焓湿图的应用实例

E
h
d
(4)等温加湿过程
简称等温过程 特点 空气的温度不变，含湿量增加，在焓湿 图上用接近水平的直线A-F表示。 工程上把对空气进行喷蒸汽加湿处理的过程视 为等温加湿过程。 该过程的加热量为 B E F Q = qm(hF － hA) kW t A 该过程的加湿量为 100% D W = qm(dF － dA) g/s C
C C
h
d
① 加热过程
②
A→B 冷却过程 A→C
干冷过程 A→C 湿冷过程 A→C″ ③ 等焓过程 等焓加湿过程 A→D 等焓减湿过程 A→E
④ 等温过程
A→ F
【例1-5】 考察一个等湿降温过程，设空气初状态的干球 温度为33℃，含湿量为14g/kg干。 查焓湿图，求当空气终状态的干球温度分别为 33℃、28℃、21℃和19.4℃时，相应的湿球 温度、露点温度、相对湿度和焓。
【例1-6】 要使初状态干球温度t=33℃,湿球温度tS=23.3℃， 流量 =10000m3/hq 的空气通过空气处理装置后， v 降温到开始结露， 问需要多少制冷量？ 【解】 • 分析 由于空气降温减焓放出的热量，就是空气 处理装置需要吸收的热量，也即所要求的制冷 量，因此本题实质上是求空气经处理装置处理 前后的焓值变化引起的热量变化。 1)根据已知条件查焓湿图得 初状态h1＝69kJ/kg干，终状态h2＝55kJ/kg干
图1－5 已知干球温度和相对湿度 求其他参数
25.50×102Pa
42.2×102Pa
16.15g/kg干
5)找到30℃等温线与 饱和线的交点D，D点 的水蒸气分压力即为 A点的饱和水蒸气分 压力，其值为 42.2×102Pa。
30℃
23.9℃ 21.8℃ 71kJ/kgg
图1－5 已知干球温度和相对湿度 求其他参数
B A
100%
C C
d
空气通过制冷装置的蒸发器或空调设备的表冷 器、冷却盘管时，有结露现象发生以及与温度 低于tl的水进行热湿交换时的状态变化过程均 为湿冷过程。 湿冷过程是夏季空调中最常用的空气热湿处理 过程。在此过程中，空气放出的热量也即处理 空气所需要的冷量(又称为制冷量)为
Q = qm (hA -hC) kW
25.50×102Pa
3)过A点作等湿球温度 线(其实就是等焓线 并以虚线表示)，与 饱和线相交于B点。
由于饱和线上的干球 温度与湿球温度相同， 故B点的干球温度也 就是B点的湿球温度, 也即A点的湿球温度 为23.9℃。
16.15g/kg干
30℃
23.9℃ 71kJ/kg干
图1-5 已知干球温度和相对湿度 求其他参数
25.50×102Pa
【解】
1)在焓湿图上找到30℃等 温线与60%等相对湿度线 的交点A。
16.15g/kg干
30℃
2)由过A点的45°斜线查得 其焓为71kJ/kg干，过A点 的垂直线查得其含湿量 为16.15g/kg干，水蒸气 分压力为25.50×102Pa。
71kJ/kgg
图1－5 已知干球温度和相对湿度 求其他参数
W qm (d1 d 2） qv (d1 d 2 ) 3600 10000 1.2 (14 8.2) 3600 19.33 g / s 69.6kg / h
例1-7与例1-6的比较
• 同样是把空气从33℃冷却降温到19.4℃，两 者需要的能量却相差一倍，原因在于例1－7 的空气处理过程中，有大量的水蒸气从空气 中凝结出来，需要额外消耗大量的冷量来 “吸收”水蒸气凝结时所放出的凝结潜热。 • 由此可见，在进行空气处理时，使空气降温 去湿所消耗的冷量要比仅使空气降温需要的 冷量大得多。
B′
59kJ/kg干
h = 5 9 k J / k g
2.表示空气的状态变化过程
空调的一个基本任务就是对空气进行这样和那 样的“加工”，例如将冬季的室外冷空气加热； 将夏季的室外热空气冷却；对空气进行除湿或 加湿等，这些对空气的加工过程统称为“热湿 处理”。
热湿处理过程中空气的状态要发生变化，因为 空气的每个状态在焓湿图上都可以用一个点来 表示，而连续的点就是线，因此空气状态变化 的情况可以在焓湿图上用线条表示出来。
焓湿图的应用
1.确定空气状态及查找参数
根据任意两个独立的空气状态参数，就可以在 焓湿图上找到相应的状态点，并可判断出空气 是处于什么状态，还可查找出其他的状态参数。 【例1-2】 已知某日气象台预报的天气温度是30℃，相对 湿度是60%。 1）在焓湿图中标出相应状态点。 2）查出该状态空气的其余参数。 3）画出过此状态点的等湿球温度线和等露 点温度线。
湿冷过程凝结出的水蒸气量为
W = qm(dA- dC)
g/s
(3)等焓过程
凡是空气在状态变化过程中焓保持不变的过程 统称为等焓过程或绝热过程。 按空气在等焓变化过程中含湿量是增加还是减 少，等焓过程又分为等焓加湿过程和等焓减湿 过程两种。
1)等焓加湿过程
特点 焓不变(Δh＝0)， 含湿量增加(Δd＞0)。 又称为绝热加湿过程。 在焓湿图上 用45°的直线A－D表示。
1)干冷过程
即等湿冷却过程或称等含湿量冷却过程。 特点 空气的含湿量保持不变(dc=dA，即Δd＝ 0)，但温度降低(不低于露点温度)，焓减小 (hc＜hA，即Δh＜0)。 在焓湿图上用垂直向下的直线A－C表示。 空气状态变化的热湿比值为
h h 3 0 d 10
hB=59kJ/kg干
tB = 28℃ φB = 51% dB = 12g/kg干
(2)辅助点法求终状态B
1)计算热湿比
＝
Q 10000 ＝ kJ/kg ＝5000 kJ/kg W 2
2)因为ε还可以用Δh/Δd×10－3表示，故任取 Δd＝4g/kg干，则由 ε＝Δh/Δd×10－3 得 Δh =εΔd×10－3 = 5000×4×10－3 kJ/kg干 = 20 kJ/kg干
2)制冷量为
Q qm (h1 h2） qv (h1 h2） 3600 100001.2 (69 55) kJ/s(kW) 3600 46.67 kJ/s(kW)
在求解式中，忽略了空气质量流量qV单位kg/s 中的kg与焓h单位kJ/kg干中的kg干两者的差别。 且空气的密度ρ取了一个“常数” 1.2kg/m3。
2)求热湿比值
＝
Q 10000 ＝ kJ/kg ＝5000 kJ/kg W 2
A
3)根据ε值在焓湿 图的标尺上找到 ε＝5000kJ/kg的 参照线，过A点作 与ε＝5000kJ/kg 平行的线。
4)过程线与hB=59kJ/kg干 的等焓线的交点B，就 是所求的终点状态B。 5)查焓湿图得B点的空气 其他状态参数为
B A
100%
C
d
空气通过制冷装置的蒸发器或空调设备的表冷 器、冷却盘管时无结露现象发生，以及与温度 为tl的水进行热湿交换时的状态变化过程均为 干冷过程。 在干冷过程中空气放出的热量也即处理空气所 需要的冷量为 Q = qm( hC - hA) kw
Biblioteka Baidu2)湿冷过程
又称为减焓减湿过程。 特点 空气的温度要降低到其露点温度以下，因 此会有结露现象发生，这就意味着空气的含湿 量要减少(dc ＜dA，即Δd＜0)。
【例1-7】 如果例1－6中，经空气处理装置处理后空气终 状态的干球温度为19.4℃，湿球温度为 14.3℃。 求终状态空气的露点温度、含湿量、焓和相对 湿度，并计算处理空气所需要的制冷量和从空 气中凝结出来的水蒸气量(kg/h)。 【解】 1)根据题给干球温度和湿球温度条件查焓湿 图， 可得终状态空气的其他参数 露点温度——11℃ 含湿量——8.2g/kg干 焓——40kJ/kg干 相对湿度——60%
【例1-3】 为了知道某房间内空气的状态，使用一个干湿 球温度计进行实测，测得干球温度为30℃，湿 球温度为20℃。 求该房间内空气的其他参数。 【解】 1)先在饱和线上找到 干球温度为20℃的状 态点B，由于B点在饱 和线上，此点的干球 温度与湿球温度相等， 故B点的湿球温度也 为20℃。
2)过B点，作等湿球温 度线(近似以等焓线 代替)，与30℃的等 温线相交于A点，此 点就是房间内空气的 状态点。 由于A点在饱和线的 上部区域，故房间空 气为未饱和空气。 3)其余参数的查找方法 参见例1-2。
B A D C C C
100%
h
d
在等焓加湿过程中，空气状态变化的焓湿比值 为
h 0 0 3 3 d 10 d 10
当往空气中喷雾(微小水滴)加湿时，工程上把 此过程当作等焓加湿过程对待。同理，水在空 气中的自然蒸发，工程上也当作等焓加湿过程 对待。 空气经雾化式或自然蒸发式加湿装置处理，或 与温度为tS的水进行热湿交换时的状态变化过 程均按等焓加湿过程对待。 等焓加湿过程对空气的加湿量为 W = qm(dD – dA) g/s
湿冷过程在焓湿图上一般用直线A－C表示。 (空气状态的实际变化过程是先由A点到饱和线 上的C点，再保持饱和状态由C点减含湿量变 化到C点)。 由于湿冷过程不仅空气的焓要减小(Δh ＜0)， 含湿量也要减少(Δd ＜0),因此其热湿比值为
h 0 3 d 10
C
2)处理空气所需制冷量为
Q qm ( h1 h2） qv ( h1 h2） 3600 10000 1.2 (69 40) 3600 96.67 kJ / s 96.67 kW
3)查焓湿图得初状态空气的含湿量为14g/kg干，则 空气在从初状态变到终状态的过程中凝结出来 的水蒸气量为
图1－6 已知干、湿球温度 求其他参数
【例1-4】已知 大气压力pB=101325Pa，空气初状态A的温度 tA=20℃，相对湿度φA＝60%。 当空气吸收Q=10000kJ/h的热量和W=2kg/h的湿 量后，空气状态发生变化，变化后的焓hB= 59kJ/kg干。 求空气终状态B 。 60％ 100％ 20℃ A 【解】 (1)平行线法求终状态B 1)在焓湿图上根据tA=20℃， φA＝60％确定出空气的 初状态点A。
3)由于空气状态是在吸热、 吸湿后由A变到B，因此 空气的焓和含湿量均要 增大，于是分别在初状 态点A的右边作与其相差 Δd＝4g/kg干的等含湿量 线和相差Δh ＝20kJ/kg干 的等焓线，设两线的交 点为B′，则AB′的连线 就是ε＝ 5000kJ/kg的空 气状态变化过程线。 4)过程线与h=59kJ/kg干的等 焓线的交点B就是所求的 终点状态点B。
2)等焓减湿过程
特点 空气的焓不变(Δh＝0)，含湿量减少 (Δd＜0)， 在焓湿图上用45°直线A－E表示。 空气状态变化的焓湿比值为
h 0 0 3 3 d 10 d 10
B A D C C C
100%
用固体吸湿剂(如硅胶) 处理空气时，工程上近 似按等焓减湿过程对待。 该过程从空气中除去的湿量为 W = qm(dE – dA) g/s
d
空气通过电加热器和热水或蒸汽加热器时所发 生的状态变化过程即为加热过程。 加热器的加热量为 Q = qm(hB – hA) kw 式中 qm——空气的质量流量，单位为kg/s。
(2)冷却过程
凡是空气在状态变化过程中温度要降低的过程 统称为冷却过程，按冷却过程是否有结露现象 发生，冷却过程又可分为干冷过程和湿冷过程 两种。
(1)加热过程
是等湿加热过程或等含湿量加热过程的简称。 特点 空气的含湿量保持不变(dB=dA，即Δd＝ 0)，但温度升高，焓增加(hB＞hA，即Δh＞0)。 在焓湿图上用垂直向上的直线A－B表示。 空气状态变化的热湿比值为
B
h h 3 0 d 10
A
100%
25.50×102Pa
4)过A点作等露点温度线 (其实就是等含湿量线 并以点划线表示)，与 饱和线相交于C点。 由于饱和线上的干球 温度与露点温度相同， 故C点的干球温度也就 是C点的露点温度，也 是A点的露点温度，为 21.8℃。
16.15g/kg干
30℃
23.9℃ 21.8℃ 71kJ/kgg