焓湿图演示

空气调节湿空气的焓湿图及应用第十章湿空气的焓湿图及应用•空气调节可以实现哪些处理过程？•加热、冷却、加湿、减湿、过滤净化。•在空调工程中，研究与改造的对象是空气环境，所使用的媒介物往往是湿空气，因而需要对湿空气的物理性质有所了解。10.1湿空气的性质与焓湿图•组成：湿空气干空气水蒸气湿空气可以近似的看作理想气体，适用理想气体方程：PV=mRT式中R为气体常数，Rg=287J/KgKRq=461J/KgK1、压力P：大气层在地球表面单位面积上形成的压力，称为大气压力B。在北纬45°处的海平面上，空气温度为0℃，所测得的平均大气压力为：B=101325Pa，称为一个标准大气压或物理大气压。湿空气的参数图8.1大气压力与海拔高度的关系大气压力不是一个定值，它随着各个地区的海拔高度的增加而减小，同时还随着季节、天气的变化而稍有高低的。根据道尔顿定律：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，即式中为湿空气的总压力，即当地大气压（Pa）；为干空气分压力（Pa）；为水蒸气分压力（Pa）。qgPPBBgPqP2、温度：是表示湿空气冷热程度的物理量。目前国际上常用的有绝对温标（又称开氏温标），符号为T，单位为K；摄氏温标，符号为t，单位为℃.t15.273Tt≈T-2733、湿空气的密度ρ：等于干空气密度与水蒸气密度之和=0.003484B/T-0.00134Pq/T4、湿空气的含湿量d:每Kg干空气中水蒸气的含量)/()/(TRPTRPqqggqggqmmd5、相对湿度φ：空气中实际水蒸气分压力与同温度下饱和状态空气水蒸气分压力之比。φ=Pq/Pq.bX100%≈d/db×100﹪表征湿空气中水蒸气接近饱和含量的程度。•相对湿度表征空气接近饱和的程度，如果温度发生变化，它们也将相应地随着发生变化。•值小，说明空气饱和程度小，即空气越干燥，吸收水蒸气的能力强；值大，说明空气饱和程度大，即空气越潮湿，吸收水蒸气的能力弱。当为100%，说明湿空气饱和；当为0，指的是干空气。6、湿空气的焓i定义：i=1公斤干空气的焓＋与1公斤干空气共同存在的d公斤水蒸气的焓(KJ/Kg干)干空气的焓ig=Cp.g.tKJ/Kg干水蒸气的焓iq=Cp.q.t＋2500KJ/Kg汽i=ig+iq·d=Cp.g·t+(2500+Cp.q·t)d=1.01·t+(2500+1.84·t)d例题已知大气压力B=101325Pa,湿空气的温度t=20℃,相对湿度Ф=50%，求湿空气的(1)水蒸气分压力（2）含湿量（3）焓（4）湿空气的密度。解:（1）已知Ф=50%，即Pq/Pqb=0.5，查附录10-1可知Pqb=2332Pa，故Pq=0.5×2331=1165.5Pa（2）（3）i=1.01t+（2500+1.84t）d/1000=1.01×20+(2500+1.84×20)×7.24/1000=38.57KJ/Kg干空气（4）ρ=0.003484B/T-0.00134Pq/T=0.003484×101325/(20+273)-0.00134×1165.5/(20+273)≈1.2kg/m3d=622Pq/(B-Pq)=622×1165.5/(101325-1165.5)=7.24g/Kg干空气湿空气的焓湿图空气的主要参数中温度t、含湿量d和大气压力B为基本参数，它们决定了空气的状态，并可以由此计算出该空气状态的其余参数。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，但是比较繁琐，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i-d图。焓湿图坐标选定一般平面图形仅能有两个独立的坐标。而湿空气的状态取决于t、d、B三个基本状态参数，因而应有三个独立的坐标。为了能在平面图形上确定空气的状态、就必须假设一个基本参数为已知，通常选定大气压力B为已知,如此剩下t、d两个坐标参数，但是由于焓i与温度t有关，为应用方便，用焓i代替温度t，因而选定了i、d为坐标轴，横坐标为含湿量d，纵坐标为焓i；同时，为了图面开阔、线条清晰，两坐标轴之间的夹角取135°，这样就可以绘制焓湿图了.另外，在实用中，为避免图面过长，常取一水平线代替实际的d轴。•坐标系焓i含湿量d135ºdit100％40％焓i含湿量d几种等值线的形状i，d，t，φPqd湿空气焓湿图等φ线是曲线等i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。24681012141618202224262830323436384042d(g/Kg)-25-15-55152535455565758595105115125135145%RHi(KJ/Kg)65605550454035302520151050-5-10-15-20-25T-301.i-d图是如何画出来的？2.饱和线随B的不同而不同。t(℃)湿空气焓湿图热湿比线在空气调节过程中，被处理空气常常由一个状态变为另一个状态。在整个变化过程中，如果空气的热、湿变化是同时进行的，那么在i-d图上由状态A到状态B的直线连线，就应代表空气状态的变化过程。为了说明空气状态变化的方向和特征，常用状态变化前后焓差和含湿量差的比值来表示，称为热湿比。即：WQdGiGdidiΔdΔiεε=Δi/Δd=±Q/±WQ:湿空气变化前后的放热、吸热量；W:湿空气变化前后的析湿、吸湿量AB热湿比:就是直线AB的斜率，它反映了过程线的倾斜角度，故又名“角系数”，斜率与起始位置无关，因此，起始状态不同的空气只要斜率相同，其变化过程必定互相平行。根据这一特性，可以在i-d图上以任意点为中心作出一系列不同值的标尺线。实际应用时，只需要把等值的标尺线平移到空气状态点，就可以绘出该空气的状态变化过程了。例题•已知B=101325Pa,湿空气的初参数tA=20℃,ФA=60％,当增加10000KJ/h的热量和2Kg/h的湿量后，温度变为tB=28℃,求湿空气的终状态。•解：在B=101325Pa的i-d图上，按tA=20℃,ФA=60％•找到空气状态A，求热湿比：ε=Q/W=10000/2=5000•过A点作与等值线ε=5000的平行线，tB=28℃即为空气变化过程线。此线与t=28℃等温线的交点即为湿空气的终状态B。由B点可查出ФB=51%,dB=12g/Kg干空气,iB=59KJ/Kg干空气.Ф=100%ABtA=20℃ε=5000dBiB湿球温度和露点温度根据空气温度形成的过程和用途不同可将空气的温度区分为干球温度、湿球温度和露点温度。干球温度是指干球温度表所指示的温度。一般用t表示。湿球温度是指湿球温度表所指示的温度,一般用表示.露点温度是指在大气压力一定、某含湿量下的未饱和空气因冷却达到饱和状态时的温度。用表示。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。在空调工程中的很多除湿过程，就是利用结露规律进行的。stLt湿球温度湿球温度是在定压绝热条件下，空气与水直接接触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度。1.湿球表面与周围空气的传热2.水蒸发所需的汽化潜热Ta,daTs,ds浸水纱布dq1dq2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。Ts是在热湿交换达到平衡，即稳定的情况下纱布上水分蒸发所需要的热量刚好等于空气传给纱布上水的热量，湿球温度计所测得的读数。湿球温度ts在i-d图上的近似表示=100%ABtAtsi=常数A—B的过程可以近似认为等焓过程，在i-d图上由A点作等焓线与=100%饱和线交得B点，该点对应的温度即是湿球温度ts。例题已知用干湿球温度计测定空气状态时，干球温度为t=20C，湿球温度ts=15C，在i-d图上确定其状态点。=100%20C15C等焓线Ai为常数露点温度•露点温度tL是空气结露与否的临界温度，空气沿等含湿量线冷却，最终达到饱和时所对应的温度即为露点温度，饱和点称为露点。露点温度tL在i-d图上的近似表示tAtLABd=常数Ф=100%不饱和状态的空气A沿等含湿量线冷却，当达到相对湿度100%时，空气含湿量变为饱和，该点对应的温度为露点温度，如再继续冷却，则会有凝结水产生。空调中常用等湿冷却将空气温度降到露点，再进一步冷却使水蒸气凝结，达到干燥空气的目的。小结1、湿空气主要状态参数P、t、d、Ф、i、ρ2、焓湿图构成：坐标及等d、t、i、Ф线3、焓湿图的使用4、热湿比ε的含义与应用5、湿球温度与露点温度的含义及在焓湿图上的表示湿空气焓湿图应用利用i-d图不仅能够确定空气的状态和状态参数，而且可以表示空气的状态变化，各种变化过程的方向和特征可用角系数来表示，下面是几种典型的过程.加热等温加湿绝热加湿绝热除湿冷却降温除湿=0=0(一)等湿(干式)加热过程AB=100%ABdB=dAtBtAiBiAABABddii=0(二)等湿(干式)冷却过程ACdC=dAtCtAiCiAACACddii=-C(三)等焓减湿过程ADdDdAtDtAiD=iA0ADADddiiD=+(四)等焓加湿过程AE（绝热加湿）dEdAtEtAiE=iA0AEAEddiiE=0(五)等温加湿过程AFqidiqqtidi84.12500F(六)减湿冷却(或冷却干燥)过程AGGdGdAtGtAiGiA0AGAGddiiⅠⅡⅢⅣ思考与练习1.相对湿度和含湿量有什么区别和联系？2.在冬季，有时候窗户玻璃和外墙的内表面上会出现凝结水，试分析凝水产生的原因并提出改进办法。3.一空调冷水管通过空气温度为20度的房间，如果管道内的冷水温度为10度，且没有保温。为了防止水管表面结露，房间所允许的最大相对湿度是多少？4.压力为101325Pa、温度为32度、相对湿度为50%的2kg湿空气，处理后的温度为22度，相对湿度为85%。试求：状态变化过程的热湿比；空气处理过程中的热交换量和湿交换量。