湿空气焓湿图及应用

GA hA GB hB Gc hC 能量平衡：
GAd A GB dB Gc dC 湿量平衡：
联解上面的方程式可得：
hB hC GA GB hC hA
d B dC GA GB dC d A
综合以上两式可得 GA hB hC d B d C GB hC hA dC d A hB hC h hA C 即可以推出 d B dC dC d A
压缩机 注：单向阀具有单
向导通、反向 空调器室外机组 截止的作用
冷暖空调的制热原理
过热蒸气经过四通阀的换向作用 制热工作时，压缩机将制冷剂 液体制冷剂在蒸发器中吸热蒸发， 蒸气在冷凝器中放热冷凝，由风 冷凝后的制冷剂经单向阀、干燥 蒸发后的气体经四通阀返回到压 直接进入室内，原蒸发器变为冷 压缩成过热蒸气 扇将冷凝器周围的热气吹向室内 其周围的冷空气由风扇吹出 过滤器、毛细管到达室外蒸发器 缩机中，如此往复维持制热循环 凝器 4
1.2 焓湿图的应用
一、 湿空气焓湿图（psychrometric chart) (
hd
焓-含湿量图上有下述图线
①等含湿量线（isohume ）为一组垂直线。 ②等焓线（isoenthalpy）一组与垂直线成135°的直线。 ③等温线（isotherm ）当温度为定值时，焓h和含湿量 d之间保存线性关系，故定温线为一组直线，但不同温度 的定温线其斜率不同。 ④等相对湿度线。一组曲线 ⑤含湿量与水蒸气分压力的换算关系线，即pv＝f(d)线。 该线给出了pv与d的对应数值。
吸收式制冷
特定空间冷热负荷及送风量确定与计算 空气的处理方法与装置的选择 空调系统形式的确定与设计 气流组织设计与风口选择 空调水系统
空调冷热源
第一 湿空气的
章 及焓湿图
物理性质
的应用
Content
【知识点】湿空气的物理性质；湿空气焓湿 图的使用方法及空气参数, 热湿比的概念及 应用；两种不同状态空气混合点的确定方法
空气调节的任务(AC Tasks)
1 2 空气调节定义：使房间或封闭空间的空气温度、 湿度、洁净度和气流速度等参数，达到给定要求 的技术。 任务：保证某一特定空间的空气参数达到所要求 的状态。 某一特定空间指房间、厂房、剧院、手术室、 汽车、火车、飞机等。 空气参数指空气的温度、相对湿度、空气流速、 气压、噪声、洁净度等。 所要求的状态分为舒适性要求的状态、工艺性 要求的状态两类。
dE dA d
（5）等温加湿过程（ isothermal humiditication ） 如图中A→G过程。这也是一个典型的状态变化过程，是通过 向空气喷蒸汽而实现的。空气中增加水蒸气后，其焓和含湿量都 将增加，焓的增加值为加入蒸汽的全热量，即 h d h q 式中 d —— 每kg干空气增加的含湿量 [kJ/kg(d· a)]； hq —— 水蒸气的焓，其值为hq 2500 1.84tq [kJ/kg]。 此过程的 值为 h d hq hq 2500 1.84t q
如果用水温低于空气露点温度的水处理，也能实现此过程。
• 喷水室可以实现七种空气状态的变化过程： •升温加湿、等温加湿、降温升焓、绝热加湿、 •减焓加湿、等湿冷却、减湿冷却。 •表冷器只能实现三种： 等湿加热、等湿冷却、减湿冷却。
2 、 两种不同状态空气的混合 不同状态的空气互相混合，在空调过程中是最基本、 最节能的处理过程，主要是从节省冷量或热量的角度考虑， 以提高空调系统的经济性。例如，在空调一次（或二次）回 风系统中，经常遇到两种不同状态空气的混合情况，新回风 的混合，冷热风的混合，干湿风的混合等等。当然，前提应 满足新鲜空气的需要量。 （1）混合空气状态点的确定 在混合过程中，如与外界没有热、湿交换，根据质量平衡、 热量平衡和湿量平衡可以列出下列的方程式。 质量平衡： GC GA GB
d d
如果喷入蒸汽温度为100℃左右，则 线近似平行，故为等温加湿过程。

≈ 2690，该过程线与等温
（6）减湿冷却（或冷却干燥）过程（ dehumidifying cooling ） 如果用表面冷却器处理空气，当冷却器的表面温度低于空 气的露点温度时，空气中的水蒸气将凝结为水，从而使空气减 湿（或谓干燥），空气的变化过程为减湿冷却过程或冷却干燥 过程，此过程线如图A→D，因为空气焓值及含湿量均减少， h hA h 为： 故热湿比 G 0 d G d A d
（几何法和公式法）。
【学习目标】了解湿空气的物理性质；掌握湿空
气焓湿图的使用方法及空气参数空气焓湿图确定 方法；掌握热湿比的概念及应用；掌握两种不同
状态空气混合点的确定方法（几何法和公式法）。
1.1
湿空气的物理性质
1.2
焓湿图的应用
1.1 湿空气的物理性质
一、 湿空气组成及主要参数
1、什么是湿空气？ 大气＝干空气＋水蒸气 2、常温常压下湿空气可看作是理想气体 ，水蒸气是过 热状态，分子无体积，分子间无内聚力，PV=nRT。 3、大气压力
特定空间
滤器
贯流风扇 蒸发器 四通阀 冷凝器
轴流风扇
制冷剂气体经四通阀回到压缩机 轴流风扇将冷凝器周围的冷风 液体制冷剂在蒸发器中吸热蒸发 冷凝后的制冷剂液体经单向阀、 制冷剂蒸气在冷凝器中由风扇 制冷剂蒸气经电磁四通换 蒸气从压缩机排气口排出，然 制冷工作 时，压缩机将制冷剂 中，如此往复维持制冷循环 吹出，送到室内 为气体，使周围空气温度降低 干燥过滤器、毛细管进入蒸发器 进行冷却，风扇吹出热风 向阀换向后进入冷凝器 空调器室内机组 后进入电磁四通换向阀 压缩成过热蒸气 3
二、 湿空气焓湿图应用
1、 空气状态变化过程在图上的表示 利用 h d 不仅能够确定空气的状态和状态参数，而且 可以表示空气的状态变化，各种变化过程的方向和特征 可用角系数 来表示，下面介绍几种典型的过程。 （1）等湿（干式）加热过程（ sensible heating ） 空气调节中常用表面式空气加热器（或电加热器）来处 理空气。当空气通过加热器时获得了热量，提高了温度， 但含湿量并没变化。因此，空气状态变化是等湿增焓升 dA dB 温过程，过程线为A→B。在状态变化过程 ， h B ＞ hA ，故其热湿比 为：
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热工分区
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h hB hA hB hA d d B d A 0
（2）等湿（干式）冷却过程（sensible cooling） 如果用表面式冷却器处理空气，且其表面温度比空气露点温度 高，则空气将在含湿量不变的情况下冷却，其焓值必相应减少。 因此，空气状态为等湿、减焓，降温过程，如图中A→C由 于 d A d C，h C ＜ hA，故其热湿比 为： h h h h
B=101325Pa=1.01325Bar ,饱和水蒸气分压力一般为 1000～2000Pa。
4、湿空气的主要参数
1)湿空气的压力B 湿空气的压力即大气压力，B＝Pg＋Pq(Pa) 2）水蒸气分压力(partial pressure of water) • 水蒸气分压力即湿空气中水蒸气的分压力，是指湿空气 中的水蒸气单独占有湿空气的体积，并具有与湿空气相同温 度时所具有的压力。根据气体分子运动论的学说，气体分子 越多，撞击容器壁面的机会越多，表现出的压力也就越大。 因而，水蒸气分压力的大小也就反映了水蒸气含量的多少。 3)湿空气的密度 ρ ＝ρ g＋ρ q＝Pg/RT＋Pq/RT＝0.003484B/T-0.00132Pq/T 一般取ρ =1.2kg/m3 4)湿空气的含湿量d (humidity ratio/moisture) • 湿空气中的水蒸气密度与干空气密度之比称为湿空气的含湿 q Rq Pg Pq Pq 量。 d 0.622 0.622 g Rg Pq Pg B Pq
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《热工设计规范》中的热工分区
•
居住建筑热工分区
采暖度日数 heating degree day based on 18℃ 一年中，当某天室外日平均温度低于18℃时，将该日平均温度与 18℃的差值乘以1d，并将此乘积累加，得到一年的采暖度日数。 空调度日数 cooling degree day based on 26℃ 一年中，当某天室外日平均温度高于26℃时，将该日平均温度与 26℃的差值乘以1d，并将此乘积累加，得到一年的空调度日数。

C
A
dC dA

C
A
0

（3）绝热（等焓）减湿过程（adiabatic dehumidification ） 用固体吸湿剂（例如硅胶）处理空气时，水蒸气被吸附，空气 的含湿量降低，空气失去潜热，而得到水蒸气凝结时放出的汽化 热使温度增高，但焓值基本没变，只是略微减少了凝结水带走的 液体热，空气近似按等焓减湿升温过程变化。如图中A→E所示， hD hA 0 其 值为
A C 显然，在 h d 图中 B 是直线BC的斜率，而 C dC d A d B dC 是直线CA的斜率。 两斜率相等，因此两直线互相平行。又因为C为公共点，因而 A、B、C必然在同一条直线上。 根据三角形相似原理和平行切割定理，即可以确定比例关系： GA hB hC d B dC BC GB hC hA dC d A CA
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《暖通空调》《建筑热能通风空调》《制冷学报》
《ASHRAE Journal》《Heating/Piping/Air Conditioning》 《ASHRAE Transaction》 《Building & Environment》