Video 9-8 湿空气的焓湿图与热湿比在线视频

下面我们再来介绍

湿空气的焓湿图和热湿比

既然说到图 因为工程上

或者说我们实际应用也是

这个图 它非常直观

而且用起来也方便

但是我们知道

湿空气的参数很多

你看它比前面我们介绍的工质

又多了比湿度或者是含湿量

或者说相对湿度

那我用几个独立参数才能

表征这湿空气的状态

我们回到我们的吉布斯相律

吉布斯相律说什么

系统的独立参数的数目

它应该等于

组元数减去相数然后再加上2

对于湿空气的组元数等于几

湿空气是由干空气加上水蒸气

所以它的组元数应该是等于2

然后相数

它只有一项气相

所以它相数是1

它这样以来根据吉布斯相律

独立参变量应该是几个

应该是三个

那如果是三个参数

那你这个图就应该是个立体的

三维坐标

那我如果能够选一个参数

这个参数变化的范围不是很大

那我就可以给它固定

我固定它是这个数值的时候

我这一个平面图

然后再一个数的时候

它是另外一个平面图

也就是说在它范围不是很大

我就可以把它作为一个常数

然后另外两个量

那不就是平面来表示了

哪个量变化不大

只有大气压

所以这三个参数之中

我们其中选一个是大气压

我可以给它固定

另外还有两个

那另外两个一定得是常用的

常用的首先是什么

我们湿空气不管是在空调

还是烘干 还是冷却塔

里面肯定都有热量的交换 有湿的交换

有热量的交换

对于稳定流动过程交换的热量是什么

就是焓的变化量 所以必须得有焓

然后我刚刚又说了

这个对于湿空气

在这个过程中干空气的量是不变的

但是它的含湿量或者比湿度是变的

所以另外两个参数一个就是焓

然后再一个就是比湿度或者是含湿量

所以我们湿空气这三个参数

我们就取什么 一个是大气压

然后一个是焓 一个是比湿度

但是大气压给它固定

也就是说对于一个给定的大气压下

然后我们看另外两个量怎么变

所以湿空气的图 叫做焓湿图

但有的时候也叫做温湿图

为啥叫温湿图 我们下面来看

那我们来看一下湿空气焓湿图的结构

纵坐标是焓

横坐标是含湿量或者是比湿度d

这里面肯定有一些等什么什么线

首先是等比湿度的线

或者说含湿量的线 就是垂线

因为你纵坐标就是比湿度

或者说含湿量

所以它肯定就是垂线

他们当d=0的时候是干空气

然后我们再来看等焓线

纵坐标是焓 等焓线

那理论上就应该是水平的

但是在我们湿空气的焓湿图上

这等焓线不是水平的 它是什么

它是与纵坐标成135度的角

为什么这么做

它是为了使图线不过于密集

容易使用

因为跟等温线是非常接近的

我们一会儿来看

总之我们焓湿图上这等焓线

是与纵坐标成135度的

平行的一些直线是等焓线

然后我们来看等干球温度线

温度与焓之间的关系我们知道

它等于 焓等于

1.005t+d（2501+1.863t）

然后我们来看一下

由这表达式我们可以得出来

对于焓湿图上这个等温线的斜率

也就是焓对比湿度d的偏导

在温度不变的条件下它等于什么

等于2501+1.863t

而且温度是不变的

这不就是一个常数

对于不同的温度值不一样而已

但是这差是很小的

因为你前面你是2501 后面1.863t

而且t是℃

所以你看在焓湿图上

这个等干球温度线是什么

那就是一个正斜率的一个直线

而且斜率随着温度的增加

而稍有一点点的增大

因为它后面1.863t

相对前面的数来说很小的

这就是我们的等干球温度线

然后我们再来看等相对湿度线

相对湿度线稍微复杂一点

相对湿度都跟什么有关

我们知道焓跟温度 跟比湿度有关

而比湿度跟相对湿度有关

所以从这两个表达式你就可以看出来

在不同的温度下

对于某一个给定的相对湿度

它会有一系列的焓h 和比湿度d

那我把它连起来就可以了

那连起来就是这个

给定的相对湿度的等相对湿度线

这线最后是什么样的

是这样的 它是一个向上凸的曲线

当相对湿度等于100%的时候

它是饱和线

而且这饱和线在最下面

越往上这相对湿度是越小的

这就是我们的等相对湿度线

一般来说相对湿度小于100%的

我们把它叫未饱和空气区

这是我们前面讲过的 它是湿空气区

下半部分有的时候

把它叫做过饱和区或者是有雾区

这个雾是哪个雾 云雾的雾

不是错误的误

当然我们湿空气中

用的不是很多这一块 下面这部分

当相对湿度等于0的时候 它是干空气

这个时候比湿度d也是等于0的

我们再来看等水蒸气分压线

也就是Pv是常数的线

我们来看一下

比湿度d它跟水蒸气分压

有这样一个关系

然后我们还知道

你水蒸气的分压

它远远小于环境的压力

或者说Pb远远大于Pv

那你这分母的Pv就可以忽略

也就是说比湿度近似地等于

0.622乘以Pv除以Pb

而对于每一个焓湿图我们说了

我们环境的压力是固定的

也就是Pb是一个常数

这样以来

含湿量跟水蒸气分压那就差一个比例

就差一个系数 换句话说

所以你等水蒸气分压线

与等比湿度线它俩就是一样的

只是差一个系数而已

所以一般来说有的图它是用一个折线

然后给折到右边来表示出来

有的甚至就在横坐标上

同时表示比湿度和水蒸气分压

我们教材上是用一个折线折过来

放在右侧纵坐标的

我们再来看热湿比

热湿比指的是什么

交换的热量与交换的湿量

也就是水蒸气的比

热量是什么 就是焓差

湿量 交换的湿是什么

那就是水蒸气的量

也就是比湿度的差

热湿比就是焓差与比湿度的差的比值

我们用ε来表示 这就是热湿比

我们来看一下焓湿图上

热湿比它表示什么意思

首先这等焓线

等焓线它也就是说焓是不变的

也就是焓差是等于0的

所以它的热湿比就是等于0的

然后我们再来看垂线

这个垂线是什么

它比湿度是不变的

也就是△d怎么样 是等于0的

你那热湿比怎么样 就等于无穷大

对于热湿比

等于一个常数的情况下

在这焓湿图上

这个过程就是一个直线

比如说我们的热湿比等于4000的时候

我们用这个来表示 用这个线段来表示

这是它的过程

它的热湿比是等于4000的

然后我们看一下我们焓湿图上

热湿比等于0和热湿比等于无穷大

把整个焓湿图就分成了四个区域

这四个区域

它的过程方向的特征是不一样的

所以你这热湿比

有的时候又叫做角系数

比如说我们来看I这个区域

它的焓是增加的

然后比湿度也是增加的

而II这个区域焓是增加的

但是比湿度怎么样 是减小的

而III这个区域焓是减小的

比湿度也是减小的

IV这个区域焓是减小的

但比湿度是增加的

所以热湿比它反映出来

你这过程的方向和特征

所以你把它叫做角系数

这两个叫法都有

那刚才说的热湿比和角系数有什么用

我们就来看一下一个示例

我们如果说知道状态I

那就知道它至少两个参数

比如说在I这个点

然后我们还知道它的热湿比

或者说角系数

那也就是这个过程的斜率

比如说我们知道它的过程

湿空气过程的热湿比是等于4000

或者说角系数等于4000

那我这个过程线

一定要跟我下面角系数线怎么样

一定要平行的

然后你终态怎么确定

我就可以利用我这过程线

以及已知的终态的任何一个参数

跟这参数的交点就是我的终点

也就是说过程线与已知终态

任何一个参数的交点

比如说我知道它相对湿度

那这过程线跟相对湿度这条线的交点

就是你的终态 比如说2点

这就是角系数或热湿比的应用

我们刚才说了

我们在讲焓湿图之前我们说了

对于每一个焓湿图

它的大气压力是固定的

换句话说不同的大气压力

它有不同的焓湿图

这个一定要清晰 你不能弄错了

刚才就是我们焓湿图的

一个基本的一个框架

然后我们再来看一下

我们前面有提到的那三个温度

是很重要的

在我们湿空气这部分内容里

那我们来看一下露点温度

在焓湿图上怎么来画

那你就知道露点温度是什么温度

是湿空气水蒸气分压

所对应的饱和温度

比如说这一点 红色的这一点

是我们未饱和湿空气

然后它的干球温度就是这一点

所在的那个位置的干球温度

然后它的露点温度应该是什么

我们刚才说了

水蒸气分压所对应的饱和温度

就是找水蒸气分压这线

水蒸气分压这线什么线 是垂线

然后 跟谁相交

跟饱和湿空气相交那一点

水蒸气分压下的饱和湿空气相交

然后这一点再找出它的温度

那就是你露点温度

我们用Td来表示 用蓝色来表示

这就是露点温度

未饱和湿空气的露点温度

在焓湿图上的表示 这个要会画

然后还有一个温度 是什么温度

湿球温度 我们前面讲过

湿球温度近似地等于绝热饱和温度

那绝热饱和温度又是啥温度

我们回头去看它测试那设备是这个

长长的绝热的一个腔体

然后出口是饱和的

我们用热力学第一定律来分析

这个稳定流动过程

最后得出来

h1+（d2-d1）hf=h2

然后因为d2-d1它非常小

所以它乘上了hf

相对于h1和h2来说它更小

所以我们把中间这一项忽略

这样以来h1就近似地等于h2

也就是说绝热稳流过程

出口的焓近似等于入口的焓

那你看这湿球温度是什么

湿球温度应该是

过这一点的等焓线与什么相交

与饱和湿空气相交那一点的温度

沿等焓线下来

然后与相对湿度等于100%

相交那一点的温度

我们再沿等温线画过来

那就是我们紫色的Tw

这个就是我们

未饱和湿空气的三个温度

在焓湿图上的表示

然后它的相对大小那就很直观

一目了然

干球温度在这上面

然后露点温度在最下面

湿球温度在中间

这个要求你会画 知道

我们一开始前面说了

这个焓湿图有的时候又叫温湿图

原因是什么

你这个焓是与纵坐标成135度的

然后这温度是斜率为正的直线

而且这温度线实际上它斜率不是很大

所以常常纵坐标直接用温度来表示

所以焓湿图有的时候又叫温湿图

这个是我们教材书上的焓湿图

它的横坐标是什么 含湿量

然后水蒸气分压是放在右侧的

用个直线折过来了

然后纵坐标是什么 直接就是温度

然后它焓在什么地方

焓值它直接标在这等焓线上

然后在饱和线的右下侧这块

然后它的角系数

也就是热湿比 在它的右下角这

这是我们教材上的这种焓湿图

实际上焓湿图有

不同的表示形式的或方法

这个是另外一种

你看它的横坐标是什么

横坐标是含湿量水蒸气分压

而且它都放在上面的 图的顶部的

纵坐标还是温度

然后这焓值也是标在等焓线上

在饱和线的右下侧

角系数它是以半圆形式呈现的

放在这个图的右下侧的

这个是我们中国的焓湿图

我们来看看这个是美国的焓湿图

它跟中国的不一样

本质上是一样的

我们首先来看它横坐标

它的横坐标是什么

它的横坐标是温度

我们纵坐标温度 它横坐标是温度

然后纵坐标是含湿量

而且放在图的右侧

然后焓在什么地方

焓也是表在等焓线上 但是穿过饱和线

在这个左上方空白这地方 放在这

然后角系数在左上方

所以美国的焓湿图

实际上是中国焓湿图

正好对角折下来的

所以也有人开玩笑说

中国的焓湿图是站着的

然后美国的焓湿图是躺着的

它俩的表现方式是不一样

但是本质是一样的

刚才讲的是我们湿空气的焓湿图

实际上湿空气的计算可以用公式

然后也可以用图表 图表是非常直观

然后各种关系相对一目了然 非常好的

但查图相对来说就麻烦一点

也有一些误差

所以还有一种方式 那就是用软件

现在网上有不少这种公开的免费的

湿空气的焓湿图查询软件

我在这里给出来的是

中国制冷网上的焓湿图的查询软件

这是它的网址 我这写在这

另外还请助教做了一个

网盘的一个链接

但是发现有的电脑下载解压之后

不能直接运行

那如果说你运行有问题

你可以点右键

然后以管理员的身份来运行

一般就没有问题的

当然如果这实在有问题

你就可以自己去

找一个网址能用的地方

然后来下这个来用

所有的焓湿图没有太大的差异

这个就是我们这个焓湿图

下载解压之后的界面

然后在这提醒大家

在你用焓湿图的时候

首先要做的事情是什么

设置正确的大气压力

因为前面说过

每个大气压它对应的焓湿图

是不一样的

所以在你用的时候

一定是它给你的大气压

然后在这设置一下

我们这一小节是湿空气的焓湿图

这个图是看上去挺复杂 挺啰嗦

对大家的要求你会用就可以

不会要求你去画去 这个线那个线

等压 等分压线 相对湿度

不会要求你会画 你会用就可以

但是

我们的那三个温度

干球温度 湿球温度 露点温度

在图上怎样来画 怎样来表示

这个要求你掌握