2.1 湿空气参数及焓湿图在线视频

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农业生物环境工程慕课的学习

大家好

我是中国农业大学的赵淑梅

从今天开始

我们将进入第二部分的内容

农业设施的热质传递

与热工设计的学习

这部分

会包含湿空气参数

焓湿图

围护结构的传热

以及

围护结构的热工设计等

今天呢

我们首先学习第一节

湿空气参数及焓湿图

说到空气

我们平时几乎感觉不到它的存在

只有在一些异常的条件下

比如说特别干燥

特别潮湿

特别炎热或者是特别寒冷时

我们才会感觉明显

但是

在我们环境调控领域

空气环境是一个非常重要的内容

空气中通常含有水分

而由于水具有

固态

液态

气态三种形态

会对空气的特性产生很大影响

所以

我们要对空气加以区分

我们将完全不含有水蒸气的空气

叫做干空气

而含有水蒸气的空气叫做湿空气

我们知道

自然界中的空气

都是我们所说的湿空气

正是由于空气中含有水蒸气

受到温度等

外界条件变化的影响

自然界才会云 雾 霜 雪等

自然现象的发生

为了便于分析湿空气的特性

我们来梳理一下

湿空气的参数

这里呢一共有这样五组

共计13个参数

下面呢

我们就一一来介绍一下这些参数

首先是空气压力

这一组对相关的参数

所谓湿空气

就是含有干空气和水蒸气的混合气体

所以其压力

即为二者的分压力之和

由此呢

我们可以得到这样的计算公式

在这里呢我们用p表示湿空气总压力

即通常我们所说的大气压力

pa是干空气的分压力

pw是水蒸气的分压力

在温度和压力一定的条件下

空气中的水蒸气的含量是有限度的

当水蒸气含量达到未达到极限时候

我们称之为未饱和空气

而当水蒸气含量达到极限时候

我们称之为饱和空气

那么此时的水蒸气分压力

就称为饱和水蒸气分压力

用ps表示

这个时候所对应的空气状态

就是我们所说的饱和状态

下面我们看几个跟

温度相关的参数

首先是干球温度

我们通常用tdb表示

所谓的干球温度

就是用普通温度计

计测出来的

实际空气温度

也就是我们通常所说的空气温度

干球温度在测试过程中

需要注意传感器的防辐射和保持干燥

与之相对的

就是湿球温度

我们通常用twb来表示

这个温度呢

是通过等焓过程

测取的绝热饱和状态的温度

所谓的绝热

是指湿空气状态变化过程中

不吸热也不放热

只是显热与潜热互相转化

带来的一种平衡的一种状态

所以在测试过程中

我们要注意保持

传感器感温部

时刻保持湿润 清洁

并且要有不小于三米每秒的风速

以保持传感器周围的空气流通

另外一个温度是露点温度

我们通常用td表示

是指湿空气在含湿量不变的情况下

随着温度的下降

水蒸气开始凝结时候的温度

下面我们再看看跟湿度相关的参数

首先是含湿量

我们通常用d来表示

这个参数的定义是

湿空气中与单位质量干空气

所并存的水蒸气的质量

可以用水蒸气与

干空气的质量之比计算

也可以用空气的压力

与水蒸气的分压力来进行计算

此外

还有一个我们

常用的湿度相关的参数

就是相对湿度

我们用∅来表示

它是指湿空气中

水蒸气分压力

与同温度下

饱和水蒸气的分压力之比

这个参数

在我们生活中应用也非常广泛

他表达了

湿空气

吸收水蒸气的能力

也就是说

当相对湿度下降

我们会感觉到空气比较干燥

也就意味着空气还具有比较强的

吸湿能力

反之

当相对湿度升高

我们就会感觉到空气比较潮湿

空气是吸湿能力下降

当相对湿度达到100%

也就是空气达到饱和状态的时候

空气已经不具有吸湿能力

含水量也达到了极限

下面我们再介绍一下比热容这个参数

通常用cp表示

比热容是指单位质量的物质

发生温度变化的时候

吸收或放出的热量

它是物质的重要的热力学性质之一

比如在常温常压下

我们所熟悉的水和空气的比热容

分别是

4.187 kJ/（kg.℃）

和1.01 kJ/（kg.℃）

与热量相关的另一个参数

即湿空气的焓

我们用h表示

它是指

湿空气中所含有的总的热量

它包括了干空气的显热

以及水蒸气的显热及潜热

为了便于计算

通常将0℃

作为干空气

和液态水焓值的零基点

那么某一温度条件下

单位质量干空气

和其所对应的d千克水蒸气的焓值

就可以利用这个公式计算得出

最后是两个关系密切的参数

比容和密度

比容是指单位质量干空气

所占有的容积

根据空气的热力学温度

压力以及含湿量

我们就可以通过

这个公式来加以计算

密度是指单位容积湿空气的质量

根据定义

我们就可以方便地

通过比容

来进行计算

在介绍了湿空气

参数的基础上

下面呢我们来介绍湿空气的焓湿图

这是我们工程中

常用的一个工具

很多时候呢

我们可以用它来替代上面的公式

直接求出

我们所希望的空气的状态参数

这是呢

就是在一定的空气总压力下

即大气压的条件下

绘制出的湿空气焓湿图

这里包含了一组竖向的等湿线

一组近似水平的等温线

一组近似45度的等焓线

以及一组弧形的等相对湿度线

在右下侧

相对湿度达到百分之百的曲线

代表空气达到了饱和状态

通过这样的一个焓湿图

我们可以通过两个空气状态参数

来确定其他空气状态参数

也可以分析湿空气状态的变化过程

举一个小例子

已知空气的状态

为干球温度30℃

相对湿度50%

那么我们来尝试用焓湿图

来求一下其他空气状态参数

比如焓值、湿球温度

露点温度

和含湿量

怎么求呢

首先我们可以过30度画一条

与等温线平行的直线

与50%相对湿度线

相交于A点

那么这个A定点

这就空气所处的状态点

由于a点位于

60和70这两条等焓线之间

所以根据比例

我们就直接可以求出a点的焓值

此时我们再过a点

作一条竖向

与等（含湿量）线平行的直线

与含湿量坐标相交于b点

那么b点的数值

就是我们所要求的含湿量

然后我们再过a点作一条

平行于等焓线的直线

相交于饱和湿度线于c点

再过C点做一条平行于等温线的直线

与温度坐标轴相交于D点

这点的温度数值

就是我们要求的空气湿球温度

最后我们再过a点作一条向下的

与等含湿量线

平行的直线

与饱和湿度曲线相交于E点

那么E点的温度

就是我们所要求的露点温度

这样就通过焓湿图

求出了空气状态点A的其他状态参数

下面 我们再通过一个案例

来看一下这个焓湿图

在描述空气状态变化过程上的应用

在北方我们都有这样的生活经验

就是冬季供暖之后

我们普遍会感觉到空气干燥

这是为什么呢

下面 我们就通过焓湿图来做分析

假如采暖之前

房间的空气温度是15度

相对湿度是60%

那么我们利用刚才的方法

就可以很容易找到空气的状态点

即a点

如果此时我们进行供暖

设定室内空气温度24度

那么供暖后的空气湿度又是多少呢

我们知道

供暖实际上是一个等湿加热的过程

即空气中含湿量是不变的

只是温度在升高

所以供暖后的空气温度状态

应该是在a点的正上方

这样

我们就很容易找到

供暖后的空气状态点b点

于是 我们发现

此时空气的相对湿度只有百分之35

就是我们为什么感觉到

空气会干燥的原因

当然我们利用空气焓湿图

我们还可以分析其他的变化过程

比如等湿降温过程

等焓除湿的过程

等焓加湿过程等等

这给我们的环境调控

带来了很大的便利

下面总结一下这次课的内容

今天呢

我们学习了湿空气的主要参数

以及焓湿图的应用方法

这是我们空气环境调控的基础

希望大家能够熟练掌握

好

这次课就上到这里

谢谢大家