天津理工大學(xué) 空氣調(diào)節(jié) 第一章課件

第一章濕空氣的物理性質(zhì)和焓濕圖······························11-1濕空氣的組成及物理性質(zhì)·····································21-2濕空氣的焓濕圖·····················································201-3濕球溫度與露點溫度·············································381-4焓濕圖的應(yīng)用·························································57目錄1第一章濕空氣的物理性質(zhì)和焓濕圖一.組成：干空氣、水蒸氣及污染物質(zhì)干空氣：穩(wěn)定水蒸氣：不穩(wěn)定，對濕空氣的狀態(tài)變化影響較大1-1濕空氣的組成及物理性質(zhì)23三.道爾頓分壓力定律=+濕空氣干空氣水蒸氣在給定溫度下混合氣體占據(jù)一定的體積，混合氣體的總壓力等于各組成氣體的分壓力之和。濕空氣的壓力5(一)壓力1.大氣壓力:絕對壓力=當?shù)卮髿鈮?工作壓力2.水蒸汽分壓力:Pq=B-Pg3.飽和水蒸汽分壓力:Pq.b=f(t)各種溫度下的飽和水蒸汽壓力值可從濕空氣表中查出四.濕空氣的性質(zhì)6(二).溫度（二）溫度1.開爾文溫標:T(K)2.攝氏溫度:t℃華氏溫度t=T-273.15（兩種溫標的分度間隔相等）四.濕空氣的性質(zhì)7(三).密度四.濕空氣的性質(zhì)單位容積的氣體所具有的質(zhì)量稱為密度。濕空氣是干空氣和水蒸氣組成的混合物，兩者具有相同的溫度并占有相同的容積。8①.d=f(Pq,B)②.判斷加濕、去濕過程，計算加(去)濕量四.濕空氣的性質(zhì)10濕空氣：飽和濕空氣：四.濕空氣的性質(zhì)121-3%的誤差用相對濕度判斷空氣干燥或潮濕：必須在同一溫度下四.濕空氣的性質(zhì)其他表達式：近似相等14(五).焓1.定義：內(nèi)含一千克干空氣的濕空氣所含的熱量理想氣體：濕空氣的焓：一千克干空氣的焓和d千克水蒸氣焓的總和稱為(1+d)千克濕空氣的焓四.濕空氣的性質(zhì)152.焓值計算公式:四.濕空氣的性質(zhì)顯熱潛熱16濕空氣的焓值是增加還是降低,取決于顯熱和潛熱的綜合作用。由焓值差可以判斷空氣的處理過程是增焓或減焓，從而計算交換的總熱量:四.濕空氣的性質(zhì)171-2濕空氣的焓濕圖坐標的選定B=常量i(t)縱坐標d橫坐標等含濕量線與等焓線一.焓濕圖的內(nèi)容18等水蒸汽分壓力線、等Pq線由當大氣壓力B為常量故以等含濕量線作為等水蒸汽分壓力線一.焓濕圖的內(nèi)容20在一定大氣壓力下假設(shè)φ=Const若干組(t,d)連接成一條等相對濕度線等相對濕度線一.焓濕圖的內(nèi)容21計算機計算工具2324因為Δi反映熱量變化,Δd反映濕量變化

如果ab的熱濕量變化已知則一.焓濕圖的內(nèi)容abdadbΦ=100%iaib26從圖上看出ε就是過程ab的斜率,斜率與線段的起始位置無關(guān),所以只要ε相同,變化過程線平行

熱濕比線ε（角系數(shù)線）一.焓濕圖的內(nèi)容應(yīng)用時把等值的ε標尺線平移到狀態(tài)點。由ε=0和ε=∞可把濕空氣區(qū)分成四個區(qū)Ⅰ、Ⅲ區(qū)的ε>0Ⅱ、Ⅳ區(qū)的ε<027焓濕圖四個分區(qū)圖28二.i-d圖上與B有關(guān)的線及其變化規(guī)律等φ線可以按(t,d)確定出等φ線，以φ=100%為例對應(yīng)一組(t,db)點

tdbdb’BB’當B’<B時，d’b>db，相應(yīng)的等φ線也不同。當B相差不大（差值小于2kpa)，相對濕度值的差別小于2%，誤差不大，工程上允許采用同一張i-d圖。30三.其他形式的焓濕圖焓濕圖(i,d)用焓和含濕量構(gòu)成斜角坐標溫濕圖(t,d)用溫度和含濕量構(gòu)成直角坐標溫焓圖(t,i)用溫度和焓構(gòu)成直角坐標注意：符號、單位的差異，參數(shù)的含義31Thei-ddiagramusedbyUSA、JapanandWesternEurope0.0300.0280.0260.0240.0220.0200.0180.0160.0140.0120.0100.0080.0060.0040.0020.0003035404550556065707580859095100105110115120H=20dtu/lbH=30dtu/lbH=40dtu/lbH=50dtu/lbRH=0%RH=40%RH=60%RH=80%RH=20%32Thei-ddiagramusedbyChinaandRussia331-3濕球溫度與露點溫度一.濕球溫度1.熱力學(xué)濕球溫度：在定壓絕熱條件下，空氣與水直接接觸達到穩(wěn)定熱濕平衡時的絕熱飽和溫度水分蒸發(fā)所需的熱量全部取自空氣說明空氣焓的增加量等于蒸發(fā)水量的液體熱34改變公式形式當ts=0時ε=0與等焓線重合當ts>0時ε>0

當ts<0時ε<0一.濕球溫度35在i-d圖中，已知ts，畫等溫線與飽和線交點，查出d,i設(shè)初狀態(tài)點是d=0的干空氣，則i1=i2-cdsts

由i1與縱坐標的交點確定a,ab即濕球溫度線一.濕球溫度abdsi2tsφ=100%362.干濕球溫度計——代替絕熱加濕器的實用裝置由兩只溫度計或由兩個其它的溫度敏感元件組成。一只感溫包裹上脫脂棉紗布，紗布下端浸入盛有蒸餾水的容器中，在毛細作用下紗布保持濕潤狀態(tài)，這支稱濕球溫度計。在穩(wěn)定狀態(tài)下，測得的讀數(shù)為空氣的濕球溫度ts。另一支沒包紗布的相應(yīng)成為干球溫度計，所測溫度為空氣的干球溫度即實際的空氣溫度t。一.濕球溫度37一.濕球溫度干濕球溫度計38濕球溫度計的讀數(shù)反映了紗布上水的溫度tΔtts干球溫度計濕球溫度計紗布水槽一.濕球溫度思考題:是否任一讀數(shù)都是濕球溫度呢?39當空氣的φ<100%時,紗布上水蒸發(fā)。若水溫高于空氣溫度,蒸發(fā)需要的汽化熱首先取自于水本身,紗布上水溫下降,濕球溫度計上讀數(shù)開始高于t,隨后讀數(shù)下降.無論原水溫多高,經(jīng)過一段時間后,水溫會降至t以下,出現(xiàn)空氣向水面的傳熱.隨著溫差的加大,傳熱量增加.當水溫降到某一值,空氣向水面的溫差傳熱正好補償水蒸發(fā)需要的汽化熱.水溫穩(wěn)定,這時候濕球溫度計上的的讀數(shù)就是空氣的濕球溫度。3.濕球溫度的物理意義:一.濕球溫度40若開始水溫低于空氣溫度,則空氣向水的溫差傳熱一部分滿足水蒸發(fā)需要的汽化熱,一部分供水溫的升高.隨水溫升高,溫差傳熱量減少,慢慢達到剛好滿足汽化熱,水溫穩(wěn)定,這時候濕球溫度計上的穩(wěn)定的讀數(shù)就是空氣的濕球溫度。3.濕球溫度的物理意義:一.濕球溫度41根據(jù)傳熱原理，空氣對濕球的傳熱量:3.濕球溫度的物理意義:F：為濕球溫度計的濕球表面積一.濕球溫度42濕紗布上水分蒸發(fā)需要的熱量：當Q1=Q2時,濕球溫度計讀數(shù)穩(wěn)定一.濕球溫度3.濕球溫度的物理意義:43由傳濕原理，水分蒸發(fā)時，在濕球紗布表面首先形成一層溫度等于水溫的飽和空氣邊界層。如果該飽和邊界層的水蒸汽分壓力大于周圍空氣的水蒸汽分壓力時，飽和邊界層的水汽分子向空氣擴散，水中的分子也不斷脫離水面進入飽和邊界層。一.濕球溫度3.濕球溫度的物理意義:44濕交換量：3.濕球溫度的物理意義:一.濕球溫度45當熱濕交換穩(wěn)定時:由3.濕球溫度的物理意義:一.濕球溫度46A需要通過實驗確定。不管是熱交換系數(shù),濕交換系數(shù)都與流過濕球的風(fēng)速有關(guān)常用經(jīng)驗公式計算:3.濕球溫度的物理意義:一.濕球溫度47當流速v很小時,熱濕交換不充分,測得的ts誤差較大當v較大時,熱濕交換充分,測得的ts較準確當v大于等于2.5-4m/s時,濕球溫度趨于穩(wěn)定,所以在精確測定時均采用通風(fēng)式干、濕球溫度計，在濕球周圍形成較大的空氣流速。一.濕球溫度48用空氣的干球、濕球溫度計算相對濕度。由t、ts計算出空氣的水蒸汽分壓力Pq，由空氣的t可查得空氣的飽和水汽分壓力Pq.b

。4.濕球溫度的用途:由當空氣達到飽和一.濕球溫度49用t、ts在i-d圖上確定空氣狀態(tài)

只要知道t、ts、Pq(d)三者中任意兩個,可確定出第三個以及其它參數(shù).

ts是獨立參數(shù),由于ts容易測得,故是空調(diào)工程中一重要參數(shù)。用角系數(shù)線ε=4.19ts和t交點得到狀態(tài)點。

4.濕球溫度的用途:一.濕球溫度50一.濕球溫度當ts小于等于30℃時，ε=4.19ts和ε=0的等焓線非常接近，可用等焓線代替等濕球溫度線。4.濕球溫度的用途:51二.露點溫度含義：某一狀態(tài)的空氣在含濕量不變的條件下，濕空氣冷卻達到飽和時的溫度，稱為該狀態(tài)空氣的露點溫度。

tltstAiddbPq.bPq521-4焓濕圖的應(yīng)用一.根據(jù)兩個獨立的狀態(tài)參數(shù)確定空氣狀態(tài)及其余參數(shù)獨立參數(shù)：t,d,φ,i,ts

當B一定時，由其中任意兩個可以確定空氣狀態(tài)，再從i-d圖上查得tl,Pq,Pq.b,db等其余參數(shù)

53例：已知B=101325Pa,t=20,φ=60%求tl,tstl=12ts=15.2tltstAiddbPq.bPq1-4焓濕圖的應(yīng)用541-4焓濕圖的應(yīng)用二.空氣狀態(tài)變化過程在i-d圖上的表示：各種變化過程的方向和特征用熱濕比ε表示1.等濕加熱過程：空氣通過加熱器表面獲得熱量，提高了溫度，含濕量沒變化，空氣狀態(tài)變化是等濕增焓升溫，過程線A→BFADBEGC552.等濕冷卻過程用一種設(shè)備冷卻空氣，冷表面溫度比空氣tl高,則含濕量不變。溫度降低，焓值必相應(yīng)減少過程線A→CADBFEGC1-4焓濕圖的應(yīng)用561-4焓濕圖的應(yīng)用3.等焓加濕過程用一種設(shè)備滿足：水吸收空氣的熱量蒸發(fā)為水蒸氣，空氣失掉顯熱溫度降低，但水蒸氣又以潛熱形式回到空氣中，空氣焓值基本不變，與外界沒有熱量交換——絕熱加濕，過程為A→EADBFEGC574.等焓減濕過程用固體吸濕劑處理空氣，水蒸氣被吸附，d降低，空氣失去潛熱，而得到水蒸氣凝結(jié)釋放出的汽化熱，使溫度升高，但焓值基本不變，只是略微減少了凝結(jié)水帶走的液體熱，近似為等焓減濕升溫過程A→DADBFEGC1-4焓濕圖的應(yīng)用58=0=-=+ee=0=?Heating(加熱)Isothermalhumidify

(等溫加濕)Adiabatichumidify

(絕熱加濕)Adiabaticdehumidify(絕熱除濕)Coolingdehumidify(降溫除濕)Cooling(冷卻)5.等溫加濕過程向空氣噴蒸汽來實現(xiàn)，焓、含濕量都增加，焓的增加值為加入蒸汽的全熱量59如果噴入蒸汽溫度100℃左右，ε≈2684，與等溫線的ε近似相等，故稱等溫加濕過程ADBFEGC5.等溫加濕過程1-4焓濕圖的應(yīng)用606.減濕冷卻過程當冷表面溫度降低于空氣的露點溫度時，空氣既降溫又析出水分過程線A→GADBFEGC1-4焓濕圖的應(yīng)用611-4焓濕圖的應(yīng)用62三.兩種不同狀態(tài)空氣混合過程的計算在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計過程中經(jīng)常遇到兩種不同狀態(tài)的空氣混合，例如：室內(nèi)回風(fēng)和室外新風(fēng)的混合。1-4焓濕圖的應(yīng)用63質(zhì)量流量GA（Kg/s）狀態(tài)A(iA,dA)和GB,B(iB,dB)的兩種空氣相混合,混合后空氣的質(zhì)量流量GC=GA+GB,狀態(tài)C(iC,dC)混合過程中，如果與外界沒有熱、濕的交換，由熱平衡、濕平衡原理64GAiA+GBiB=GCiCGAdA+GBdB=GCdC化簡得兩條直線的斜率相同，必互相平行,又有公共點C,故A、B、C三點必然在同一直線上。1-4焓濕圖的應(yīng)用65根據(jù)三角形相似原理：AiAiBdAdBCB表明混合點C將線段AB分成兩段，兩段長度之比和參與混合的兩種空氣的質(zhì)量成反比?；旌宵c靠近質(zhì)量大的空氣狀態(tài)端，既可用作圖法也可用公式求出混合空氣狀態(tài)。1-4焓濕圖的應(yīng)用66如果混合點出現(xiàn)在過飽和區(qū)，是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，暫時的多余的水蒸汽立即凝結(jié)為水從空氣中分離出來，空氣恢復(fù)到飽和狀態(tài)，在空氣變化過程中，凝結(jié)水帶走了水的顯熱，空氣的焓值略有降低。1-4焓濕圖的應(yīng)用67ABΦ=100%DD’CiCΔd這里iD,Δd,tD是三個相關(guān)聯(lián)的未知數(shù)，用試算法找到一組滿足上式的值。實際中因為凝結(jié)水帶走的顯熱很少，畫等焓線近似來確定，若還不能滿足要求，可編制計算程序來確定其值。1-4焓濕圖的應(yīng)用681.水蒸汽分壓力和飽和水蒸汽分壓力有什么不同？2.相對濕度和含濕量有什么共同點？有什么不同點？*3.大氣壓力B=1013.25mbar，溫度t=20℃，每公斤干空氣最多能容納多少克水蒸氣？習(xí)題答案694.已知大氣壓力B=101325帕,空氣初狀態(tài)點A參數(shù)為tA=20℃，相對濕度為60%，當空氣吸收10000Kj/h的熱量和2Kg/h的濕量后，焓值變?yōu)?9Kj/Kg.干，求空氣終狀態(tài)點B的參數(shù)。*5.輸送10℃水的薄壁導(dǎo)管通過空氣溫度為21℃的房間，管子未保溫，為防止在導(dǎo)管壁上產(chǎn)生凝結(jié)水，求房間的最大相對濕度應(yīng)是多少？習(xí)題答案70*6.在100公斤，溫度為20℃的空氣中，滲入1公斤的水蒸汽，如果原來的空氣含濕量為5.5g/Kg干，試求加濕后空氣的含濕量？*7.試求標準大氣壓下，溫度為15℃，相對濕度為60%的