湿空气的物理性质及其焓湿

第一章湿空气的物理性质及其焓湿图

§1.1湿空气的物理性质

空气调节的任务：创造一个适合不同要求的空气环境，湿空气是空调的基本工质，也是构成环境的主体。空气调节的结构就是讲空气前后的状态发生一定的改变，这必定首先要了解其物理性质。

一、基本概念

（一）湿空气的组成

湿空气＝干空气+水蒸气

湿空气：平时人们常说的空气。

⑴干空气：N2、O2、CO2和其他惰性气体。除了CO2外，其他气体

的含量是非常稳定的，但CO2的含量非常小，他的含

量变化对干空气的性质影响可以忽略。所以允许将干

空气作为一个整体考虑。

⑵水蒸气：来源于地球上的海洋、湖泊表面水分蒸发，随着气候

地区条件而变化。压力很低，一般只有几百Pa，水蒸

气量很少，但他的变化却能引起干、湿度的变化，对

人体的舒适感，产品质量，工艺过程、设备维护等有

直接影响。

（二）理想气体状态方程

它是用来描述理想气体状态（P、V、T）变化规律的方程。

干空气：常温常压下的气体一般均可看作理想气体；

理想气体：假定该气体分子是不占有空间的质点，分子

间没有相互作用力。

水蒸汽：分压力低，含量少，比容很大，且处于过热，

亦可看作理想气体。

（水蒸气只有在特定条件下,如在压力很低、密度很小并远离饱和线的过热状态下,才接近于理想气体;而在其它大部分过热状态或饱和状态下,都不能应用理想气体的状态方程式。）

∴ 湿空气遵循理想气体状态方程

mRT PV =或RT P =υ （1） 即：一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的

比值是常数。M

M R R 8314

0==

0R :通用气体常数，M ：气体分子量 （2）

T R m V P g g g = 或 T R P g g =υ k kg J R g ⋅=/287（气体常数） （3） T R m V P q q q =或T R P q q =υ k kg J R q ⋅=/461 （4） （三）道尔顿分压定律

混合气体的压力＝各组成成分的分压力之和

湿空气压力B ＝干空气压力g P +水蒸气分压力q P （5）

标压：B ＝101.325Pa 二、湿空气的状态参数 （一）压力

1、大气压力或湿空气的压力B

大气压力不同，空气的物理性质也就不同，反映空气物理性质

的状态参数也要发生变化，因此空调的设计与运行中，如果不考虑当地大气压的大小，就会造成一定的误差。

标压：B ＝101.325KPa ，指北纬45°处海平面的全年平均大气压

海拔高度↑，B ↓

同一海拔，不同季节，B 也有±5％的波动 2、水蒸气分压力 （1）水蒸气分压力q P

水蒸气单独占有湿空气的容积，并具有与湿空气相同的温度时，所产生的压力称之为水蒸气分压力。用q P 表示 （2）饱和水蒸气分压力b q P ,

压力是由于气体分子撞击容器壁而产生的宏观效果，因此水蒸气分压力的大小直接反映了水蒸气含量的多少。

水蒸气含量越大，水蒸气分压力越大，当湿空气中的水蒸气含量达到最大限度即饱和状态时，此时的水蒸气分压力称为饱和水蒸气分压力，用b q P ,表示，)(,t f P b q 见附录1-1，温度越高，

b q P ,越大。

（二）温度

绝对温标T ，k

摄氏温标 t ，℃

华氏温标 t ，℉ ()32-9

5F t C t ︒=︒

（三）密度ρ（比容υ）

湿空气为干空气和水蒸气混合，两者均匀混合，并占有相同的体积

∴ q g ρρρ+＝ T R P T

R P q q g g += T

R P T

R P B q q g q +

-=

T

P T B

q .0003484.0-= （6）

湿空气密度取决于q P ，水蒸气含量q P 越大，湿空气密度ρ越小。 因此湿空气密度比干空气密度小，通常标况下B=101325Pa, t=20℃,干空气密度g ρ＝1.205kg/m 3，因此常取湿空气密度ρ＝1.2kg/m 3。0

（四）含湿量d （绝对含湿量）

衡量湿空气含有水蒸气量多少的指标

t T +=273

表示方法有

定义：所含水蒸气质量与干空气质量之比，即含有1kg 干空气的

湿空气所含有的水蒸气的量。或者定义为湿空气中与1kg 干空气同时并存的水蒸气量。

g

q m m d =

kg/kg （7）

干－＝＝＝⋅=kg kg P B P P P P P R R T

R V P T R V

P q q g q g q q g g g q q /622.0622.0 干－＝⋅kg g P B P q

q /622

（8）

用途：今后对空气进行加湿、减湿处理时，都是用含湿量来计算空气中水蒸气量的变化。 （五）相对湿度ϕ

表征湿空气中含有水蒸气量的间接指标

定义：湿空气的水蒸气分压力与同温度下饱和湿空气的水蒸气压力之比。 %100,⨯b

q q P P ＝ϕ

（9）

ϕ↓，空气较为干燥，吸收水蒸气的能力强

∴有了相对湿度ϕ，我们又可得到含湿量的另一种表达式

干

－＝⋅⋅⋅kg kg P B P d b

q b

q /622.0,,ϕϕ

（10）

ϕ,d 关系：

定性：d ：表示水蒸气含量，不能反应空气吸湿能力——绝对量 ϕ：表示空气中水蒸气接近饱和的程度，反映了吸收水蒸气的能力——相对量

实际上

1, q

b q P B P B --，∴b

d d

ϕ （六）湿空气的焓i

在空调工程中，空气的状态经常发生变化，也经常需要确定此状态变化过程中的热交换量，例如对空气进行加热和冷却时，常需要确定空气吸收或放出多少热量。空气经过空气处理设备处理前后均可视

为定压过程，空气的热量变化可用空气状态变化前后的焓值来表示，湿空气的焓都是以1kg 干空气做为计算基础的。