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首先我们来介绍一下湿球温度

我们可以看到这里有一个水槽

中间装满了水

水中并没有热源 空气中也没有热源

如果这个水槽一直放在空气中

那么水的温度就会逐渐下降

下降到一个稳定的温度

这样一个稳定的温度

是什么样的温度

实际上在这个过程中

水和空气

一直是在源源不断的进行传热的

空气如果不是饱和空气的话

那么这个水槽中的水

就会源源不断的向空气进行蒸发

它蒸发中所吸收的热量

则是从空气中获得的热量

这样就达到了一个热量的平衡

空气给水槽中的水传去了显热

而水槽中的水蒸发进入到空气中

给空气带来了潜热

所以水槽周围的空气

会减少了显热量

又获得了水蒸气

这样就在水的表面

形成了这样一个空气层

这是一个饱和空气层

这个饱和空气层的温度

会比空气的主流部分的温度要低

但是它却是湿度相当高的

在这一层饱和空气的温度

就达到了湿球温度

它的水蒸气分压力

就达到了湿球温度下的

饱和水蒸气分压力

好 刚才我谈到了在这个过程中

空气获得了水蒸气

也就是说获得了潜热

而水获得了空气中的显热

但是这是只是一个近似的平衡

空气中获得了更多的东西

它不仅获得了潜热

还获得了一种额外的热量叫做液体热

也就是说进入到空气的水分的

它的显热

这一部分的显热

用4.19乘以湿球温度来表示

4.19就是水的潜热

而ts就是湿球温度

Δd就是进入到空气中的液体的量

因此湿球温度的定义是定压绝热条件下

空气和水直接接触

达到了稳定的热湿平衡时

空气的绝热饱和温度

这个就叫做湿球温度

那么空气在这个变化过程中

实际上是近似等焓的一个过程

等焓的意思是说

绝热过程 没有额外的热量

我们为什么说是近似等焓

是因为严格的来说

空气是一个增焓过程

增焓部分

就是刚才我们谈到的液体的显热

也称作液体热

湿球温度又有什么用

大家都知道测量空气的温度

是很容易的

我们在家里都可以用温度计

来测得空气的温度

但是怎么去测空气的湿度

这是一个比较难的

但是我们用湿球温度

就可以获得空气的湿度

湿球温度计的原理

就是下面这个图所表示的

在温度计的感温包上

用一层薄薄的纱布包裹

而包裹的这个纱布上又洇湿上了水

周围并没有任何的冷热源的存在

那么这个纱布上的水就会蒸发

使得这个感温包上的温度不断的降低

达到一个平衡

那么这个平衡的温度

就是空气的湿球温度了

也就是说温度计的这个感温包

测得的就是湿纱布表层的

这个饱和空气的温度

也就是空气的湿球温度

那么测得这个湿球温度后

我们怎么去获得空气的湿度

下面这个式子给出的就是

水蒸气分压力与湿球温度

以及空气的干球温度之间的关系式

那么当然这个关系式中

还有饱和水蒸气分压力

以及大气压力这样的参数了

这个式子中出现了一个系数A

这个系数A实际上是一个经验系数

它是通过实验得出来的

这个经验系数的值实际上是

湿球温度计周边的空气的流速V的函数

下面大家可以来思考一下

如果有两个房间

室温是不一样的

各放置一个相同的水槽

高温房间里面水槽的水温

一定要比低温房间水槽里面的水温高

对不对

那么第二个问题是

一个室内放两个水槽

一个是密封的 另一个是敞口的

平衡之后这两个水槽里的水温

是不是相同的

我们前面介绍了很多湿空气的物理参数

那么这些多个物理参数之间是什么关系

由于参数很多

它们的关系又比较复杂

所以人们发明出湿空气焓湿图

来进行表述

使得应用者们

比较容易的查出湿空气的参数

湿空气的焓湿图用英文称作

Psychrometric Chart

又经常在我国被人们口头禅称为i-d图

i就是我们常用来描述焓的

d我们常用来描述含湿量

所以从这个名称你会知道

这张图最重要的两个基本参数

一个是焓 一个是含湿量

所以被称为焓湿图

但是实际上

焓湿图这个湿

不一定非是要用d来表述的

它更基本的表达参数是水蒸气的分压力

我们来看一下这个焓湿图

这张是一张二维的图

空气的状态点可以描述为图中的

任何一个状态点

比如说这个图中的红点

也可以是图中的这个蓝点

它们表述了空气的状态的不同

温度也不一样 焓值也不一样

湿度也不一样

这张焓湿图上的垂直线是等湿线

而45度的斜线是等焓线

空气的状态从红色的状态点

变化到这个蓝色的状态点

这样一个过程

就出现了焓值的变化和湿度的变化

那么这个焓与湿的变化值

它们二者相除

相当于直角坐标里面的斜率

我们称作热湿比

热湿比就是焓差值比上湿差

那么右面这个图标

给出的是热湿比线它的数值

很有趣的是

你们会看到45度角这条线

它的热湿比是0

相当于直角坐标的斜率是0

那么这条直线往下的就是负无穷

向斜上方的是1万

右下角的是负1万

这与我们所熟悉的直角坐标的斜率

有很大的差别

那么焓湿图又是怎么生成的

它与我们的直角坐标的二维图

有很大的差别

首先我们可以看到有两条坐标轴

就是红色的这个两个箭头

一个是湿度的坐标轴

另一个是焓值的坐标轴

它们形成了一个135度角的坐标系

不是直角坐标系

那么我们可以从这图上

看到45度角的等焓线和垂直的等湿线

它们就构成了

这个135度角的坐标系的基本框架

然后通过焓与温度 含湿量之间的关系式

我们可以推出等温线

也就是这些绿色的线

由于饱和水蒸气分压力只受温度的影响

也就是说对应每一个温度

其饱和水蒸汽分压力都是唯一的

这样我们就可以在每一条等温线上

画出一个饱和水蒸气分压力的点

把这些点连起来

就称为这条饱和水蒸气分压力线

简称饱和线

同一条等温线上的水蒸气的分压力

和饱和水蒸汽分压力之比就是相对湿度

把相同的相对湿度的点连起来

我们就可以得出等相对湿度线

也就是这样一组曲线

那么这个焓湿图的

四个基本参数的等参数线

就已经描述出来了

很有意思的是

当大气压力改变的时候

如果湿度轴的单位是含湿量d的话

这条饱和线的位置是会变化的

那么它是怎么变化的

我们可以看到最上方的这个横坐标

它是一个湿度的坐标

可以用含湿量来表示

也可以用水蒸气分压力来表示

所以我们可以看到有两排数值

前面我们介绍过饱和水蒸气分压力

饱和水蒸气分压力

有一个特别有意思的特点

就是它只跟温度有关

跟别的参数完全无关

也就是说你们大家一定要

非常明白的记住这一点

就是说饱和水蒸气分压力

是温度的单值函数

那么通过这一点我们就可以算出

每一个状态点的含湿量

如果大气压力降低

而我们的横坐标轴

是用含湿量来表示的话

由于在等温线上

饱和水蒸气分压力是不变的

那么当大气压力改变的时候

饱和含湿量就会改变

这样就导致了饱和线会向右边移动

我刚才给大家介绍的这个焓湿图

主要是由中国、俄罗斯、北欧国家

以及德国常用的焓湿图

而多数的欧洲国家

美国和日本用的焓湿图

又是另外一个模样

其实它们本质上没有什么不同

从这个图上你们可以看到

这个欧美日常用的焓湿图

实际上就是中国所用焓湿图的

另外一个形式

你们可以考虑

是从中国那个焓湿图的左上角

掀起那张图然后把它翻到右下角

就变成了欧美日用的这样的焓湿图了

这张焓湿图上的含湿量坐标轴

是右边的这个垂直轴

水平线是等湿线

下部是低湿区 上部是高湿区

比较平一点的倾斜的实线是等焓线

与等焓线贴近几乎平行的虚线

是等湿球温度线

而另外一组比较立起来的倾斜的实线

是等比容线

等温线是近似垂直的一组直线

左侧是低温区 右侧是高温区

那么下面我们再来两道思考题

一是焓湿图有横坐标和纵坐标吗

第二是在焓湿图上

等温线是互相平行的吗

等温线的热湿比是不是0

为什么

湿球温度介绍完了

下面我介绍一下露点温度

露点温度是一个温度吗

它是一个温度

它是与水蒸气分压力相关的

或者是在一定大气压下与含湿量相关的

这样一个温度

那么露点温度本质上

到底是温度还是湿度

还有某一个状态的空气它的露点温度

跟空气的这个干球温度有关吗

干球温度、湿球温度

和我们这个说的露点温度

在大小上有什么区别吗

好 那我们看看这张图

这是一个焓湿图的示意图

A是我们要考虑的这个空气

它的状态在焓湿图上描述

就在这一点上了

那么它的湿球温度是怎么表示的

前面我们讲过等湿球温度的过程

实际上是接近等焓过程的

当然等湿球温度线的热湿比并不是0

而等焓线的热湿比是0

我们可以看到有些焓湿图上

是会画出等湿球温度线的

它会跟等焓线非常靠近

但是在工程应用上

有时候我们考虑比较简便

往往会把等焓线看作是

等湿球温度线

如果你用的焓湿图上

是没有等湿球温度线的

你可以利用它的等焓线

那么在焓湿图上

我们知道了空气的状态点是A

怎么去查它的湿球温度

就是沿着等湿球温度线或者等焓线

一直向饱和线延伸

那么这个等焓线或者等湿球温度线

与饱和线的交点

就是我们要找的湿球温度的点

那么它所处在哪个等温线上

我们可以看到这条等温线上的温度

就是空气状态A的湿球温度了

而露点温度又是怎么找的

露点温度是在A状态上

沿着等湿线往下走

那么这条等湿线与饱和线的交点

它所在的等温线表征的温度

就是露点温度

所以从这个图上你们可以看到

这个露点温度

实际上跟A点的空气温度一点关系都没有

只跟A点的湿度有关

或者说跟A点的水蒸气分压力

或者含湿量有关

也就是说露点温度名义上是一个温度

实际上它表征的是空气的湿度

从这个图上我们可以看到

如果这个空气状态不是饱和的

那么它的干球温度就应该是最高的

其次是湿球温度

最低的是露点温度