第二章 湿空气的物理性质及焓湿图

2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 湿空气的状态参数 绝对湿度的另外表示
用温度和水蒸气压力表示： q 2.17
Pq T
饱和空气的绝对湿度： qb 2.17
Pqb T
2.1 湿空气的组成和状态参数
★含湿量d 定义：内含1kg干空气的湿空气中，所含水蒸气 的质量，以克（g）计算。 计算公式： mq d 1000 单位是 g / kg干空气 mg 由理想气体状态方程可得：
T
2.1 湿空气的组成和状态参数
★相对湿度 相对湿度的含湿量近似表示
d 100% 100% Pqb db Pq
以上分析表明，空气的相对湿度反映了空气接近 饱和空气的程度。 （例1）
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 湿空气的状态参数 4、比容与密度 比容 v：单位质量的空气所占的容积。 关于比容的解释：对于比容，应该是1kg湿空气 所占的容积，但是由于湿空气中水蒸气的含量 经常发生变化，空气的比容也经常发生变化。 空气调节过程中，为了便于分析和计算，湿空 气的比容以内含1kg干空气的湿空气所占的容 积来表示，单位是 m3 / kg干空气
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 湿空气的状态参数 3、湿度 q 定义：湿空气单位体积内水蒸气质量(g) 计算公式：
绝对湿度：
q
mq Vq
1000
(2 2)
式中： q －绝对湿度（ g / m3 ） ； ； mq －湿空气中含有的水蒸气质量（ kg） Vq －水蒸气的体积（ m3 ）
PqV RqT Pq Rg Pq d 1000 1000 1000 622 PgV mg Pg Rq B Pq Rg T mq
2.1 湿空气的组成和状态参数
★含湿量d 对于饱和空气来说，其含湿量为：
db 622
Pqb B Pqb
不同温度下的饱和空气含湿量见附表1
2.1 湿空气的组成和状态参数
等温线 等焓线
等压线（等含湿量线） 等相对湿度线
湿空气h-d图
2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）
2.2.1 湿空气的焓—湿（ i-d ）图
确定湿空气的独立状态参数应该是三个， 即其中任意三个已知就可以确定湿空气的状态，
也可以表示和分析湿空气的变化过程。解决问
题的方式是通过查图i-d图
2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 湿空气的状态参数 5、焓（含热量） i 计算公式：当空气的温度为t，含湿量为d时，湿空气的焓 i（kJ / kg干空气 ）为 d d i ig iq 1.01t (2500 1.84t ) 1000 1000 或表示为
d d i (1.01 1.84 )t 2500 1000 1000
2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）
2.2.1 焓—湿（ i-d ）图的成图规则 ★等相对湿度（ ） 线
焓湿图上，d=0时， 0 因此d=0的含湿量线（纵坐 标）也是 0 等相对湿度线。 100%的曲线为饱和曲线。 饱和曲线的左上方是未饱和空气，饱和曲线的右下 方是过饱和空气，过饱和空气状态不稳定，空气中多 余的水蒸气会凝结成小水滴悬浮在空气中而形成雾状， 因此这一区域又成为“雾区”，曲线以下无实际意义
2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）
2.2.1 焓—湿（ i-d ）图的成图规则 ★热湿比（ ）线 空调过程中，空气常常由一种状态变化至 另一状态，为了表示变化过程中的方向和特性， 常常会在焓湿图上标有热湿比线。
2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）
2.2.1 焓—湿（ i-d ）图的成图规则 ★热湿比（ ）线
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 湿空气的状态参数 4、比容与密度 比容计算公式： v v
g
密度 定义：单位体积的空气所具有的质量。 密度计算公式： m P
T 287 mg Pg B Pq
Vg
RgT

V

RT
由于湿空气是由干空气和水蒸气组成，因此湿空气的密 度应为干空气的密度与水蒸气的密度之和。
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 湿空气的状态参数 1、压力 ★大气压力B 绝对压力与相对压力换算关系示意图
图2-1
绝对压力
表压力
大气压力线 真空度
大气压力
绝对压力 绝对压力零线 图 2-1 绝 对 压 力 与 压 力 测 量 值 之 间 的 关 系
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 湿空气的状态参数 1、压力 ★水蒸气分压力Pq：大气压力等于干空气分压与 湿空气分压之和。B=Pg+Pq，因而湿空气中水 蒸气的含量高低就表现为其分压力的高低。 ♀饱和及未饱和空气：一定温度下水蒸汽的分压 有一最大限量，达到最大限量时空气称为饱和 空气。该温度和压力下湿空气已经不能再容纳 过多的水蒸气，否则将凝结为水滴从中析出。
★相对湿度 定义：在相同温度条件下，空气的绝对湿度和饱 和状态的绝对湿度之比，以百分数表示。 q 计算公式： 100% qb 根据绝对湿度的定义以及推导，可得
2.17 q T Pq 100% 100% Pq b Pq qb b 2.17 Pq
可以理解为湿空气中水蒸气的分压与同温度 下饱和湿空气中水蒸气分压之比。
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.1 空气的组成及性质 ★理想气体状态方程
PV mRT
(2－1)
式中： N m2 ）; V－气体的容积（ m 3 ）; P－气体的压力（ m－气体的质量（kg）; R－气体常数（ J / kg K ）; T－气体的热力学温度（K）;
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）
2.2.1 焓—湿（ i-d ）图的成图规则 ★等相对湿度（ ） 线： 在实际绘制过程中，先设定一相对湿度值，根据温 度取值的不同，可以利用公式计算出于该温度相对应 的含湿量值。每取一温度，便有一相对湿度与之对应， 在焓湿图上找到各点连接起来便是一等相对湿度线。 教材实例
2.1.2 涉及湿空气的常见的工业过程 空气温度与湿度调节过程、物体的干燥过 程、冷却水塔中的水冷却过程等。而且在一些 场合如烘干装置、采暖通风、室内调温调湿以 及冷却塔等设备中用作工作介质的湿空气，通 常都是采用环境大气，其水蒸气含量的多少具 有特殊作用，因此有必要对湿空气的热力性质、 参数的确定、湿空气的工程应用计算等作专门 研究。
式中含义见教材。
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 湿空气的状态参数 5、焓（含热量）i
在上式中，（1.01+1.84d/1000）t是随温度变化的 热量，即“显热”；而2500d/1000则是0℃时dkg水的 汽化潜热，它仅随含湿量而变化，与温度无关，即是 “潜热”。 由此可见，湿空气的含热量与温度和含湿量两个参 数有关。温度升高会造成空气含热量增加，而假如温 度升高同时含湿量降低，则空气的焓值不一定增加。 例（2）
2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）
2.2.1 湿空气的焓—湿（ i-d ）图 工程上常用焓-湿图（i-d图）分析湿空气 的状态变化及其水蒸气含量的变化。图中： 纵坐标是湿空气的焓i，单位为kJ／kg干空气； 横坐标是含湿量d，单位为g／kg干空气。 为使各曲线簇不致拥挤，提高读数准确度， 两坐标夹角为135°，而不是90°。图中水平 轴标出的是含湿量值。
热湿比就是指空气在变化过程中其热量的变化量与湿量的变化量的比值，即：

i i i 2 1 1000 d d2 d1 1000
(2 19)
式中： i1 、 i2 －ห้องสมุดไป่ตู้气状态变化前后的焓（ kJ / kg 干空气） ； ； d1 、 d 2 －空气状态变化前后的含湿量（ g/kg 干空气）
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 湿空气的状态参数 2、温度 国际上通用的温标 热力学温标（绝对温标）T，单位K； 摄氏温标t ，单位℃； t=T-T0，T0=273.15K，两者温标起点不同， 单位界定完全一样。
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 湿空气的状态参数 2、温度 ♀露点温度：水蒸气的饱和压力与温度有关，温 度越高，饱和压力越大。一定温度压力下，水 蒸气的分压不变，而降低温度也能使未饱和气 体达到饱和状态，与此饱和状态温度对应的湿 空气的温度称为露点温度，露点温度再冷却就 会凝露。大气中雨的形成与此有关。
可以绘制各条等温线。若设t为一常数，该方程为一直线方 程，确定两点就可画出。 通常选空气绝对干燥 0 和饱和状态 100% 来绘制等温 线。 见教材说明 2500+1.84t为等温线斜率，但各条线并不平行，由于1.84t 远比2500小，常温下认为平行。
2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 湿空气的状态参数 i 5、焓（含热量） 定义：内含1kg干空气的湿空气所含的热量。 解释：焓值是指湿空气中含有的总热量，通常以干空气 的单位质量为基准，工程中简称为焓，以表示。湿空 气的含热量等于其中1kg干空气的含热量 i g 与其对应的 水蒸气（dkg）的含热量 iq 之和。 工程上，可根据一定质量的空气在处理过程中比焓的变 化，来判定空气是得到热量还是失去了热量。空气的 焓增加表示空气中得到热量；空气的焓减小表示空气 中失去了热量。 在空气调节过程中，一般以摄氏0℃时干空气和水的含热 量为零作为热量计算的起点。
纺织厂空调工程
第二章
湿空气的物理性质及焓湿图
西南大学纺织服装学院 2013.5.10
Contents
2.1
湿空气的组成和状态参数 湿空气的焓湿图（i-d图）
2.2
2.3 2.4 2.5 2.6
湿空气的基本热力过程
两种状态空气的混合
湿球温度与露点温度 空气的干燥作业过程
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 分析湿空气的假定 把气相混合物看作是理想气体混合物； 当蒸汽凝结成液相或固相时，液相或固相中不 包含溶解的空气； 空气的存在不影响蒸汽与其凝聚相之间的相平 衡。 该假定在高压下可能导致较大的误差。
2.1 湿空气的组成和状态参数
2.1.3 湿空气的状态参数 1、压力 ★大气压力B 概念：地球表面的空气层在地面单位面积上所 形成的垂直作用力（B）。 （压力=作用力/作用面积） 1Pa=1N/m² 标准大气压：1标准大气压＝1013251N/m² 表压力：仪表指示压力。 Pju=Pb+B 或 Pju=B-Pb
2.1.1 空气的组成及性质 ★大气：地球表面的空气层，由多种气体组成。 ★空气的组成：（湿）空气=干空气+水蒸汽 干空气的组成（体积分数）：氮78.09%，氧 20.94%，氩0.93%，二氧化碳0.03 % ★空气的性质：干空气可近似为理想气体，湿空 气由于所含水蒸汽少，也可近似为理想气体。 通常假设空气的存在不影响水蒸汽的性质（冷 凝、蒸发、过热等）。
2.2.1 焓—湿（ i-d ）图的成图规则 ★等相对湿度（ ） 线：利用
Pqb d 622 B Pqb
在等温线和等焓线基础上绘制。 由公式可以看出，等相对湿度线为曲线。当大气压力 一定、相对湿度一定时，每取一个含湿量就得到一个 饱和空气水蒸气分压力，而饱和空气水蒸气分压又是 温度的单值函数（见附表1），可根据t，d对应关系绘 制等相对湿度线。
2.2.1 焓—湿（ i-d ）图的成图规则 ★等焓（i）线与等含湿量（d）线 ： 横纵坐标的角度为135℃
2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）
2.2.1 焓—湿（ i-d ）图的成图规则
★等温（t）线： 等温线是一系列斜率相差很小的直线，利用
i 1.01t 0.001d (2500 1.84t )
2.2 湿空气的焓湿图（i-d图）
2.2.1 焓—湿（ i-d ）图的成图规则 ★水蒸汽分压（ Pq ）线 由公式（2-7/）绘制（教材图2-2） Bd Pq 622 d 在大气压力为定值时，对于每一个湿空气 的含湿量，都有唯一的水蒸气的分压力与之对 应，因此在大气压力一定的条件下，含湿量可 以和水蒸气的分压力可以使用同一个横坐标， 可以用一个坐标同时表示两个量。