空氣調(diào)節(jié)-02-第二講濕空氣的物理性質(zhì)與焓濕圖

第二講濕空氣的物理性質(zhì)和i-d圖的用法 華中科技大學制冷與低溫工程系2009年9月1濕空氣的概念濕空氣的基本狀態(tài)參數(shù)濕空氣的焓濕圖濕球溫度焓濕圖的應用本節(jié)主要介紹以下內(nèi)容21.濕空氣的概念什么是濕空氣?大氣＝干空氣＋水蒸氣常溫常壓下濕空氣可看作是理想氣體:水蒸氣是過熱狀態(tài)，分子無體積，分子間無內(nèi)聚 力:(P10MPa) PV=RT各組分同大氣壓隨海拔高度變化海平面：B=101325Pa=1.01325Bar，飽和水蒸氣分壓力一般為1000~2000Pa

注意：海拔較高的城市不能使用海平面的i-d圖！31.濕空氣的概念大氣由一定量的干空氣和一定量的水蒸氣混合而成，我們稱其為濕空氣。

注意空氣環(huán)境內(nèi)的空氣成分和人們平時說的“空氣”，實際是干空氣加水蒸氣，即濕空氣。42.濕空氣的基本狀態(tài)參數(shù)濕空氣的主要參數(shù)(1)干球溫度(drybulbtemperature)水蒸氣分壓力Pq飽和水蒸氣分壓力Pqb=f(t)密度和比容含濕量(humidityratio/moisturecontent)：大氣壓力Bkg/kg干空氣52.濕空氣的基本狀態(tài)參數(shù)壓力密度含濕量相對濕度焓露點溫度由于空氣和水蒸汽所組成的濕空氣也應遵循理想氣體的變化規(guī)律本小節(jié)將以以上公式為基本介紹或6壓力由道爾頓定律分壓定律濕空氣的總壓力為P或水蒸汽分壓力大小直接反映了水蒸汽含量的多少

從氣體分子運動論的觀點來看

7密度濕空氣的密度＝干空氣密度

+水蒸氣密度單位容積的濕空氣所具有的質(zhì)量，稱為密度

8含濕量在濕空氣中與lkg干空氣同時并存的水蒸汽量稱為含濕量

由Vg=Vq=VTg=Tq=T

，以及Rg=287J／(kg·K)Rq＝46lJ／(kg·K)

當大氣壓力B一定時，水汽分壓力只取決于含濕量d9相對濕度濕空氣的水蒸汽壓力與同溫度下飽和濕空氣的水蒸氣壓力之比

濕空氣的相對濕度與含濕量之間的關系可導出

表明濕空氣的飽和程度10焓干空氣的焓

+水蒸汽的焓

tCtCigpqpq..2500+==（1+d）千克濕空氣的焓為

或比焓11焓干空氣的定壓比熱:

Cp,g=1.005kJ/(kg.℃)水蒸汽的定壓比熱:

Cp,q=1.84kJ/(kg.℃)式中2500為t=0℃時水蒸汽的汽化潛熱12露點溫度(dewpointtemperature)

溫度下降到使得空氣的d值等于表中某一飽和含濕量值時，這個所對應的溫度稱為該未飽和空氣的露點溫度。換言之，露點溫度就是當濕空氣下降到一定溫度，有凝結水出現(xiàn)時的溫度

出現(xiàn)結露現(xiàn)象無結露現(xiàn)象13空氣的濕球溫度和露點溫度14露點溫度(dewpointtemperature)???與Pq相關或在一定大氣壓下與d相關的溫度露點溫度與干球溫度有關嗎?干球溫度、濕球溫度和露點溫度在大小上有什么區(qū)別?15濕球溫度濕空氣與周圍環(huán)境熱濕交換達到平衡時的絕熱飽和溫度即近似等焓變化163.濕空氣的焓濕圖 濕空氣的焓濕圖是在不同的大氣壓力B下，縱坐標是其焓值，橫坐標是含濕量值。17焓濕圖組成等焓線等濕線1.d2.等溫線等相對濕度線3.5.4.水蒸汽分壓力線熱濕比線（？）0102030500030002000100006000-20001824681012141618202224262830323436384042d(g/Kg)-25-15-55152535455565758595105115125135145%RHi(kJ/kg)65605550454035302520151050-5-10-15-20-25T-30

濕空氣焓濕圖(i-d圖)i-d

圖是如何畫出來的？

i=Cpt+(2500+Cpqt)d =Pq/Pqb2.飽和線隨B的不同而不同。 B下降，飽和線右移。3.熱濕比=i/d19熱濕比線定義:濕空氣的焓變化與含濕量變化之比即:或單位：kJ/kg20一般的，若在i-d圖上有A、B兩狀態(tài)點（如下圖），則由A至B的熱濕比則為：21進一步，如有A狀態(tài)的濕空氣，其熱量、濕量變化已知，則有：其中：負號表示熱量（濕量）減小。熱量、濕量的增量一正一負時ε為負。22dAdBABiAiB空氣狀態(tài)變化在i-d圖上的表示23ABB`用線確定空氣終狀態(tài)244.濕球溫度(Wetbulbtemperature)濕球溫度的概念在空氣調(diào)節(jié)中至關重要濕球溫度是在定壓絕熱條件下，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，也稱熱力學濕球溫度。理論上25熱濕比為=i/d=4.19ts4.濕球溫度(Wetbulbtemperature)264.濕球溫度(Wetbulbtemperature)定義：定壓絕熱條件下，空氣與水直接接觸達到穩(wěn)定熱濕平衡時的空氣絕熱飽和溫度特點：近似等焓增焓部分是液體顯熱：d4.19ts由濕球溫度ts可得

Pq=Pqb(ts)-A(t-ts)B 其中經(jīng)驗式A=f(V)27絕熱加濕小室

穩(wěn)定流動能量方程式

twPPt1,d1i1t2,d2i228等濕球溫度線

29AdAdStBtSBSiSiS

已知干濕球溫度確定空氣狀態(tài)

305.焓濕圖的應用濕空氣的焓濕圖不僅能表示其狀態(tài)和各狀態(tài)參數(shù)，同時還能表示濕空氣狀態(tài)的變化過程，并能方便地求得兩種或多種濕空氣的混合狀態(tài)。濕空氣的加熱過程

濕空氣狀態(tài)變化過程等焓減濕過程等焓加濕過程濕空氣的冷卻過程31變化過程的特征表濕空氣的加熱過程濕空氣的冷卻過程等焓減濕過程等焓加濕過程ABABACCEAEADD等溫加濕過程A

F冷卻干燥過程AG多變過程

FGⅠⅡⅢ

Ⅳ

32象限熱濕比狀態(tài)參數(shù)變化趨勢過程特征idtⅠε>0＋＋±增焓增濕，噴蒸汽可近似實現(xiàn)等濕過程Ⅱε<0＋－＋增焓，減濕，升溫Ⅲε>0－－±減焓，減濕Ⅳε<0－＋－減焓，增濕，降溫i-d圖中不同象限內(nèi)濕空氣狀態(tài)變化過程的特征過程圖335、焓濕圖的應用

各種濕空氣狀態(tài)變化過程在焓濕圖上的表示=-=?=+－－++34典型的濕空氣處理過程幾種典型的空氣處理過程351、等濕加熱過程（A-B）：電加熱器或熱水（蒸汽）加熱器來處理空氣2、等濕冷卻過程A-C：用表面冷卻器或蒸發(fā)器冷卻空氣3、減濕冷卻過程A-G：用表面冷卻器或蒸發(fā)器冷卻空氣（表冷器表面溫度低于處理的空氣露點溫度）

364、等溫加濕過程A-F：通過向空氣中噴水蒸氣或與空氣溫度相同的水而實現(xiàn)

5、等焓加濕過程A-E：采用噴水室噴循環(huán)水對空氣進行加濕處理6、等焓減濕過程A-D：用固體吸濕劑（硅膠或氯化鈣）處理空氣37不同狀態(tài)空氣的混合態(tài)在i-d圖上的確定兩種狀態(tài)的空氣混合規(guī)律

dAiAdBiBiCdCBCAACB385、焓濕圖的應用：不同狀態(tài)空氣的混合39兩種或多種狀態(tài)濕空氣的混合1、混合原理熱平衡濕平衡40過飽和區(qū)空氣狀態(tài)變化過程圖

ADCBictDid100%415、焓濕圖的應用：不同狀態(tài)空氣的混合減少焓d4.19tc進入結霧區(qū)如何變化？d42中、俄使用的i-d圖RH=100%RH=40%RH=60%RH=80%RH=20%0102050403060-10C500060001000200030004000-2043西歐、美、日等國使用的焓濕圖0.0300.0280.0260.0240.0220.0200.0180.0160.0140.0120.0100.0080.0060.0040.0020.000-1001020304050H=20Btu/lbH=30Btu/lbH=40Btu/lbH=50Btu/lbRH=40%RH=60%RH=80%RH=20%RH=100%d(kg/kg)44非標準大氣壓下如何查焓濕圖附錄中的i-d圖是以標準大氣壓B0=101.325kpa做出的。當要查出非標準大氣壓下的狀態(tài)點時。采用如下方法：已前面所學已知：我們常用t，來確定狀態(tài)點。由上式，顯然，B增大時，d減??；反之則增大。易得右邊圖形：

45進一步，我們可以在標準圖確定出相對準確的狀態(tài)點，從而確定出我們常用的焓值。具體方法如下：由