图5-9 干湿球温度计
干球温度,湿球温度与露点温度
1 1
T
t > ts> tld t = ts= tld
t ts tld
s
图5-9 干湿球温度计
工程热力学 第十二章 湿空气
喷水加湿1－2
h1 (d2 d1)hl h2 h 0
d mv Mvnv 18.016 pv 0.622 pv
ma Mana 28.97 pa
p pv
0.622 ps p ps
kg（水蒸气）/kg（干空气）
§13-2 湿空气及其状态参数
d 0.622 ps p ps
在总压力p不变的情况下，一定的蒸汽分压力对
应着一定的含湿量。
在总压力p不变的情况下，相对湿度愈高，含湿
露点。
§13-4 湿空气的焓湿图
2、等焓线（等 h 线）
等 h 线是一组与横坐标轴成135°的直线群。 等 h 线亦可近似看成定湿球温度线（tw）
3、等温线（等 t 线）
h cp,at d (25011.86t)
h 25011.86t d t
可见在 h-d 图上，定t线的斜率为正，且 随t增大斜率增大。
也就是水蒸气的密度
v
1 vv
pv Rg ,vT
§13-2 湿空气及其状态参数
在一定温度下：
v
1 vv
pv Rg ,vT
湿空气中水蒸气的分压力愈大，其绝对 湿度愈大； 水蒸气的分压力不可能超过该温度下水 蒸气的饱和压力
pv ps
§13-2
湿空气及其状态参数
v
1 vv
pv Rg ,vT
水蒸气达到饱和时，湿空气具有该温度下最 大绝对湿度，这时的空气称为饱和空气。
§13-4 湿空气的焓湿图
4、等相对湿度线（等 ）
定 线是一组向上凸的曲线群。
＝100%饱和空气曲线把h-d 图分成
两部分，曲线以上为未饱和湿空气，曲线 以下无实际意义。
5、水蒸气分压力线
pv
h1 (d2 d1)hl h2 h 0
d mv Mvnv 18.016 pv 0.622 pv
ma Mana 28.97 pa
p pv
0.622 ps p ps
kg（水蒸气）/kg（干空气）
§13-2 湿空气及其状态参数
d 0.622 ps p ps
在总压力p不变的情况下，一定的蒸汽分压力对
应着一定的含湿量。
在总压力p不变的情况下，相对湿度愈高，含湿
露点。
§13-4 湿空气的焓湿图
2、等焓线（等 h 线）
等 h 线是一组与横坐标轴成135°的直线群。 等 h 线亦可近似看成定湿球温度线（tw）
3、等温线（等 t 线）
h cp,at d (25011.86t)
h 25011.86t d t
可见在 h-d 图上，定t线的斜率为正，且 随t增大斜率增大。
也就是水蒸气的密度
v
1 vv
pv Rg ,vT
§13-2 湿空气及其状态参数
在一定温度下：
v
1 vv
pv Rg ,vT
湿空气中水蒸气的分压力愈大，其绝对 湿度愈大； 水蒸气的分压力不可能超过该温度下水 蒸气的饱和压力
pv ps
§13-2
湿空气及其状态参数
v
1 vv
pv Rg ,vT
水蒸气达到饱和时，湿空气具有该温度下最 大绝对湿度，这时的空气称为饱和空气。
§13-4 湿空气的焓湿图
4、等相对湿度线（等 ）
定 线是一组向上凸的曲线群。
＝100%饱和空气曲线把h-d 图分成
两部分，曲线以上为未饱和湿空气，曲线 以下无实际意义。
5、水蒸气分压力线
pv
工程热力学-湿空气
Const 0
h h
t d
定相对湿度线
h
4、定相对湿度线
h h 1.005t d(25011.863t)
d 622 ps (t) pb ps (t)
是一组向上凸的线
饱和线上部是未饱和 线下部无意义
t 100%
d
水蒸气分压力线
5、水蒸气分压力线
d 0.622 pv pb pv
h1 d2 d1 h水 h2
h1 h2
t φ h d 0
h 1 2 1
d
定温加湿过程
实例：干蒸汽加湿器
对湿空气喷入少量水蒸气，温度虽略有升高，但 可近似认为不变，因此称为定温加湿过程。
q h1 d2 d1 h水 h2
q h2 h1 d2 d1 h水 h2 h1
h2
越干燥，吸水能力强
越湿润，吸水能力低
含湿量（比湿度）
湿空气的热力过程存在相变时，体积和质量等参数均随温度 和湿度的变化而变化，不方便计算 。
但湿空气中干空气的量不变，以此为计算基准较为方便
含湿量 比湿度
d mv ma
g水蒸气/kg干空气
pvV
d 1000 mv 1000 RvT 1000 pv 287 622 pv
ma p
Ra
p
湿空气的密度
1 0.001d
v
v 1 0.001d 1
湿度测量与湿球温度
1.绝热饱和温度法
T
1
1
2
d1
mf
s
2.干湿球温度法
球面上 蒸发热=对流热
tw绝热饱和温度
干球温度、湿球温度、露点温度
T
t
tw td
s
1
工程热力学第十章_湿空气
判别依据：湿空气中水蒸气的状态 未饱和湿空气－水蒸气的状态是过热状态 饱和湿空气－水蒸气的状态是饱和状态
一 概述
2 饱和湿空气和未饱和湿空气
p T
3
t
pv
1
2
3
1
pv
2
v
s
状态1为未饱和湿空气
状态2、3为饱和湿空气
二 湿空气的湿度
1 绝对湿度
1m3湿空气中所含水蒸气的质量。
在数值上绝对湿度等于水蒸气的密度，所以绝对
1 湿空气的焓
湿空气的焓等于干空气的焓与水蒸气的焓之和
H=Ha+Hv=maha+mvh
湿空气的比焓是指含有1kg干空气的湿空气的焓
值，
h
H ma
maha mvhv ma
ha
0.001dhv
基准是单位质量干空气，即等于1kg干空 气的焓和0.001dkg水蒸气的焓之总和
1 湿空气的焓
取0℃时干空气的焓值为零，则干空气的焓可按下 式计算：
ha＝cpt=1.004t kJ/kg（干空气）
由于压力不太高的情况下湿空气中的水蒸汽可看 作理想气体，故其焓值的近似计算式为：
hv＝2501＋1.86t kJ/kg （干空气）
因此
h=1.004t+0.001d(2501+1.86t) kJ/kg （干空气）
三 湿空气的焓、露点温度与湿球温度
2 露点温度
湿度也用符号v表示。
v
1 vv
pv RvT
注意
T一定条件下，绝对湿度仅取决于水蒸气的分压力pv。它反 映了湿空气中水蒸气的疏密程度，并不直接表示湿空气的吸
湿能力和干燥潮湿程度。
一 概述
2 饱和湿空气和未饱和湿空气
p T
3
t
pv
1
2
3
1
pv
2
v
s
状态1为未饱和湿空气
状态2、3为饱和湿空气
二 湿空气的湿度
1 绝对湿度
1m3湿空气中所含水蒸气的质量。
在数值上绝对湿度等于水蒸气的密度，所以绝对
1 湿空气的焓
湿空气的焓等于干空气的焓与水蒸气的焓之和
H=Ha+Hv=maha+mvh
湿空气的比焓是指含有1kg干空气的湿空气的焓
值，
h
H ma
maha mvhv ma
ha
0.001dhv
基准是单位质量干空气，即等于1kg干空 气的焓和0.001dkg水蒸气的焓之总和
1 湿空气的焓
取0℃时干空气的焓值为零，则干空气的焓可按下 式计算：
ha＝cpt=1.004t kJ/kg（干空气）
由于压力不太高的情况下湿空气中的水蒸汽可看 作理想气体，故其焓值的近似计算式为：
hv＝2501＋1.86t kJ/kg （干空气）
因此
h=1.004t+0.001d(2501+1.86t) kJ/kg （干空气）
三 湿空气的焓、露点温度与湿球温度
2 露点温度
湿度也用符号v表示。
v
1 vv
pv RvT
注意
T一定条件下，绝对湿度仅取决于水蒸气的分压力pv。它反 映了湿空气中水蒸气的疏密程度，并不直接表示湿空气的吸
湿能力和干燥潮湿程度。
湖南大学 工程热力学 第十三章 湿空气
= va (m /kg(a))
p = pa + pv
Ra T Rv V v= = (1 + va 0.001d ) ma p Ra Ra T = (1 + 0.001606d )(m3/kg(a)) p
可以看作是用总压力和含湿量计算所得的干空气的比容.
对饱和湿空气的容积为：
Ra T vs = (1 + 0.001606ds )(m3/kg(a)) p
二、定温(干球温度)线
根据 h = 1.01t + 0.001d (2501 + 1.85t ) 的关系式,可 以看出，当t为定值时,h与d成线性关系，其斜率
0.001(2501+1.85t ) 为正值并随t的升高而增大.
三、定相对湿度线
ps d = 622 B ps
等 线是一组上凸形的曲线. ＝０的定相对湿度线就 是干空气; 亦即纵坐标轴; ＝100％的定相对湿度线 是饱和空气线. 两线之间,为未饱和空气区域.
q = h2' h1 0
d =d2' d1 0
又称:析湿冷却
三、绝热加湿过程
在空气处理过程中，在绝热 h 情况下对空气加湿，称为绝 热加湿过程.是等焓过程. t1
t2
1
Φ1 Φ2
2 Φ=100%
在绝热加湿过程中对每 kg干 空气吸收的水蒸气为
d =d2 d1 0
d1 d2
第Ⅳ区域：△h＜0， △d＞0 ， 即减焓增湿过程，ε＜ 0 为负值。
d
利用h-d图分析各种过程
h
1
φ1
h1
2
h
cptwd2 103
t1 td
1
工程热力学第13章湿空气
本定律。
湿空气的流动规律可以通过实 验测定，也可以通过理论模型 进行预测。
湿空气的流动规律对于理解湿 空气的性质和行为非常重要， 对于工程应用中涉及湿空气流 动的设备和系统的设计和优化 也具有重要意义。
湿空气的流动阻力
01
湿空气的流动阻力主要包括摩擦阻力和局部阻力。
02
摩擦阻力是由于湿空气在管道或设备内流动时，与壁面摩擦产生的阻 力。
比焓的计算
比焓可以通过湿空气的压力、温度和相对湿度等状态参数计 算得出。在工程应用中，比焓是一个非常重要的参数，用于 计算湿空气的热能转换和传输过程中的热量交换量。
02
湿空气的焓湿图
焓湿图的绘制
确定湿空气的成分
包括水蒸气、干空气和可 能的其它气体。
计算各成分的焓
根据各成分的温度和压力， 计算其焓值。
绘制焓湿图
将各成分的焓值标在图上， 并连接各点形成等焓线。
焓湿图的应用
分析湿空气的热力过程
通过焓湿图可以分析湿空气在不同温度和压力 下的热力状态变化。
计算湿空气的参数
利用焓湿图可以方便地计算湿空气的参数，如 湿度、焓等。
确定湿空气的热力过程
通过焓湿图可以确定湿空气的热力过程，如加热、冷却、加湿、减湿等。
湿空气在空调系统中起着至关重 要的作用，它能够调节室内湿度
和温度，提供舒适的环境。
空调系统中的湿空气处理通常包 括除湿、加湿和通风等过程，以 满足室内湿度和空气质量的要求。
湿空气处理技术在节能和环保方 面也具有重要意义，例如采用热
回收技术、利用自然能源等。
工业过程的湿空气处理
在许多工业过程中，湿空气的处理是必不可少 的，如纺织、造纸、化工等。
湿空气的传热系数是指单位时间内、单位面积上传递的热量，与传热介质、 温度差、换热方式等因素有关。
湿空气的流动规律可以通过实 验测定，也可以通过理论模型 进行预测。
湿空气的流动规律对于理解湿 空气的性质和行为非常重要， 对于工程应用中涉及湿空气流 动的设备和系统的设计和优化 也具有重要意义。
湿空气的流动阻力
01
湿空气的流动阻力主要包括摩擦阻力和局部阻力。
02
摩擦阻力是由于湿空气在管道或设备内流动时，与壁面摩擦产生的阻 力。
比焓的计算
比焓可以通过湿空气的压力、温度和相对湿度等状态参数计 算得出。在工程应用中，比焓是一个非常重要的参数，用于 计算湿空气的热能转换和传输过程中的热量交换量。
02
湿空气的焓湿图
焓湿图的绘制
确定湿空气的成分
包括水蒸气、干空气和可 能的其它气体。
计算各成分的焓
根据各成分的温度和压力， 计算其焓值。
绘制焓湿图
将各成分的焓值标在图上， 并连接各点形成等焓线。
焓湿图的应用
分析湿空气的热力过程
通过焓湿图可以分析湿空气在不同温度和压力 下的热力状态变化。
计算湿空气的参数
利用焓湿图可以方便地计算湿空气的参数，如 湿度、焓等。
确定湿空气的热力过程
通过焓湿图可以确定湿空气的热力过程，如加热、冷却、加湿、减湿等。
湿空气在空调系统中起着至关重 要的作用，它能够调节室内湿度
和温度，提供舒适的环境。
空调系统中的湿空气处理通常包 括除湿、加湿和通风等过程，以 满足室内湿度和空气质量的要求。
湿空气处理技术在节能和环保方 面也具有重要意义，例如采用热
回收技术、利用自然能源等。
工业过程的湿空气处理
在许多工业过程中，湿空气的处理是必不可少 的，如纺织、造纸、化工等。
湿空气的传热系数是指单位时间内、单位面积上传递的热量，与传热介质、 温度差、换热方式等因素有关。
工程热力学与传热学12)_湿空气解读
和温度，用Tw 表
示。
绝热
四、湿空气的含湿量d
定义：1kg干空气所携带的水蒸气质量，称
“含湿量”
由分压力定律可知：理想
水蒸气的摩尔质量 =18.016×103kg/mol
气体混合物中各组元的摩 尔数之比，等于其分压力
之比
d
mv ma
M vnv M ana
kg kg (干空气）
干空气的摩尔质量 =28.97×103kg/mol
六、 冷却塔
利用蒸发冷却， 将热水降温，获 得工业用循环水。
图书例
温度、湿度与大气压强
物理学告诉我们：“大气压的变化跟天气有密切的关 系．一般地说，晴天的大气压比阴天高，冬天的大气压比夏 天高．”对这段叙述可归结为温度、湿度与大气压强的关系 问题．
我们通常所称的大气，就是包围在地球周围的整个空气 层．它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外，还含 有水汽和尘埃．我们把含水汽很少（即湿度小）的空气称 “干空气”，而把含水汽较多（即湿度大）的空气称“湿空 气”．不要以为“干”的东西一定比“湿”的东西轻．其实， 干空气的分子量是28.966，而水汽的分子量是18.016，故干 空气分子要比水汽分子重．在相同状况下，干空气的密度也 比水汽的密度大．水汽的密度仅为干空气密度的62％左右．
随t 增大斜率增大。
h cp,at d (hc cp,vt ) h d t hc cp,vt
湿空气
4、等相对湿度线（等 ）
• 定 线是一组向上凸的曲线群。
• 露点td 是湿空气冷却到＝100%时的温
度。因此含湿量 d 相同，状态不同的湿 空气具有相同的露点。
湿空气
5、水蒸气分压力线
由于地球上的大气总量是基本上恒定的．当一个地区 的气温增加时，往往伴随着另一个地区温度的降低，这 就为高温处的空气向低温处扩散带来了可能．而扩散的 结果常常是高温处的气压比低温处低．当我们生活的北 半球是接受太阳热量最多的盛夏时，南半球却是接受太 阳热量最少的严冬．这时，由于北半球的空气要向南半 球扩散而使北半球的气压较南半球要低．而由于大气总 量基本不变，则此时北半球的气压就低于标准大气压， 南半球的气压当然也就会高于标准大气压．同样，空气 的反方向扩散又会使北半球冬季的气压高于标准大气 压．因而，在北半球，冬季的大气压就会比夏季要 高．当然，大气压的变化是很复杂的，但对科普的说法 作上述解释还是可以的
示。
绝热
四、湿空气的含湿量d
定义：1kg干空气所携带的水蒸气质量，称
“含湿量”
由分压力定律可知：理想
水蒸气的摩尔质量 =18.016×103kg/mol
气体混合物中各组元的摩 尔数之比，等于其分压力
之比
d
mv ma
M vnv M ana
kg kg (干空气）
干空气的摩尔质量 =28.97×103kg/mol
六、 冷却塔
利用蒸发冷却， 将热水降温，获 得工业用循环水。
图书例
温度、湿度与大气压强
物理学告诉我们：“大气压的变化跟天气有密切的关 系．一般地说，晴天的大气压比阴天高，冬天的大气压比夏 天高．”对这段叙述可归结为温度、湿度与大气压强的关系 问题．
我们通常所称的大气，就是包围在地球周围的整个空气 层．它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外，还含 有水汽和尘埃．我们把含水汽很少（即湿度小）的空气称 “干空气”，而把含水汽较多（即湿度大）的空气称“湿空 气”．不要以为“干”的东西一定比“湿”的东西轻．其实， 干空气的分子量是28.966，而水汽的分子量是18.016，故干 空气分子要比水汽分子重．在相同状况下，干空气的密度也 比水汽的密度大．水汽的密度仅为干空气密度的62％左右．
随t 增大斜率增大。
h cp,at d (hc cp,vt ) h d t hc cp,vt
湿空气
4、等相对湿度线（等 ）
• 定 线是一组向上凸的曲线群。
• 露点td 是湿空气冷却到＝100%时的温
度。因此含湿量 d 相同，状态不同的湿 空气具有相同的露点。
湿空气
5、水蒸气分压力线
由于地球上的大气总量是基本上恒定的．当一个地区 的气温增加时，往往伴随着另一个地区温度的降低，这 就为高温处的空气向低温处扩散带来了可能．而扩散的 结果常常是高温处的气压比低温处低．当我们生活的北 半球是接受太阳热量最多的盛夏时，南半球却是接受太 阳热量最少的严冬．这时，由于北半球的空气要向南半 球扩散而使北半球的气压较南半球要低．而由于大气总 量基本不变，则此时北半球的气压就低于标准大气压， 南半球的气压当然也就会高于标准大气压．同样，空气 的反方向扩散又会使北半球冬季的气压高于标准大气 压．因而，在北半球，冬季的大气压就会比夏季要 高．当然，大气压的变化是很复杂的，但对科普的说法 作上述解释还是可以的
12工程热力学第十二章 湿空气
h3 h4 = q + 0.001( d 3 d 4 ) h v
式中: 为冷却介质带走的热量; 为凝结水的比焓. 式中:q为冷却介质带走的热量;hv为凝结水的比焓.
三,绝热加湿过程 在绝热的条件下, 湿空气吸收水分, 在绝热的条件下 , 湿空气吸收水分 , 其 含湿量增加的过程, 含湿量增加的过程 , 称为湿空气的绝热加湿 过程. 过程. 绝热加湿过程中, 绝热加湿过程中 , 单位质量干空气的湿 空气吸收的水分为 d2 - d1 , 湿空气的焓增为 水分带入的能量, 水分带入的能量,即 h2 h1 = 0.001( d 2 d 1 ) h v 式中: 为水的焓. 式中:hv为水的焓.因为水分带入湿空气中的能量0.001(d2-d1) hv 相比很小,可忽略不计, 与湿空气的焓h1,h2相比很小,可忽略不计,即
mv pv ρv = = V Rg, v T ρv = 相对湿度 ρs 说明了吸收水蒸气的能力. ↓→吸收水蒸气的能力 吸收水蒸气的能力↑ 说明了吸收水蒸气的能力. ↓→吸收水蒸气的能力↑,当 =
饱和湿空气) 吸收水蒸气的能力为零. 100% (饱和湿空气)→吸收水蒸气的能力为零. 由理想气体状态方程, 由理想气体状态方程,相对湿度可表示为 pv = ps 相对湿度的测量:毛发湿度计 相对湿度的测量: 干湿球温度计
1212-4
湿空气的热力过程
湿空气热力过程的分析,主要讨论湿空气的状态变化, 湿空气热力过程的分析,主要讨论湿空气的状态变化,及其与 外界的能量交换情况. 外界的能量交换情况. 一,加热过程 加热过程一般在定压条件下完成. 加热过程一般在定压条件下完成. 特征: 特征:湿空气T↑,d=const. 过程线沿定含湿量线向温度升高的方向进行, 过程线沿定含湿量线向温度升高的方向进行, 过程中, 过程中,h↑, ↑. 加热过程中,吸热量等于焓值的增加,即 加热过程中,吸热量等于焓值的增加,
《工程热力学》第十二章湿空气
v
v
A：由水与水蒸汽表、图确定：
v
V R T 1）未饱和湿空气：由空气温度t，湿空气水蒸
gv
汽分压力pv，查过热蒸汽表比体积v，得ρ v 的值
公式12-2
2）饱和湿空气：由空气温度t=ts，查饱和水 与饱和水蒸汽表得ρ ” ， ρ v = ρ ”
B：近似计算：根据理想气体状态方程式
Pv增加, ρ ”增大;Pv=Ps,饱和湿空气具该温 度下最大绝对湿度
v
s’
s”
露点温度：湿空气水蒸气分压力Pv对应的饱和温度
Td，为湿空气的露点温度，对应C点
4
12-2 绝对湿度、相对湿度、含湿量
一、绝对湿度ρ v
1、定义：每立方米湿空气含有的水蒸气质量
为绝对湿度，等于湿空气的温度与压力所 水蒸气分压力,Pa
确定状态下水蒸汽的密度ρ v，单位kg/m3
m p 2、确定方法
PvV RvT PAV RAT
mv Pv RA mA PA Rv
461.5kj/kg.k
中所含水蒸气质量
（g），称含湿量d， （g/kg干空气）
2、相关计算
以理想气体近似计算
d 622 pv 622 pv
pA
p pv
d 622 ps p ps
p pA pv
5、露点温度：湿空气水蒸气分压力Pw 对应的饱和温度Td，为湿空气的露 点温度
水蒸气分压力
3
未饱和湿空气：过热水蒸气与干空气组成的湿空气，A点 饱和湿空气：饱和水蒸气与干空气组成的湿空气，B、C点
P
T
Ps
0
Ps
B 吸湿达饱和
T
工程热力学-湿空气
第8章湿空气本章基本要求理解绝对湿度、相对湿度、含湿量、饱和度、湿空气密度、干球温度、湿球温度、露点温度和角系数等概念的定义式及物理意义。
熟练使用湿空气的焓湿图。
掌握湿空气的基本热力过程的计算和分析。
8.1 湿空气性质一、湿空气成分及压力湿空气=干空气+水蒸汽二、饱和空气与未饱和空气未饱和空气=干空气+过热水蒸汽饱和空气=干空气+饱和水蒸汽注意:由未饱和空气到饱和空气的途径：1．等压降温2．等温加压露点温度：维持水蒸汽含量不变，冷却使未饱和湿空气的温度降至水蒸汽的饱和状态,所对应的温度.三、湿空气的分子量及气体常数结论:湿空气的气体常数随水蒸汽分压力的提高而增大四、绝对湿度和相对湿度绝对湿度：每立方米湿空气中所含水蒸汽的质量。
相对湿度:湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度的比值，相对湿度反映湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度.思考：在某温度t下,值小,表示空气如何，吸湿能力如何；值大，示空气如何，吸湿能力如何。
相对湿度的范围:0<〈1。
应用理想气体状态方程，相对湿度又可表示为五、含温量（比湿度）由于湿空气中只有干空气的质量不会随湿空气的温度和湿度而改变。
定义：含湿量（或称比湿度)：在含有1kg干空气的湿空气中,所混有的水蒸气质量称为湿空气的）.g/kg（a）六、焓定义:1kg干空气的焓和0。
001dkg水蒸汽的焓的总和代入：g/kg（a)七、湿球温度用湿纱布包裹温度计的水银头部，由于空气是未饱和空气，湿球纱布上的水分将蒸发，水分蒸发所需的热量来自两部分：1．降低湿布上水分本身的温度而放出热量。
2．由于空气温度t高于湿纱布表面温度，通过对流换热空气将热量传给湿球. 当达到热湿平衡时,湿纱布上水分蒸发的热量全部来自空气的对流换热,纱布上水分温度不再降低，此时湿球温度计的读数就是湿球温度。
湿球加湿过程中的热平衡关系式：由于湿纱布上水分蒸发的数量只有几克，而湿球温度计的读数又较低，在一般的通风空调工程中可以忽略不计。
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kg m3
• 湿空气中水蒸气的分压力愈大，其绝 对湿度愈大；
• 湿空气中水蒸气的分压力不可能超过 该温度下水蒸气的饱和压力
pv ps
水蒸气达到饱和时，湿空气具有该温 度下的最大绝对湿度（此时空气为饱和 空气）
pv ps
v
s
ps Rg,vT
湿空气未达到饱和时，其中水蒸气的 分压力总小于饱和压力，水蒸气处于过 热状态（此时湿空气为未饱和空气）
kg kg (干空气）
干空气的摩尔质量 =28.97×103kg/mol
四、湿空气的含湿量d
定义：1kg干空气所携带的水蒸气质量，称
“含湿量”
由分压力定律可知：理想
水蒸气的摩尔质量 =18.016×103kg/mol
气体混合物中各组元的摩 尔数之比，等于其分压力
之比
d
mv ma
M vnv M ana
根据水蒸气的理想气体状态方程：
pv
RvT vv
பைடு நூலகம்
ps
RvT vs
和湿空气中水蒸气组元的状态方程：
mv pv V RvT
以及理想气体摩尔成分xv与分压力pv的关 系，相对湿度可以表示为：
pv vs v mv xv ps vv s ms xs
三、饱和蒸汽压、露点、绝热饱和温度
未饱和空气达到饱和有三种典型的途径：
湿空气
蒸 汽 分 压
二、 h-d 图的应用 根据2个独立的湿空气参数，可在图上
确定其它剩余的湿空气参数：
t tw pv d h td
第五节
湿空气过程及其应用
一、 等湿度加热（或冷却）过程
特征：d 0
q h2 h1
加热：1－2
例子？
t↑h↑ ↓, 吸湿能力增强
冷却：1－2`（t>td）
空
相对 湿空气
气
湿度
比体积
温
蒸
度
汽
分
压
焓
含湿量
1、等d 线是一组平行于纵坐标的直线群。
2、 等焓线（等 h 线） • 等 h 线是一组与横坐标轴成135°的直线
群。 • 等 h 线亦可看成为定湿球温度线（tw）
湿空气
焓 含湿量
3、等温线（等 t 线）
可见在 h-d 图上，定t 线的斜率为正，且 随t 增大斜率增大。
应当说，由于大气处于地球周围的一个开放空间，而不存在约束 其运动范围的具体疆界，这就使它跟处于密闭容器中的气体不 同．对一个盛有空气的密闭容器来说，只要容器中气体未达到饱和 状态，那么，当我们向容器中输入水汽的时候，气体的压强必然会 增加．而大气的情况则不然．当因自然因素或人为因素使某区域中 的大气湿度增大时，则该区域中的“湿空气”分子（包括空气分子 和水汽分子）必然要向周围地区扩散．其结果将导致该区域大气中 的“干空气”含量比周围地区小，而水汽含量又比周围地区大．所 以该区域的湿空气密度也就小于其它地区的干空气密度．这样，对 该区域的一个单位底面积的气柱而言，其重量也就小于其它干空气 地区同样的气柱这也就告诉我们，大气压随空气湿度的增大而减 小．就阴天与晴天而言，实际上也就是阴天的空气湿度比晴天要大， 因而阴天的大气压也就比晴天小．
t h , 吸湿能力减弱
冷却至凝结，t=td（与100%线相交），出现水
二、绝热加湿过程
• 喷水加湿1－2
h 0
d t
绝热加湿，增加含湿量，水分 蒸发。因与外界绝热，只能由 自身热量供给，故温度降低。
h1 (d2 d1 )hl h2
小而不计 小而不计
二、绝热加湿过程
• 喷水加湿1－2
h cp,at d (hc cp,vt )
h d
t
hc
cp,vt
空
湿空气
气
温
度
4、等相对湿度线（等 ）
• 定 线是一组向上凸的曲线群。
• 露点td 是湿空气冷却到＝100%时的温
度。因此含湿量 d 相同，状态不同的湿 空气具有相同的露点。
相对 湿空气
湿度
5、水蒸气分压力线
pd pv 0.622 d pv f (d )
h
maha mvhv ma
ha
dhv
经验公式：
h 1.005 d(2501 1.86) kJ kg(干空气）
六、湿空气的比体积
1 kg干空气与d kg的水蒸气组成的湿空
气，其比体积为：
v (1 d ) RgT m3 / kg(干空气) P
其中： Rg
287 461d wi Rg,i 1 d
当我们给盛有空气的密闭容器加热的时候，则其压强当然也会增 大．而对大气来说情况就不同了．当某一区域的大气温度因某种因 素而升高时，必将引起空气体积的膨胀，空气分子势必要向周围地 区扩散．温度高，气体分子固然会运动得快些，这将成为促进压强 增大的因素．但另一方面，随着温度的升高，气体分子便向周围扩 散，则该区域内的气体分子数就要减少，从而形成一个促使压强减 小的因素．而实际的情况乃是上述两种对立因素共同作用的结 果．至于这两种因素中哪个起主要作用，我们不妨来看一看大陆及 海洋上气压随气温变化的实际情况．我们说，夏季大陆上气温比海 洋上高，由于大陆上的空气向海洋上扩散，而使大陆上的气压比海 洋上低；冬季大陆气温比海洋上低，由于海洋上空气要向大陆上扩 散，又使大陆上气压比海洋上高．而由此可见，在温度变化和分子 扩散两个因素中，扩散起着主要的、决定性的作用．应当指出，这 里所说的扩散，是指空气的横向流动．因为由空气的纵向流动并不 能改变竖直气柱的重量（有的文献②把因温度而产生的气压变化说 成是空气沉浮的结果，这是不妥的），因而也就不能改变大气的压 强（对重力加速度g因高度变化而产生的影响完全可以忽略）．
和温度，称为露点
温度（简称露点），
用td 表示。
生活中的实例比比皆是
3、在绝热条件下向 湿空气加入水分， 尽其蒸发，也可使 空气达到饱和，如 图A－G。G点为 绝热饱和状态，相 应的温度为绝热饱
和温度，用Tw 表
示。
绝热 s
四、湿空气的含湿量d
由于在干燥、吸湿等过程中，载热/湿介质 为干空气（近似），因此，湿空气的一些状态 参数都是以单位质量的干空气为基准的。
三、冷却除湿过程
湿空气被冷却 到露点温度，空气 为饱和状态，继续 冷却时将有水蒸气 凝结析出，达到对 湿空气除湿的目的， 如图1-A-2
滚筒洗 衣机例
四、绝热混合过程
h3 h1 h2 h3 d3 d1 d2 d 3
终态3在初态1 与2的连线上
五、 烘干过程
未饱和空气流经湿物料，吸收其水分；为提高吸湿 能力，需先加热湿空气。（加热+吸湿），图书例
定义：1kg干空气所携带的水蒸气质量，称 “含湿量”
d mv ma
kg kg (干空气）
四、湿空气的含湿量d
定义：1kg干空气所携带的水蒸气质量，称
“含湿量”
由分压力定律可知：理想
水蒸气的摩尔质量 =18.016×103kg/mol
气体混合物中各组元的摩 尔数之比，等于其分压力
之比
d
mv ma
M vnv M ana
其中： tw 湿球温度 ds 湿球温度下的饱和含湿量
tw 湿球温度下的汽化潜热
在温度计读出干/湿球温度计的温差后， 就可由表格查到对应t的相对湿度值。
第四节
湿空气的焓湿图
一、湿空气的焓湿图（h-d图） h-d 图由下列五种线族组成： ＝100% 饱和空气曲线把 h-d 图分成两部
分，曲线以上为未饱和湿空气，曲线以 下无实际意义。
什么叫：未饱和空气、饱和空气？
由理想气体分压力定律 1801，道尔顿定律
混合气体总压力 p pi (各组分分压力之和 )
p pa pv
湿空气 总压力
干空气 分压力
水蒸气 分压力
如果是环境大气，则为大气压pb
——未饱和空气，指所含的水蒸气处于过热 状态；饱和空气则指其中水蒸气处于饱和。
• 下标约定：
pv ps
v s
二、相对湿度
湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气
的绝对湿度之比——称为相对湿度
v s
湿空气的绝对湿度 饱和空气的绝对湿度
二、相对湿度
湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气
的分压力之比——称为相对湿度
或表示为——
pv
ps
水蒸气的分压力 水蒸气饱和压力
• 的变化范围为 0～1（0%～100%，对
kg kg (干空气）
干空气的摩尔质量 =28.97×103kg/mol
d Mv pv 0.622 pv 0.622 pv 0.622 ps
M a pa
pa
p pv
p ps
四、湿空气的含湿量d
在干燥、吸湿等过程中，载热/湿介质是干空气，湿空 气的一些状态参数都是以单位质量干空气为基准的。
详见算例p345,13-1,-2
第三节
相对湿度测定
测量湿 空气真 实温度
◆如果湿空气未饱和，则湿纱布中的水分吸热、 汽化，向空气扩散，同时空气也向湿纱布传热， 达到热平衡。
◆湿空气的含湿量d越小，汽化越快，吸热越多， 湿球温度越低，干湿球温度计的温差越大。
d 1.005(tw t ) ds tw 1.86(t tw ) tw
我们知道，气体分子的“碰撞”是产生气体压强的根本原因．因 而对大气压随空气湿度而变化的问题，我们也可以由此作出解释， 根据气体分子运动的基本理论，气体分子的平均速率：
则气体分子的平均动量（仅考虑其大小）
由此可见，平均质量大的气体分子，其平均动量也大 （有的文献①中所言：“干空气的平均速度也大于湿空 气”，是不正确的）．而对相同状况下的干空气与湿空 气来说，由于干空气中的气体分子密度及分子的平均质 量都比湿空气要大，且干空气分子的平均动量也比湿空 气大，因而湿度小的干空气压强也就比湿度大的湿空气 大．