湿空气的物理性质及其焓湿图.

第一章湿空气的物理性质及其焓湿图主要内容第一节湿空气的物理性质1第二节湿空气的焓湿图23第三节湿球温度与露点温度2第四节焓湿图的应用47１、大气的组成成分：水蒸气、氧气、二氧化碳等。２、干空气：由各种气体成分组成，空调中视为稳定的混合物。３、湿空气：由干空气和一定量的水蒸气组成，空调工程中称其为湿空气。注意空气环境内的空气成分和人们平时说的“空气”，实际是干空气加水蒸气，即湿空气。第一节湿空气的物理性质一、湿空气4、湿空气的相关概念干空气、饱和空气、未饱和空气；湿度（绝对湿度、相对湿度、含湿量）；比焓（换热器中热量）；密度和比容；露点温度（露点温度和机器露点温度）；湿球温度第一节湿空气的物理性质第一节湿空气的物理性质c、满足理想气体的状态方程与道尔顿定律ＰＶ＝mＲＴ干空气：ＰgＶ＝mgＲgＴ水蒸汽：ＰqＶ＝mqＲqＴＢ＝Ｐg＋Ｐqb、水蒸气数量微小，分压力很低，比容很大，且处于过热状态，因此可以当作理想气体来处理。理论基础：湿空气中水蒸气含量虽少，但它决定了空气环境的干燥和潮湿程度，且影响着湿空气的物理性质。因此研究湿空气中水蒸气含量的调节是空气调节中的主要任务之一。a、在常温常压下，湿空气可视为理想气体。可以用理想气体状态方程描述其状态参数。第一节湿空气的物理性质二、湿空气状态参数3、湿空气的含湿量d湿空气中的水蒸汽密度与干空气密度之比。qqgqpggpgqPBPPPPRPRd622.0622.0(Kg/Kg·干)第一节湿空气的物理性质1、压力2、温度4、相对湿度饱和含湿量——在一定温度下，饱和空气中的水蒸汽量已达到了最大限度，不再具有吸湿能力，即为该温度下湿空气的饱和含湿量db。潮湿能力比较t1＝20℃，d1＝14.7g/kg干空气，d1b＝14.7g/kg干空气t2＝30℃，d2＝20g/kg干空气，d2b＝27g/kg干空气第一种状态的湿空气是否比第二种状态的湿空气潮湿？第一节湿空气的物理性质4、相对湿度湿空气的水蒸汽压力与同温度下的饱和湿空气的水蒸汽压力之比；它表征湿空气中水蒸汽接近饱和含量的程度。%100.bqqPP湿空气的相对湿度与含湿量之间的关系可导:qqpBpd622.0bqbqPBP..622.0bqbqbPBPd..622.0%100)()(.bqqbPBPBdd第一节湿空气的物理性质5、湿空气的焓i空调工程中，空气压力变化很小，可近似于定压过程，因此可直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。干空气的焓tCigpg.+水蒸汽的焓tCiqpq.2500+（1+d）千克湿空气的焓为注意：湿空气的t、d、φ和i四个物理量都是独立的状态参数或dtdi2500)84.101.1(++)84.12500(01.1)2500(..tdtdtCtCiqpgp++++第一节湿空气的物理性质6、湿空气的密度单位容积的湿空气所具有的质量，称为密度湿空气的密度＝干空气密度+水蒸气密度TPTBTRPTRPqqqggqg00132.000348.0++一般取=1.2Kg/m3第一节湿空气的物理性质在空气调节中，经常需要确定湿空气的状态及其变化过程。确定方法有：按公式计算；查表；查焓湿图。焓湿图的作用：简化计算；直观描述湿空气状态变化过程。第二节湿空气的焓湿图为了简化工程计算，发展了湿空气参数的图解表示法，并被称为焓湿图。RichardMolllier首先使用了这种用比焓作为坐标的图表。ASHRAE已经建立了五种Mollier型图，这些图覆盖了需要的各种参数的范围。焓湿图1a、1b、1Ha和1Hb适用于海平面；海拔高度用英制单位和SI单位表示分别为5000ft(150Om)情况下的数据。ASHRAE图1覆盖了标准大气压力下各种参数的正常范围。这些图都基于精确的数据，与理想气体方程吻合得很好。PSYCH的计算机程序可以进行大量更普通的工程计算。第二节湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图湿空气的状态取决于温度t、含湿量d和大气压力B三个基本状态参数。第二节湿空气的焓湿图i-d图以i为纵坐标，含湿量d为横坐标在一定的大气压P下绘制而成的（不同大气压i-d图不同），两坐标间的夹角为135°。其构成包括：等焓线、等含湿量线、等温线、等相对湿度线、等水蒸汽分压线和热湿比线。15焓湿图1、等i线及等d线2、等温线ｉ＝1.01t＋(2500＋1.84t)d＝a＋bd3、水蒸气分压力标尺Pq＝B·d/(0.622＋d)＝f(d)4、等相对湿度线Pq,b＝f(t)Pq＝·Pq,b截距斜率第二节湿空气的焓湿图第二节湿空气的焓湿图5、热湿比线B100%WQGdGididdiiABABdAdBAiAiB空气状态变化在i-d图上的表示第二节湿空气的焓湿图理论上，湿球温度是指在定压绝热条件下，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。设有一空气与水直接接触的小室，保证二者有充分的接触表面积和时间，空气以P，t1，d1，i1状态流入，以饱和状态P，t2，d2，i2流出，由于小室为绝热的，所以对应于每公斤干空气的湿空气，其稳定流动能量方程式为：i1＋（d2－d1）iw/1000＝i2iw＝4.19tw＝（i2－i1）/（d2－d1）×1000＝4.19tw在稳定状态下，空气达到饱和状态时的温度等于水温，即t2＝tw，所以，满足上述各式的t2或tw即为进口空气状态的绝热饱和温度，也称热力学湿球温度。1、热力学湿球温度湿球温度的概念在空气调节中至关重要第三节湿球温度与露点温度一、湿球温度在工程上，可以近似认为等焓线即为等湿球温度线。2、等湿球温度线第三节湿球温度与露点温度1、已知大气压力B=0.1MPa，空气温度t1=18℃，=50%，空气吸收了热量Q=14000kJ/h和湿量W=2kg/h后，温度为t2=25℃，利用h-d图，求出状态变化后空气的其他状态参数，h2，d2各是多少？2、已知大气压力为101325Pa，空气状态变化前的干球温度t1=20℃，状态变化后的干球温度t2=30℃，相对湿度=50%，状态变化过程的角系数。试用h-d图求空气状态点的各参数、h1、d1各是多少？3、已知空气干球温度为24℃，湿球温度16℃，如何利用焓湿图确定空气状态点？1221kJ/kg5000例题第三节湿球温度与露点温度利用普通水银温度计，将其球部用湿纱布包敷，则成为湿球温度计，纱布纤维的毛细作用，能从盛水容器内不断地吸水以湿润湿球表面，因此，湿球温度计所指示的温度值实际上是球表面水的温度。3、湿球温度计第三节湿球温度与露点温度空气的露点温度也是湿空气的一个状态参数，它与Pq和d相关，因而不是独立参数。湿空气的露点温度定义为在含湿量不变的条件下，湿空气达到饱和时的温度。在i—d图上(见图1-12)，A状态湿空气的露点温度即由A沿等d线向下与=100%轴线交点的温度。显然当A状态湿空气被冷却时(或与某冷表面接触时)，只要湿空气温度大于或等于其露点温度，则不会出现结露现象。因此，湿空气的露点温度也是判断是否结露的判据。二、露点温度第三节湿球温度与露点温度空气的湿球温度和露点温度第三节湿球温度与露点温度空气的焓湿图的应用第四节焓湿图的应用1.确定空气状态参数2.表示空气的处理过程(湿空气状态变化过程和不同状态空气混合过程)3.确定空气露点温度和湿球温度一、湿空气状态变化过程在焓湿图上的表示1、湿空气的加热过程利用热水、蒸汽及电能等热源，通过热表面对湿空气加热，则其温度增高而含湿量不变。AB,t0,i0,d=0,＝＋。处理设备：(电)空气加热器2、湿空气的等湿冷却过程利用冷媒通过金属等表面对湿空气冷却，在冷表面温度等于或大于湿空气的露点温度时，空气中的水蒸气不会凝结，因此其含湿量不变而温度降低。AC,t0,i0,d=0,＝－。处理设备：表面式冷却器，喷水室第四节焓湿图的应用3、湿空气的等焓加湿过程利用定量的水通过喷洒与一定状态的空气长时间直接接触，则水及其表面的饱和空气层的温度等于湿空气的湿球温度。因此，此时空气状态的变化过程（AE）近似于等焓过程，＝4.19ts。A—E:d0,t0,i=0处理设备：喷水室4、湿空气的等焓减湿过程利用固体吸湿剂干燥空气时，湿空气的部分水蒸气在吸湿剂的微孔表面上凝结，湿空气含湿量降低，温度升高，其过程（AD）近似于等焓降湿过程。A—D:d0,t0,i=0处理设备：固体吸湿剂第四节焓湿图的应用5、湿空气的等温加湿过程向空气中喷干蒸汽，其热湿比＝iq＝2500＋1.84tq，对于低压蒸汽2500＋1.84t，即该过程（AF）近似于等温加湿过程。A—F:d0,i0,t=0处理设备：蒸汽加湿器，喷水室6、湿空气的等温减湿过程A—H:d0,i0,t=0处理设备：液体吸湿剂7、湿空气的冷却去湿过程使湿空气与低于其露点温度的冷表面接触，则湿空气不仅降温而且脱水，因此可实现冷却干燥过程（AG）。A—G:t0,i0,d0处理设备：表面式冷却器，喷水室第四节焓湿图的应用图1-13几种典型的湿空气状态变化过程电加热器表面式冷却器固体吸湿剂表面式冷却器冷媒冷媒凝结水蒸汽几种典型的空气处理过程第四节焓湿图的应用第四节焓湿图的应用二、不同状态空气的混合态在i－d图上的确定1、混合定律空气混合遵守质量、能量守恒，则：CBABBAACBABBAAdGGdGdGiGGiGiG)()(++++由以上两式得：因此，A，C，B在同一直线上，而且有：BACABCCABCGGddddiiiiACCB显然，参与混合的两种空气的质量比与C点分割两状态联线的线段长度成反比。据此，在i－d图上求混合状态时，只需将线段AB划分成满足GA／GB比例的两段长度，并取C点使其接近空气质量大的—端，而不必用公式求解。CACABCBCCABCCABCBAddiiddiiddddiiiiGG第四节焓湿图的应用图1-14两种状态空气的混合第四节焓湿图的应用两种空气混合，若混合点处于“结雾区”，则此种状态空气是饱和空气加水雾，是一种不稳定状态。假定饱和空气状态为D，则混合点C的焓值应为D的焓值与水雾的焓值之和，即：iitddddCDDCD+419.,第四节焓湿图的应用