04-02湿空气性质与焓湿图在线视频

空气是多种气体的混合物

我们把水蒸气以外的

气体混合物

称为干空气

干空气和水蒸气的混合物

称为湿空气

干空气的主要成分

是氮气

氧气和余下的

1%为

二氧化碳

氩、氖、氦等气体

湿空气是水蒸气

和干空气组成的混合气体

其中的水蒸气

可以处于两种状态

饱和水蒸气

和过热水蒸气

全空气系统

和空气水系统等空调系统

使房间内的空气

达到设定的温度和湿度

必须对空气进行各种处理

所有的这些处理过程

和某一状态的空气送入房间后

变化过程的分析计算

必须充分掌握湿空气的

性质及焓湿图

有关湿空气的性质

和焓湿图

在工程热力学的课程中

进行了详细讲述

本讲仅对主要内容作一回顾

大气压力

由于地球引力作用

环绕地球的大气层

对地球表面形成的压力

称为大气压力

用符号B表示

单位为帕斯卡

大气压等于干空气分压力

和水蒸气分压力之和

见公式4-1

大气压力与地区有关

海拔越高

大气压力越小

还与气温有关

同一地区

冬季的大气压力

高于夏季的大气压力

水蒸气分压力

与湿空气中的水蒸气的含量有关

水蒸气含量越大

其分压力越大

因此

空气中水蒸气的

分压力的大小

直接反映

空气中水蒸气含量的大小

含湿量

含湿量是湿空气中

含有单位质量

干空气的湿空气

所含有的水蒸气的质量

用符号d来表示

单位为

g/kg

见公式4-2

相对湿度

湿空气中水蒸气

只能以过热

或者饱和状态存在

当湿空气中的水蒸气

处于饱和状态

空气中的水蒸气达到最大含量

空气称为饱和湿空气

简称饱和空气

当湿空气中的水蒸气

处于过热状态时

空气当中的水蒸气含量

没有达到最大值

空气称为未饱和湿空气

简称未饱和空气

由此可见

湿空气在一定温度下

具有一极限的含水蒸气量

饱和空气的含水蒸汽量

称为饱和含水蒸汽量

它是该温度所对应的

饱和水蒸气分压力

对应的含水蒸汽量

含水蒸汽量达到饱和的

含湿量的湿空气

称为饱和空气

相对湿度

定义为某一温度下的

湿空气的水蒸气分压力

与同温度下的

饱和水蒸气分压力之比

湿球温度与干球温度

湿球温度是用下面方法

测得的空气的温度

在温度计的感温包

包裹上湿纱布

并使它保持湿润

这温度计

称湿球温度计

所测得的空气温度

称为湿球温度

而把感温包

裸露的温度计

所测得的空气的温度

称为干球温度

把湿球温度计

置于相对湿度

小于Φ=100%的空气中

在湿球的表面形成

一层很薄的饱和空气层

设开始时

水温等于空气温度

则在湿球表面

空气与周围空气之间

存在水蒸气分压力差

纱布表面的水蒸气

迁移到周围空气中去

纱布中的水分

吸收自身的热量而蒸发

致使纱布中的水温度下降

形成湿球与周围空气温差

这一温差使周围的空气

向湿球传热

当所传递的热量

尚不足以抵消水分蒸发

所需的热量时

不足的部分

仍然来自于纱布中的水分

从而使纱布中的水温

继续下降

最后当湿球与周围空气之间

达到某一温差

水分蒸发所需的热量

等于周围空气向湿球传递的热量时

纱布中的水温不再下降

而保持一稳定值

这时的湿球温度计的

读值即为湿球温度

在湿球表面是一层很薄的

对应于湿球温度的饱和空气层

在测量空气的湿球温度

同时可以测

空气的干球温度

干球温度与湿球温度

有一温差

这一温差标志了空气的

相对湿度的大小

当干球温度差为零时

则表示该空气的为饱和空气

干湿球温度差越大

则表示空气的相对湿度越小

我们经常用

干湿球温度计

测空气的相对湿度

湿空气的状态

是需要三个独立状态参数确定

湿空气的焓湿图

是在大气压B一定的条件下绘制的

因此

只要再有两个独立状态参数

就可确定湿空气的状态

定焓线与定含湿量线

焓湿图

以1kg干空气为基准

并在一定的大气压力B下确定的

如图4-1所示

以焓与含湿量

作为坐标而绘制的

为使图面开阔清晰

焓与含湿量坐标轴之间

成135度的夹角

在纵坐标轴上

标出零点

即焓值等于0

含湿量等于0

故纵坐标轴系

为含湿量d等于0的等含湿量

该坐标轴上的读数

也是干空气的焓值

在确定坐标轴的比例后

就可以绘制一系列

与纵坐标轴平行的等含湿量线d

与纵轴呈135度角的一系列等焓线

如图4-1所示

等温度线

根据焓值的关系式

可以看出

t为定值时

焓值h与含湿量d呈线性关系

其斜率为正值

并随温度t的升高而增大

由于各定温线的温度不同

每条定温线的斜率不等

所以每条温线是不平行的

但斜率中

2501远大于1.85t的值

所以各定温线又几乎是平行的

如图所示

定相对湿度线

根据公式

在一定的大气压力下

含湿量

与水蒸气饱和分压力

之间有一系列的对应关系

而水蒸气饱和分压力

又是温度的单值函数

因此

当相对湿度为某一定值时

把不同温度

对应的饱和水蒸气分压力

代入就可以得到相应的

温度下的一系列的相对湿度值

在焓湿图上

可得到相应的状态点

连接这些状态点

就可得出某一条定相对湿度

水蒸气分压力线

当大气压力为一定值时

水蒸气分压力pv

只与含湿量有关

说明在B等于常数的焓湿图上

含湿量d与pv

不是相互独立的两个状态参数

因此

可在焓湿图上给出含湿量d

与水蒸气分压力pv之间的变换线

如图所示

在湿空气的热湿处理过程中

由初状态点1

变到终状态点2

假如在1-2过程中

热、湿交换是同时而均匀进行的

那么在焓湿图上

热湿交换的过程1-2

将连续连接初状态1

与终状态2

给一条直线

这条直线具有一定的斜率

即是空气在热湿交换的

过程1-2的方向与特点

这条直线的斜率

我们称之为热湿比

用符号ε表示

热湿比湿是在焓湿图上

反映了过程线

1-2的倾斜度

称角系数

见公式

湿空气的基本热力过程

1、加热过程

在湿空气的加热过程中

空气吸入热量

温度升高

但焓湿量不变

是一个等含湿量过程

焓湿图上

加热过程

是一条垂直向上的直线

如图所示

湿空气加热后

状态参数的变化是

温度升高

焓值增加

相对湿度减少

冷却过程a

在冷却过程中

使空气温度降低而放出热量

只要冷源的温度

高于湿空气的露点温度

在冷却过程中

就不会产生凝结水

含湿量不变

是一个等含湿量过程

如图所示

冷却过程的结果

是温度降低

焓值降低

相对湿度增加

冷却过程b

若冷源温度

低于空气的露点温度

则直接与

冷却器表面接触的

那部分空气中的水蒸气

将会凝结

这时湿空气的冷却过程经历

如图所示

因此冷却过程

称为除湿冷却

在除湿冷却过程中

焓值降低

含湿量降低

温度降低

一般情况下相对湿度增加

绝热加湿过程

在绝热情况下

对空气加湿称为绝热加湿

通过喷入循环水滴

来达到绝热加湿的目的

水滴蒸发所需要的汽化潜热

完全来自于空气

而水滴变为水蒸气后

又回到空气中

对空气来说焓值不变

只增加了几颗水的液体焓

因此

可以认为

绝热加湿过程

是一个等焓过程

如图所示

在绝热加湿过程中

焓值不变

含湿量增加

相对湿度增加

温度降低

定温加湿过程

对于湿空气喷入少量的水蒸气

是等温过程

称为定温加湿过程

在小型空调机组中

经常采用

此时湿空气从状态1-2

如图所示

喷蒸汽加湿的结果

是焓值增加

含湿量增加

相对湿度增加

温度可近似认为不变

湿空气的混合

在空调工程中

在满足卫生条件的前提下

尝试一部分

空调系统中的循环空气

与室外新风混合

经过混合处理后

再送入空调房间

以节省冷量、热量

达到节能的目的

有质量为m1的湿空气

与质量为m2的湿空气

进行混合

符合能量守恒

与质量守恒定律

混合前湿空气的总质量

等于混合后湿空气的总质量

混合前湿空气的总焓值

等于混合后的湿空气的总焓值

混合过程如图所示