第八章---湿空气的状态参数与焓湿图的应用

1第八章湿空气2本章内容8.1湿空气的性质8.2湿空气的焓湿图8.3湿空气的基本热力过程38.1湿空气的性质组成：湿空气干空气水蒸气4湿空气：含有水蒸气的空气。干空气：完全不含水蒸气的空气。在干燥、空气调节以及精密仪表和电绝缘的防潮等对空气中的水蒸气特殊敏感的领域，则必须考虑空气中水蒸气的影响。湿空气中水蒸气的分压力很低，可视水蒸气为理想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合气体。一、湿空气的成分及压力5水蒸气干空气TRmVPTRmVPvvvaaa物理模型：干空气：理想气体水蒸气：近视作为理想气体6干空气的组成表2O2NAr2CO0.00031.0000.01328.966成分分子量容积成分（摩尔成分）组成气体的部分分子量32.0000.20956.70428.0160.780921.87839.9440.00930.37144.017大气压力-------地球单位表面上所受的大气的压力。大气压力与海拔高度的关系。标准大气压--------1954年第十届国际计量大会决议声明，规定标准大气压值101.325kPa。vppBavpppa8二、未饱和湿空气与饱和湿空气未饱和湿空气：饱和湿空气：湿空气中的水蒸气未饱和，处于过热状态，湿空气还能吸收水份。湿空气中的水蒸气已饱和，不能再吸收水份。)(tppsv)(tppsv9从未饱和到饱和的途径Tspvps1、T加水蒸气pvab3、pv不变，Tabaddc2、pv，Tace结露Td露点温度10露点：结露：湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度td称为露点温度，简称露点。定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和，凝结成水（过程1－2）。结霜：℃0dt11td=ts(pv)结露与露点湿润的夏天水管上常出现水珠?冷水管t=20oCTsdpv=0.04bar大气温度t=30oCtd=28.98oC干燥的冬天pv小，td0oC结霜12三、湿空气的分子量与气体常数湿空气的平均分子量：()28.97(28.9718.02)aavvavvvavavvvaavMrMrMppBppMMMMBBBBppMMMBB湿空气的气体常数：8314831428728.9710.9510.378vvRppMBB13四、绝对湿度与相对湿度湿度：湿空气中水蒸气的含量。1.绝对湿度1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度：饱和湿空气的绝对湿度达到最大值绝对湿度T,pv下水蒸气的密度不常用TRVpmvvvvvvvmpVRTssvpRT142、相对湿度—湿空气中水蒸气含量与同温度下最大可能含量之比。vsvspp01=0干空气01未饱和湿空气=1饱和湿空气吸湿能力下降注：当tts（p），如在1atm时，t100℃时，由于水蒸汽的最大压力（饱和压力）psp，故v,maxsppp（1）vsppvvvgv1pvRTsssgs1pvRT（2）此时vvv,maxpppp15五、含湿量（比湿度）——1kg干空气中所含水蒸气的质量vamdma）当p一定时，vdptv0.622ppspdssppp622.0vv0.622pppvaVdVvavg,vag,apVRTpVRTva0.622ppkg水蒸气/kg干空气b)一定，p、升温吸湿原理kg/kgDA讨论：16六、饱和度622622vvsssvspBpBpdDpdBpBpvsppppD饱和度D略小于相对湿度，即D≤，如，则。17七、湿空气比体积与密度湿空气的比体积:1kg干空气和0.001dkg水蒸气所占据的体积。aavmVvdpTRpTRRdRmVvpTRmRmVTRmRmpVTRmVpTRmVpaavaavvaavvaavvvaaa001606.01001.0)(vd001.0118八、湿空气的焓湿空气的焓等于干空气的焓与水蒸气的焓之和。)(/akgkJ湿空气的比焓是以1kg干空气为基准，也就是（1+0.001d）kg湿空气的焓，用h表示。vadhhh001.0)(/akgkJ)(/akgg)(/vkgkJhahdvh)(/akgkJ—含有1kg干空气的空气的焓，单位为—1kg干空气的焓，单位为—含湿量，单位为—1kg水蒸气的焓，单位为19)85.12501(001.001.1)/(85.10/250184.12501)/(01.1式中01.1..,,tdthKkgkJckgkJrttcrhtKkgkJcttchqpvpvapapa湿空气的焓值为水蒸气的比定压热容—℃时水的汽化潜热—空气的温度—干空气的比定压热容；—水工程上取0℃的干空气和0℃的饱和水的焓值为0，则空气的焓为：20绝热饱和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，也称热力学湿球温度。理论上九、绝热饱和温度与湿球温度1、绝热饱和温度（热力学湿球温度）模型特点：1定压，绝热2接触时间无限长21t2PPt1,d1h1,φ1t2,d2h2，φ2质量平衡2121212121hhddhhmhddmhmhmhmhmlalaaalea能量平衡1221ddmmdmmdmaeaea22012hh2222622.0%100sspBpdlvplvlvpvplvphhdttchhhhdttcdhdtchddhdtc12212122121222121112121hhddhl23干湿球温度计干湿球温度计由两个温度计构成，如图所示。如果将干湿球温度计置于通风良好的湿空气中，由于湿球温度计上湿布的水分蒸发,吸收汽化潜热，使湿纱布中的水温降低，湿球温度计读数下降。当水分蒸发所需要的热量等于周围空气所传给的热量时，湿球温度计读数维持在某一数值不变，这一温度值称为湿球温度tw。干球温度计：测量空气温度t湿球温度计:测量湿球温度tw干湿球温度计2、湿球温度湿球温度的概念在空气调节中至关重要24当湿空气未饱和时，其相对湿度愈小，湿球温度计上纱布中水分蒸发愈快，需要的汽化潜热愈多，湿球温度愈低，干、湿球温度差就愈大；反之，湿空气的相对湿度越大，干、湿球温度之差就愈小；当湿空气的相对湿度等于1时，湿空气为饱和湿空气，干球温度与湿球温度相等。干、湿球温度之差可以表征空气相对湿度的大小，它们之间的关系可以表达为wftt根据干湿球温度计测量的干、湿球温度就可以由上式确定空气相对湿度的大小。例题8-1、8-225湿空气的焓湿图是在不同的大气压力B下，纵坐标是其焓值，横坐标是含湿量值。湿空气的焓湿图是湿空气工程计算的重要工具。8.2湿空气的焓湿图26焓湿图组成等焓线等湿线1.d2.等温线等相对湿度线3.5.4.水蒸汽分压力线热湿比线0102030500030002000100006000-2000)10(2Papv27焓湿图的结构d=0干空气dh2、h线1、d线人为将h旋转135度h135度d28焓湿图的结构dh3、t线正斜率的直线h等干球温度线tdtth)85.12501(001.001.10)85.12501(001.0consttdhtd29焓湿图的结构dhh等相对湿度线是一组向上凸的线。φ=0，干空气线。φ=100%，饱和湿空气线，其左上部未饱和，右下部，过饱和，不稳定。t100%sspBpd622.04.等φ线dB一定时，φ=f(d,t)。30▲h-d图都是在一定的大气压力B下绘制的，水蒸气的分压力最大也不可能超过B。如果B=1bar，此压力下水蒸气对应的饱和温度为99.63℃，因此当湿空气温度等于或高于99.63℃时，φ定义为φ=pv/B。此时等φ线就是等d线，所以各等φ线与t=99.63℃的等温线相交后，向上折与等d线重合。31焓湿图的结构dhht0.6220.622vbvvbpdpppp5、线vp100%dvpd32焓湿图的结构dhht6、露点td100%vppv下的饱和湿空气1tdd33焓湿图的结构dhht7、湿球温度tw100%vp绝热饱和温度tdtwt1whhd34焓湿图的结构dhht8、热湿比100%vph-d图上为直线的斜率ⅣⅠⅡⅢ又称角系数：表示了湿空气变化过程方向与特征dhddhhddhh1000100010001212121235焓湿图的结构dhht8、热湿比100%vp12已知初态1过程斜率已知可确定终态ε=4000ε400036h-d图四个区域的特征37象限热湿比状态参数变化趋势过程特征idtⅠε0＋＋±增焓、增湿Ⅱε0＋－＋增焓，减湿，升温Ⅲε0－－±减焓，减湿Ⅳε0－＋－减焓，增湿，降温h-d图中不同象限内湿空气状态变化过程的特征38不同的B有不同的h-d图注意：391110.1MPa,20C,65%pt144.0kJ/kgh干空气例1已知湿空气参数h-d图应用:根据两个独立参数在焓湿图确定空气的状态点，并查出其它参数。求其他参数解：由温度及相对湿度在h-d图上确定点1的位置，由此读出w16.8Ct19.3g/kgd干空气d13.5Ctv1.3kPap由h1与交点读出100%由点1作垂线，与交点读出100%与pv线交点读出401110.1MPa,30C,25Cwpttdv76.0kJ/kg67%18.2g/kg23C2.8kPahdtp干空气干空气求:其他.例2已知湿空气参数解：利用h-d上等湿球温度线与等焓线平行及时干球温度等于湿球温度确定点1。100%例题8-3418.3湿空气的基本热力过程一、单纯加热或冷却过程d不变12qdh12'12122’加热12放热12’hh12hhq'21hhq42二、冷却去湿过程qdh12'1212d1h1d2h2d1-d2h水212141hhhddhhqw43三、绝热加湿过程向空气中喷水，汽化潜热来自空气本身，t蒸发冷却过程dt011212hhddhhw44四、绝热减湿过程dh112d1h1d2h2d2-d1h水t1t212hh固体吸湿剂02121ddhhdh45五、等温加湿过程dh112d1h1d2h2d2-d1hVt1t2蒸气h2h1vvvthddhdh85.12501与等温线近似平行℃当水蒸气温度为269085.12501100vt46123aaammm六、绝热混合过程112233aaamhmhmh质量平衡d1d2ma2ma1ma3d3112233aaamdmdmd11122322aaaaamdmmddmm132213aamddmdd132213aamhhmhh3213dddd32133213hhhhdddd能量平衡47六、绝热混合过程dh112h3h23h1d1d2ma2ma1ma3d3ma1ma231312323ddhhddhh132213aamhhmhh3213dddd21:31:23aamm48为了确定混合点在h-d图中的位置，也可以通过热湿平衡关系求得h3或d3。21221132122113aaaaaaaammdmdmdmmhmhmh49七、湿空气的蒸发冷却过程直接蒸发冷却间接蒸发冷却直接蒸发冷却是指当未饱和湿空气与水直接接触时，水会从周围湿空气中吸收汽化潜热而蒸发，从而使湿空气的温度降低的冷却方式。间接蒸发冷却是指将直接蒸发冷却后的所得的湿空气通过间壁式换热器去冷却室外新风作为空调送风的冷却方式。50八、冷却塔中的热湿交换过