第八章 湿空气的状态参数与焓湿图的应用

0.2095 0.7809
0.0093
0 .0 0 0 3 1 .0 0 0
组成气体的 部分分子量
6.704 21.878
0.371
0 .0 1 3 2 8 .9 6 6
a
6
大气压力 -------地球单位表面上所受的大气的压力。
大气压力与海拔高 度的关系。
标准大气压
--------1954年第十 届国际计量大会决议 声明，规定标准大气 压值101.325kPa 。
第八章 湿空气
a
1
本章内容
8.1 湿空气的性质 8.2 湿空气的焓湿图 8.3 湿空气的基本热力过程
a
2
8.1 湿空气的性质
组成：
湿空气
干空气 水蒸气
a
3
一、 湿空气的成分及压力
湿空气：含有水蒸气的空气。
干空气：完全不含水蒸气的空气。
在干燥、空气调节以及精密仪表和电绝缘的防潮 等对空气中的水蒸气特殊敏感的领域，则必须考虑 空气中水蒸气的影响。
R g ,a T
0.622 ps 0 .6 2 2 p v
pps
p
kg水蒸气/kg干空气 kg/kgDA
讨论： a）当p一定时， d pv
b) p、 一定，t ps d 升温吸湿原理
a
15
六、饱和度
622 pv
D d B pv B ps
ds 622 ps
B pv
B ps
饱和度D略小于相对湿度 ，即D≤ ，如 ppv pps ，则 D 。
d —含湿量，单位为 g/kg(a)
h v —1kg水蒸气的焓，单位为kJ/kg(v)
a
18
工程上取0℃的干空气和0℃的饱和水 的焓值为0，则空气的焓为：
ha cp,at 1.01t 式中cp,a 1.01kJ /(kg K ) — 干空气的比定压热容； t —空气的温度 hv r cp.vt 25011.84t r 2501kJ / kg水 — 0℃时水的汽化潜热 cp.q 1.85kJ /(kg K ) — 水蒸气的比定压热容 湿空气的焓值为h 1.01t 0.001d (25011.85t)
pp p
a
v
Bp p
a
v
a
7
二、 未饱和湿空气与饱和湿空气
湿空气中的水蒸气未饱和，处于过 未饱和湿空气： 热状态，湿空气还能吸收水份。
pv ps(t)
饱和湿空气： 湿空气中的水蒸气已饱和，不能再
吸收水份。 pv ps(t)
a
8
从未饱和到饱和的途径
1、 T 加水蒸气 pv
2、 pv ，
3、 pv 不变，T
a
16
七、 湿空气比体积与密度
湿空气的比体积:1kg干空气和0.001dkg水蒸气所占据的体
积。
v
V ma
va
paV maRaT
pvV mvRvT
pV (maRa mvRv )T
V
maRa
mv Rv
T
p
v
V ma
Ra
0.001d
Rv Ra
T p
RaT p
1 0.001606d
10.00d1
三、绝热加湿过程
向空气中喷水，汽化潜热 来自空气本身，t
h 2 h 1 d 2 d 1 h w h 1
d at
蒸发冷却过程
0
43
四、绝热减湿过程
d1
d2
h1
h2
t1
固体吸
d2-d1 h水t2
h
湿剂
h1 h2 h h1h2 0
d d1d2
a
1 2 1
d 44
五、等温加湿过程
d1
d2
h1
h2
t1
蒸气
d2-d1 hVt2
h
d h d dvh hv251 0 .81 tv 5
当水蒸气温度1为00℃
25011.85tv 2690
与等温线近似平行
a
h2 h1
1
2
1
d 45
六、绝热混合过程
d1
质量平衡
ma1
md3a3
ma1ma2ma3 m a1d1m a2d2m a3d3
d2 ma2 能量平衡 m a1h1m a2h2m a3h3
又称角系数：表示了湿空气a 变化过程方向与特征 34
焓湿图的结构
8、热湿比 h
已知初态1 ε=4000
过程斜率已知
可确定终态
h
2
1
t
100%
p
4000
v
ε
a
d35
h-d图四个区域的特征
a
36
h-d图中不同象限内湿空气状态变化过程的特征
象限
状态参数变化趋势
热湿比 id t
Ⅰ
ε>0 ＋ ＋ ±
过程特征
va
17
八、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。 湿空气的比焓是以1kg干空气为基准，也就是
（1+0.001d）kg湿空气的焓，用h表示。
hha0.00d1 vh kJ/kg(a)
h—含有1kg干空气的空气的焓，单位为kJ/kg(a)
h a —1kg干空气的焓，单位为 kJ/kg(a)
的绝对湿度 达到最大值
不常用
s
ps R vT
a
13
2、相对湿度
—湿空气中水蒸气含量与同温度下最大可能含量之比。
（1）
pv ps
（2） 0 1
v s
pv ps
v
1 vv
pv RgvT
s
1 vs
ps RgsT
=0 干空气
吸湿
0 < < 1 未饱和湿空气 能力
=1 饱和湿空气
下降
注：当t > ts（p），如在1atm时，t > 100 ℃时，
湿空气中水蒸气的分压力很低，可视水蒸气为理
想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合气 体。
a
4
物理模型：
干空气：理想气体 水蒸气：近视作为理想气体
PVmRT 干空气
a
aa
PvVmvRvT 水蒸气
a
5
成分
O2
N2
Ar
CO2
干空气的组成表
分子量 32.000 28.016 39.944
44.01
容积成分 （摩尔成分）
由于水蒸汽的最大压力（饱和压力）ps > p，故
pv,max pps
pv pv
此时
a
pv,max p
14
五、含湿量（比湿度）
——1 kg干空气中所含水蒸气的质量
p vV
d
mv ma
d vV aV
v a
R g ,v T p aV
0 .6 2 2 p v 0.622 pv
pa
p pv
a
19
九、绝热饱和温度与湿球温度
1、绝热饱和温度（热力学湿球温度）
理论上
绝热饱和温度是在定 压绝热条件下，空气与水 直接接触达到稳定热湿平 衡时的绝热饱和温度，也 称热力学湿球温度。
模型特点： 1 定压，绝热 2 接触时间无限长
a
20
P
t1, d1
h1,φ1 t2
P
t2, d2
h2，
φ2
质量平衡 能量平衡
湿球温度的概念在空气a调节中
干湿球温度计
至关重要 23
当湿空气未饱和时，其相对湿度愈小，湿球温
度计上纱布中水分蒸发愈快，需要的汽化潜热愈 多，湿球温度愈低，干、湿球温度差就愈大；反 之，湿空气的相对湿度越大，干、湿球温度之差 就愈小；当湿空气的相对湿度等于1时，湿空气 为饱和湿空气，干球温度与湿球温度相等。
此时等φ线就是等d 线，所以各等φ线与t = 99.63℃的等温线 相交后，向上折与等d 线重合。
a
30
焓湿图的结构
5、p v 线 h
d
h
d 0.622 pv pb pv
0 .6 2 2 p v
pb
a
t
100%
pv
d d31
焓湿图的结构
6、露点td
h
pv下的饱和
h
湿空气 1
td
a
t
一、单纯加热或冷却过程
d不变 h
1
2
q 加热 h 1 放热 h 1
2 qh2h1
2’qh1h2'
a
2 2
1
1
2'
2’ 1
d 41
二、冷却去湿过程
d1 h1
d2 h2
q d1-d2 h水
h
q h 1 h 4 d 1 d 2 h w h 1 h 2
1 2
2
1 2'
1
a
d 42
增焓、增湿
Ⅱ
ε<0 ＋ － ＋ 增焓，减湿，升温
Ⅲ
ε>0 － － ±
减焓，减湿
Ⅳ
ε<0 － ＋ － 减焓，增湿，降温
a
37
注意：
不同的B有不同的h-d图
a
38
h-d图应用:
根据两个独立参数在焓湿图确定空气的状态点，并查出其
它参数。
例1 已知湿空气参数
p 1 0 .1 M P a ,t1 2 0 o C ,1 6 5 %
100%
pv
d d32
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
a
t
100%