第八章 湿空气的状态参数与焓湿图的应用

T , pv下水蒸气的密度
的绝对湿度 达到最大值
不常用
s
ps RvT
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
25
焓湿图组成 0
1. 等焓线 等湿线 2. 等温线 3.等相对湿度线 4.水蒸汽分压力线
5.热湿比线
10
20
30 pv (10 2 Pa)
d
6000
5000 3000
2000 1000 0
-2000
26
焓湿图的结构
1、d 线 h
d=0 干空气
2、 h 线
135度 h
人为将 h 旋转135度
d d27
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
t
100%
pv d
d33
焓湿图的结构
8、热湿比
h2 h1 d2 d1
h
1000
1000 h2 h1 d2 d1
1000 h d
h
Ⅱt
Ⅰ
Ⅲ 100%
Ⅳ
pv
h-d图上为直线的斜率
d
又称角系数：表示了湿空气变化过程方向与特征 34
Ⅲ
ε>0 － － ±
减焓，减湿
Ⅳ
ε<0 － ＋ － 减焓，增湿，降温
37
注意：
不同的B有不同的h-d图
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
p1 0.1MPa, t1 20oC,1 65%
求其他参数 解：由温度及相对湿度在h-d 图 上确定点1的位置，由此读出
与等温线近似平行
h2 h1
1
2
1
d 45
六、绝热混合过程
d1
质量平衡
ma1
md3a3
ma1 ma2 ma3 ma1d1 ma2d2 ma3d3
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。
4
物理模型：
干空气：理想气体 水蒸气：近视作为理想气体
PV m R T
a
aa
PvV
m v
RvT
干空气 水蒸气
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
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
20
P
t1, d1
h1,φ1 t2
P
t2, d2
h2，
φ2
质量平衡 能量平衡
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%
4000 pv ε
d35
h-d图四个区域的特征 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
增焓、增湿
Ⅱ
ε<0 ＋ － ＋ 增焓，减湿，升温
V
ma Ra
mv
Rv
T p
v
V ma
Ra
0.001d
Rv Ra
T p
RaT p
1 0.001606d
1 0.001d
v
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。
h ha 0.001dhv kJ / kg(a)
2 q h2 h1 2’q h1 h2'
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 h1 h4 d1 d2 hw h1 h2
1 2
2 1 2'
1
d 42
三、绝热加湿过程
向空气中喷水，汽化潜热 来自空气本身，t
h2 h1 d2 d1 hw h1
求:其他. 解：利用h-d上等湿球温度线与 等焓线平行及 100% 时干球 温度等于湿球温度确定点1。
h 76.0kJ/kg干空气 67%
d 18.2g/kg干空气 td 23oC pv 2.8kPa
40
8.3 湿空气的基本热力过程
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
容积成分 （摩尔成分）
0.2095 0.7809
0.0093
0.0003 1.000
组成气体的 部分分子量
6.704 21.878
0.371
0.013 28.966
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 。
=1 饱和湿空气
下降
注：当t > ts（p），如在1atm时，t > 100 ℃时，
由于水蒸汽的最大压力（饱和压力）ps > p，故
pv,max p ps
pv pv
此时
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
pvV
d mv ma
d vV aV
v a
Rg,vT paV Rg,aT
0.622 pv 0.622 pv
pa
p pv
0.622 ps p ps
0.622 pv 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
15
六、饱和度
622 pv
D d B pv B ps
h1 44.0 kJ/kg干空气
d1 9.3g/kg干空气
由h1与 100% 交点读出 tw 16.8 oC
由点1作垂线，与交 100% 点读出 td 13.5oC
与 pv 线交点读出 pv 1.3kPa
39
例题8-3
例2 已知湿空气参数
p1 0.1MPa, t1 30oC, tw1 25oC
干、湿球温度之差可以表征空气相对湿度的大 小，它们之间的关系可以表达为
f t tw
根据干湿球温度计测量的干、湿球温度就可以 由上式确定空气相对湿度的大小。
例题8-1、8-2
24
8.2 湿空气的焓湿图
湿空气的焓湿图是湿空气工程计算的重要工具。
湿空气的焓湿 图是在不同的 大气压力B下， 纵坐标是其焓 值，横坐标是 含湿量值 。
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。
30
焓湿图的结构
5、pv 线
h
d
h
d 0.622 pv pb pv
0.622 pv
pb
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
t
100%
pv d
T
pv=0.04bar 大气温度t=30oC
d td=28.98oC 冷水管t=20oC
s
11
三、湿空气的分子量与气体常数
湿空气的平均分子量：
M raM a rvMv
pa B
Ma
pv B
Mv
B pv B
Ma
pv B
Mv
Ma
pv B
(Ma
Mv)
28.97 (Βιβλιοθήκη Baidu8.97 18.02)
pv B
湿空气的气体常数：
h —含有1kg干空气的空气的焓，单位为kJ / kg(a)
ha —1kg干空气的焓，单位为 kJ / kg(a)
d —含湿量，单位为 g / kg(a)
hv —1kg水蒸气的焓，单位为kJ / kg(v)
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)
湿球温度的概念在空气调节中
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。
焓湿图的结构
3、t 线 h
等干球温度线 h
h 1.01t 0.001(25011.85t)d
h 0.001 (2501 1.85t) d t const 0
正斜率的直线
t
d d 28
焓湿图的结构
4.等φ线
h
d 0.622 ps
B ps
h
B 一定时，φ = f (d, t ) 。
ds 622 ps
B pv
B ps
饱和度D略小于相对湿度 ，即D≤ ，如
p pv p ps ，则 D 。
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 ma RaT
pvV mv RvT
pV (ma Ra mv Rv )T
hl
cp t2 t1
hv1 hl
d2
2
2 100 %
d2
0.622
B
ps2 ps2
h1 d2 d1 hl h2
0
h1 h2
22
2、湿球温度
干湿球温度计 干湿球温度计由两个温度计构成，如图所示。
干球温度计：测量空气温度 t 湿球温度计: 测量湿球温度 tw
如果将干湿球温度计置于通风良 好的湿空气中，由于湿球温度计上 湿布的水分蒸发,吸收汽化潜热， 使湿纱布中的水温降低，湿球温度 计读数下降。当水分蒸发所需要的 热量等于周围空气所传给的热量时， 湿球温度计读数维持在某一数值不 变，这一温度值称为湿球温度 tw 。
mad1 me mad2 me ma d2 d1
mah1 mehl mah2
mah1 ma d2 d1 hl mah2 h1 d2 d1 hl h2
21
cpt1 d1hv1 d2 d1 hl cpt2 d2hv2
d1
cp
t2
t1 d2 hv2
hv1 hl
T
ps
pv
b c
a
d
e
s
ab ac ad
结露 Td 露点温度
9
露点：湿 td称空为气露中点的温水度蒸，气简分称压露力点pv。对应的饱和温度 结露： 定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和，
凝结成水（过程1－2）。 结霜： td 0℃
10
结露与露点
td = ts(pv)
湿润的夏天水管上常出现水珠? 干燥的冬天pv小， td<0oC 结霜
等相对湿度线是一组 向上凸的线。
φ=0，干空气线。
φ=100%，饱和湿 空气线，其左上部未 饱和，右下部，过饱 和，不稳定。
t
100%
d d29
▲h-d 图都是在一定的大 气压力B 下绘制的，水蒸气 的分压力最大也不可能超过 B。如果B=1bar，此压力下 水蒸气对应的饱和温度为 99.63℃，因此当湿空气温 度 等于或高于99.63℃时，φ定 义为 φ = pv/B。
第八章 湿空气
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
2
8.1 湿空气的性质
组成：
湿空气 干空气 水蒸气
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 8314
8314
287
M 28.97 10.95 pv 1 0.378 pv
B
B
12
四、绝对湿度与相对湿度
湿度：湿空气中水蒸气的含量。
1. 绝对湿度 1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空 气的绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度：
mv
pvV RvT
绝对湿度
v
mv V
pv RvT
饱和湿空气
p p p
a
v
B p p
a
v
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)
8
从未饱和到饱和的途径
1、 T 加水蒸气 pv
2、 pv ，T
3、 pv 不变，T
d t
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 d1 d2
1
2 1
d 44
五、等温加湿过程
d1
d2
h1
h2
t1
蒸气
d2-d1 hVt2
h
h d
dhv d
hv
25011.85tv
当水蒸气温度为100℃
25011.85tv 2690