131暖通课件-焓湿图(下午1)磨石建筑暖通设计系列教程.

暖通空调课程讲座焓湿图一、空气的组成干空气的成分：主要成分是氮（N2）和氧（O2）。干空气中N2的体积分数约为78%；O2的体积分数约为21%；其余的1%左右时其他气体。湿空气：由干空气和一定量的水蒸气混合而成的大气。大气中的水蒸气含量是不多的，它与干空气的质量比在千分之几到千分之二十几的范围内。虽然湿空气中水蒸气的含量少，但其变化会引起湿空气干、湿度变化，进而对人体感觉、产品质量、工艺过程和设备维护等都有直接影响：同时，湿空气中水蒸气含量的变化又会使湿空气的物理性质随之变化。因此，从空气调节的角度来说，空气的潮湿程度是我们十分关心的问题。二、湿空气的物理性质湿空气的物理性质除和它的组成成分有关外，还决定于它所处的状态。湿空气的状态通常可以用压力p、温度t、相对湿度φ、含湿量d及比焓h等参数来度量和描述。这些参数称为湿空气的状态参数。一、空气的压力根据道尔顿分压力定律：混合气体总压力等于各组成气体分压力之和。湿空气的总压力就等于干空气分压力和水蒸气分压力之和，即：p=pg+ps。湿空气中含水蒸气的分压力大小，是衡量湿空气干燥与潮湿程度的基本指标。标准大气压力是p=101325Pa。道尔顿气体分压定律在任何容器内的气体混合物中，如果各组分之间不发生化学反应，则每一种气体都均匀地分布在整个容器内，它所产生的压强和它单独占有整个容器时所产生的压强相同。也就是说，一定量的气体在一定容积的容器中的压强仅与温度有关。例如，零摄氏度时，1mol氧气在22.4L体积内的压强是101.3kPa。如果向容器内加入1mol氮气并保持容器体积不变，则氧气的压强还是101.3kPa，但容器内的总压强增大一倍。可见，1mol氮气在这种状态下产生的压强也是101.3kPa。道尔顿（Dalton）总结了这些实验事实，得出下列结论：某一气体在气体混合物中产生的分压等于它单独占有整个容器时所产生的压力；而气体混合物的总压强等于其中各气体分压之和，这就是气体分压定律（lawofpartialpressure）。二、空气的温度干球温度：是温度计在普通空气中所测出的温度，即我们一般天气预报里常说的气温。湿球温度：指同等焓值空气状态下，空气中水蒸汽达到饱和时的空气温度，在空气焓湿图上是由空气状态点沿等焓线下降至100%相对湿度线上，对应点的干球温度。露点温度：在含湿量不变的条件下冷却空气，一直冷却到空气中的水蒸气开始凝结成水的那一时刻的温度。在冬天的玻璃窗上或夏季的自来水管上常常可以看到有凝结水或露水存在。这一现象可以用露点温度形成来解释。干湿球湿度计：是测定气温、气湿的一种仪器。由两支规格完全相同的温度计组成，一支称为干球温度计，其温泡暴露在空气中，用以测量环境温度；另一支称为湿球温度计，其温泡用特制的纱布包裹起来，并设法使纱布保持湿润，纱布中的水分不断向周围空气中蒸发并带走热量，使湿球温度下降。水分蒸发速率与周围空气含水量有关，空气湿度越低，水分蒸发速率越快，导致湿球温度越低。可见，空气湿度与干湿球温差之间存在某种函数关系。干湿球湿度计就是利用这一现象，通过测量干球温度和湿球温度来确定空气湿度的。三、含湿量含湿量d是指单位质量干空气中含有的水蒸汽量。单位是kg/kg（干空气）或g/kg（干空气）。含湿量d的数值计算：d=0.622ps/（p-ps）四、相对湿度相对湿度是空气中水蒸气分压力和同温度下饱和水蒸气分压力之比，也称为饱和度。相对湿度反映了湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度。空气的相对湿度φ越大，也就是越潮湿。φ的最大值是1（或100%），这相当于饱和空气。如果φ=0，这表明空气中不含水蒸气（干空气）。五、比焓在空气调节工程中，湿空气的状态经常发生变化，常需要确定状态变化过程内热量的交换量。从热工基础可知，在压力不变化的情况下，焓差值等于热交换量。而在空气调节过程里，湿空气的状态变化过程可以看成是在定压下进行的，所以能够用湿空气状态变化前后的焓差值来计算空气得到或失去的热量。包含单位质量干空气的湿空气的比焓值h应是h=hg+dhs=1.01t+d（2500+1.84t）或h=（1.01+1.84d）t+2500d湿空气焓湿图理论上，对于一定的大气压，只要知道空气的任意两个参数，就能算出所有其他参数。在工程应用中，用公式计算和用查表方法来确定空气状态和参数，比较繁琐，而且对空气的状态变化过程的分析也缺乏直观的感性认识。因此，为了便于工程实际应用，通常把一定大气压力下，各种参数之间的相互关系作成线算图来进行计算。根据所取坐标系的不同，线算图也有好几种，国内常用的是焓湿图，简称h-d图。这里需要强调的是，每一张h-d图都是按规定的大气压绘制的，因此在计算工作中，应选用与要求大气压相符的（或接近的）焓湿图。对于一定的大气压，只要知道空气的任意两个参数，就能算出所有其他参数。在工程应用中，用公式计算和用查表方法来确定空气状态和参数，比较繁琐，而且对空气的状态变化过程的分析也缺乏直观的感性认识。因此，为了便于工程实际应用，通常把一定大气压力下，各种参数之间的相互关系作成线算图来进行计算。根据所取坐标系的不同，线算图也有好几种，国内常用的是焓湿图，简称h-d图。湿空气的湿度图：图上共有五种线，图上任一点都代表一定温度t和湿度Ｈ的湿空气状态。等湿度线(等H线)：等焓线(等I线)：等温线(等t线)：等相对温度线（等φ线）水蒸汽分压线：这里需要强调的是，每一张h-d图都是按规定的大气压绘制的，因此在计算工作中，应选用与要求大气压相符的（或接近的）焓湿图。湿空气焓湿图等φ线是曲线等h线是倾斜直线等d线是垂直线等t线接近水平，看似平行，实际互不平行。最低的一根等φ线，其值为φ=100%。这条曲线称为饱和线。状态在这条线上的空气处于饱和状态。在其他φ线上的空气都是非饱和的。空气状态不可能位于饱和线以下的区域中。湿空气焓湿图等φ线是曲线等h线是倾斜直线等d线是垂直线等t线接近水平，看似平行，实际互不平行。最低的一根等φ线，其值为φ=100%。这条曲线称为饱和线。状态在这条线上的空气处于饱和状态。在其他φ线上的空气都是非饱和的。空气状态不可能位于饱和线以下的区域中。1等湿度线(等H线)2等焓线(等I线)3等温线(等t线)I=(1.88t+2490)H+1.01t当空气的干球温度t不变时，I与H成直线关系，故在I-H图中对应不同的t，可作出许多等t线。各种不同温度的等温线，其斜率为(1.88t+2492)，故温度愈高，其斜率愈大。因此，这许多成直线的等t线并不是互相平行的。一组与纵轴平行的直线。在同一条等H线上，湿空气的露点td不变。一组与横轴平行的直线。在同一条等I线上，湿空气的温度t随湿度H的增大而下降，但其焓值不变。4等相对温度线（等φ线）sspPpH622.0HHPpv622.0当湿空气的湿度Ｈ为一定值时，温度愈高，其相对湿度φ值愈低，即其作为干燥介质时，吸收水汽的能力愈强，故湿空气进入干燥器之前必须经过预热器预热提高温度，目的除了提高湿空气的焓值使其作为载热体外，也是为了降低其相对湿度而作为载湿体。5水蒸汽分压线该线表示空气的湿度Ｈ与空气中的水蒸汽分压pv之间关系曲线。当湿空气的总压Ｐ不变时，水蒸汽的分压pv随湿度Ｈ而变化。水蒸汽分压标于右端纵轴上，其单位为kN/m2。AEDFBCtwtdφ=1HpI干球温度t、露点td、湿球温度tw（或绝热饱和温度tas）都是由等t线确定的。根据湿空气任意两个独立的参数，就可以在H-I图上确定该空气的状态点，然后查出空气的其他性质。非独立的参数如：td~H，p~H，td~p，tw~I，tas~I等，它们均在同一等H线或等I线上。湿焓图的说明与应用通常根据下述已知条件之一来确定湿空气的状态点，已知条件是：0HAφ=1ttwI1230HAφ=1ttdI1230HAφ=1tIφ12（１）湿空气的干球温度t和湿球温度tw；（２）湿空气的干球温度t和露点td；（３）湿空气的干球温度t和相对湿度φ。tBtABAtBtABAφ=1HI1加热和冷却若空气的温度变化范围在露点以上，则空气中的含水量始终保持不变，且为不饱和状态，为等湿过程，过程线为垂直线。三、湿空气的基本状态变化过程2冷却减湿BAφ=1HIHAHB利用上述方法，如果将凝结出来的水分设法除去，再将所得的饱和空气加热，则不会恢复原来的状态，而空气的湿度小于原空气的湿度，即达到减湿的目的。上述间壁式冷却过程当进行至露点，空气即达到饱和状态，继续冷却时，水蒸气就在冷却壁面上凝结出来，而且温度不断降低，但空气始终在饱和状态。3不同状态空气的混合212211GGHGHGHn212211GGIGIGIn若混合后的空气状态点落入超饱和区，例如图中3-4直线上的d点，则混合物将分成气态的饱和空气和液态的水两部分，前者的状态点为过d点的等温线与φ=1线的交点e。φ=1HII1InI2H1HnH21234detI设有状态不同的空气1和2，对应的干空气的量为G1和G2，对应的状态为（H1，I1），（H2，I2）。两空气混合后，由物料衡算和热量衡算，可求得4绝热冷却增湿过程BAφ=1HItAtas绝热饱和过程的进行，其结果一方面表现为空气的冷却，另一方面表现为空气的增湿，故称为绝热冷却增湿过程。空气和水直接接触时，空气的状态变化可视为空气和液态水表面边界层内的饱和空气不断混合的过程。若空气（以A点表示）与温度为tas的冷却水（其表面的饱和空气以B点表示）相接触，由于水温保持不变，B点的位置也固定不变，则空气的不断混合过程就表现为空气状态从A点不断向B点移动。结束