化工原理111 湿空气的性质及湿度图

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7、露点 td
饱和湿度 H s,td ：与不饱和空气等湿冷却到饱和状
态时的温度相应的湿度
pv ? ps,td H ? H s,td
? s,td ? 100%
H s,td
?
0.622 ps,td p总 ? ps,td
ps,td
?
H s,td p总 0.622 ? H s,td
?
Hp总 0.622 ? H
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湿度图的应用 1）由测出的参数确定湿空气的状态 a）水与空气系统，已知 t和tw，确定该 空气的状态点 A(t,H) b）水与空气系统中，已知 t和td，求原始状态点 A(t,H) c）水与空气系统中，已知 t和φ，求原始状态点 A位置 2）已知湿空气某两个可确定状态的独立变量，求该 湿空气的其他参数和性质
I g ? cgt
I v ? r0 ? cv t
r0＝2490 kJ/kg
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5、干球温度 t 和湿球温度 tw （1）干球温度 t 用普通温度计测得的 湿空气的真实温度 （2）湿球温度 tw 湿球温度计在温度为 t，湿度为 H的不饱和空气 流中，达到平衡或稳定时所显示的温度
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tw
空气
传热
t, H
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cH (t ? tas ) ? (Has ? H )ras
tas
?
t
?
ras cH
( H as
?
H)
tas=f(t,H) 是湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达 到的极限冷却温度
tas是湿空气的性质，与水的状态无关
对于空气 ~水系统，
cH
?
?
kH
? tas ? tw
注意：绝热饱和温度与湿球温度的区别和联系！
? S(t ? tw ) ? kH S(Hs,tw ? H )rtw
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tw
?
t
?
kH rtw
?
( H s,tw
?
H)
tw ? f ?t, H ?，
而与水的初始状态无关
k H、? 主要与空气流速有关，但 无关。
?
k H 却几乎与流速
对空气 ? 水系统，当被测气体温度不太高、流速
?
>5m/s 时， ? 1.09kJ/(kg ?K) kH
11.1 湿空气的性质及湿度图
11.1.1 湿空气的性质
浓度、比热、比容（密度）、焓、温度等 湿空气：含有湿分的空气，是常用的干燥介质，且
一般情况下可视为理想气体 干燥过程中，干空气的质量不变，故干燥计算以 1kg 干空气为基准（干基）
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1、湿空气中水蒸气含量的表示方法 （1）湿度（ humidity）（湿含量或绝对湿度 ）
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 v ? nv ?18 ? 0.622 Y M g ng 29
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视为理想气体，则：
p H ? 0.622
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
cH ? 1.01 ? 1.88H
cH ? f ?H ?
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4、湿空气的焓 I
kJ/kg 干气
湿空气中 1 kg绝干空气的焓与相应 Hkg 水汽的焓之和
? ? I ? I g ? HI v ? cg ? Hcv t ? Hr0
? ?1.01 ? 1.88 H ?t ? 2490 H
通常规定， 0℃时绝干空气及液态水的焓为零
V T 1.0133 ? 105
??
22.4 273
P
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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·℃)
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6、绝热饱和温度 tas
H as , tas , I
绝热饱 和状态
绝热情况下，空气与大量水经过无限 长时间接触后，空气温度与水温相等， 该温度为湿空气的绝热饱和温度tas
水与空气接触时，汽化进入空气
H,t, I 空气绝热增湿塔
空气源自文库温将显热传给水，水汽化后 又将潜热带回空气，过程中空气温 度逐渐下降，湿度增加，最终空气 饱和，此为绝热增湿过程（绝热冷 却过程）。
?H
?
1kg 干空气的体积 ? Hkg 水气体积 1kg 干空气
? ?? 1 ? H ??? 22.4 ? 273 ? t ? 1.0133? 105
? 29 18 ?
273
p总
? ?0.772 ? 1.244H ?? 273 ? t ? 1.0133? 105
273
p总
V ? nRT P
V ? T ? P0 V0 P T0
t, H
传质
tt HW
w
湿球温度计
开始时，干湿球温度相等 湿球纱布表面 空气湿度HW大
水分汽化，温度降低
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
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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(H s,tw ? H ) 绝热稳定，达湿球温度时 Q ? Nrtw
饱和湿度
Hs
?
0.622
ps p总 ?
ps
HS ? f ( p总,t)
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（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
饱和蒸汽压 ps之比
? ? p ? 100%
ps
H ? 0.622p ? 0.622?ps p总 ? p p总 ? ?ps
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对水蒸气－空气系统， t，tw，tas，td 之间的关系为：
不饱和空气： t >tas (或tw)>td 饱和空气： t =tas (或tw)=td
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11.1.2 湿空气的H-I 图
等I线群（0~680）
等t线群（0~250）
等φ线群 （5%~100% ）
蒸 汽 分 压 线 群
等H线群（0~0.2）
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A
t tw
A td
t td
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A ?%
相对湿度代表湿空气的不饱和程度 φ=0，绝对干燥空气，吸纳水汽能力最强 φ=1，湿空气达到饱和，不能作为干燥介质 0<φ<1，湿空气未达到饱和 φ愈低，表明该空气吸湿能力越大。 高温干燥原理： H一定， T↑， ps↑，而 p不变→ φ↓
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2、比体积（湿容积） vH
m3湿空气 ?kg干空气
湿空气中， 1kg绝干空气体积和相应 Hkg 水汽体积之和