最易懂的焓濕圖詳解課件

補(bǔ)充章節(jié)1－濕空氣的物理性質(zhì)及焓濕圖建筑工程學(xué)院市政工程系3/8/20231主要講述濕空氣的物理性質(zhì)、焓濕圖及其應(yīng)用。一、本章的主要內(nèi)容濕空氣的物理性質(zhì)及焓濕圖二、教學(xué)基本要求了解濕空氣的組成；掌握濕空氣的基本狀態(tài)參數(shù)；掌握濕空氣的焓濕圖及其應(yīng)用；濕球溫度和露點(diǎn)溫度在焓濕圖上的表示。3/8/202321、1濕空氣的物理性質(zhì)

3/8/20233本節(jié)的主要內(nèi)容1、1濕空氣的物理性質(zhì)濕空氣的組成濕空氣的基本狀態(tài)參數(shù)壓力密度相對(duì)濕度含濕量比焓3/8/202341、濕空氣的定義

濕空氣即為通常所說的“空氣”或“大氣”，是空氣環(huán)境的主體及空氣調(diào)節(jié)的對(duì)象。2、濕空氣的組成

1、1濕空氣的物理性質(zhì)一、濕空氣的組成干空氣水蒸氣N2O2其它微量氣體成分較為穩(wěn)定，可近似看作理想氣體。含量較少，但其變化對(duì)濕空氣的干燥及潮濕程度產(chǎn)生重要影響，是空調(diào)中的重要調(diào)節(jié)對(duì)象，也可近似看作理想氣體。3/8/20235二、濕空氣的基本狀態(tài)參數(shù)

濕空氣的基本狀態(tài)參數(shù)是表征濕空氣性質(zhì)的物理量，主要包括：1、壓力B濕空氣的壓力即是所謂的大氣壓力，等于干空氣的分壓力與水蒸氣的分壓力之和，即：

B=Pg+Pq

PgV=MgRgT，PqV=MqRqT1、1濕空氣的物理性質(zhì)式中Pg、Pq—分別為濕空氣、干空氣、水蒸氣壓力，Pa；

Mg、Mq—分別為干空氣及水蒸氣的質(zhì)量，Kg；

Rg、Rq—分別為干空氣及水蒸氣的氣體常數(shù)，

Rg=287J/Kg·K；Rq=461J/Kg·K3/8/20236注：大氣壓力隨海拔高度的升高而降低，我國各主要城市冬、夏季的大氣壓力值可從《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》中查得。水蒸氣分壓力對(duì)空氣性質(zhì)的影響水蒸氣分壓力的大小，反映了濕空氣中水蒸氣含量的多少。水蒸氣含量越多，其分壓力也越大；在一定溫度條件下，一定量的空氣中能夠容納水蒸氣的數(shù)量是有限度的。濕空氣的溫度越高，它允許的最大水蒸氣含量也越大。當(dāng)空氣中水蒸氣的含量超過最大允許值時(shí)Pqb(t)，多余的水蒸氣會(huì)以水珠形式析出，這就是結(jié)露現(xiàn)象，此時(shí)水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)，所對(duì)應(yīng)的濕空氣稱為飽和濕空氣。由此可知，未飽和空氣中，水蒸氣含量沒有達(dá)到最大允許值，它還具有吸收水蒸氣的能力。我們周圍的大氣通常都是未飽和空氣。1、1濕空氣的物理性質(zhì)3/8/202372、溫度t濕空氣的溫度是表示空氣冷熱程度的標(biāo)尺。濕空氣中干空氣的溫度與水蒸氣的溫度相等；濕空氣溫度的高低對(duì)人體的舒適感和某些生產(chǎn)過程的影響較大，因此溫度是衡量空氣環(huán)境對(duì)人和生產(chǎn)是否合適的一個(gè)非常重要的參數(shù)。在空調(diào)中，通常采用攝氏溫度t，有時(shí)也用絕對(duì)溫度T，兩者的關(guān)系是T=273.15+t≈273+t1、1濕空氣的物理性質(zhì)3/8/202381、1濕空氣的物理性質(zhì)3、密度ρs濕空氣的密度等于干空氣的密度與水蒸氣的密度之和，即：ρs=ρg+ρq

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，則有：

ρs=0.00384B/T-0.00134Pq/T實(shí)際計(jì)算中，在標(biāo)況下，可近似取ρ=1.2Kg/m33/8/202391、1濕空氣的物理性質(zhì)4、含濕量d基本定義：指1Kg干空氣所含有的水蒸氣質(zhì)量，單位為Kg/Kg·干空氣或g/Kg·干空氣。即：d=mq/mg式中mq、mg—分別為水蒸氣和干空氣的質(zhì)量，Kg。含濕量可以確切地表示空氣中實(shí)際含有的水蒸氣量的多少。空調(diào)中常用含濕量的變化來表示空氣被加濕或減濕的程度。3/8/2023101、1濕空氣的物理性質(zhì)含濕量與水蒸氣分壓的關(guān)系將理想氣狀態(tài)方程：PgV=MgRgT，PqV=MqRqT代入含濕量定義式：可知：在一定的大氣壓力B下，d僅與Pq有關(guān)，Pq越大，d越大。問題與討論3/8/2023111、1濕空氣的物理性質(zhì)5、相對(duì)濕度Φ基本定義：指空氣中的水蒸氣分壓力與同溫度下飽和水蒸氣分壓力之比。即：Φ=Pq/Pqb。Φ表示空氣接近飽和的程度。Φ值小，說明空氣干燥，遠(yuǎn)離飽和狀態(tài)，吸收水蒸氣的能力強(qiáng)；Φ值大，則說明空氣潮濕，接近飽和狀態(tài)，吸收水蒸氣的能力弱。Φ=100%為飽和空氣，Φ=0則為干空氣。

物理意義3/8/2023121、1濕空氣的物理性質(zhì)相對(duì)濕度可近似用濕空氣的含濕量與同溫度下飽和含濕量之比來表示，即：

Φ≈d/db相對(duì)濕度是空調(diào)中的一個(gè)重要參數(shù)，相對(duì)濕度的大小對(duì)人體的舒適和健康、工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生較大的影響。3/8/2023131、1濕空氣的物理性質(zhì)6、比焓h基本定義：指1Kg干空氣的比焓和d/1000Kg水蒸氣的比焓的總和，單位KJ/Kg干空氣，取0℃時(shí)空氣的焓值為零，則：

h=1.005t+(2501+1.86t)d/1000比焓是空調(diào)中的一個(gè)重要參數(shù)，用來計(jì)算在定壓條件下對(duì)濕空氣加熱或冷卻時(shí)吸收或放出的熱量。意義影響因數(shù)濕空氣的比焓不是溫度t的單值函數(shù)，而取決于溫度和含濕量兩個(gè)因素。溫度升高，焓值可以增加，也可以減少，取決于含濕量的變化情況。3/8/2023141.2濕空氣的焓濕圖3/8/2023151、2濕空氣的含濕圖本節(jié)的主要內(nèi)容含濕圖的組成濕球溫度與露點(diǎn)溫度含濕圖的應(yīng)用3/8/2023161、2濕空氣的含濕圖一、焓濕圖的組成

以比焓h—縱坐標(biāo)，以含濕量d—橫坐標(biāo)，表示大氣壓力B一定時(shí)濕空氣各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系。包含五種線群：等焓線(為使圖線不過密，兩坐標(biāo)軸間夾角為135℃)等溫線(干球溫度線)等相對(duì)濕度線Φ水蒸氣分壓力線Pq熱濕比線作用：1.確定濕空氣的狀態(tài)參數(shù)；2.表示濕空氣的狀態(tài)變化過程。3/8/202317濕空氣焓濕圖等焓線等相對(duì)濕度線等干球溫度線等濕度線(水蒸氣分壓力線)熱濕比1、2濕空氣的含濕圖3/8/2023181、2濕空氣的含濕圖電子含濕圖3/8/2023191、2濕空氣的含濕圖獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)能夠在h-d圖上確定濕空氣狀態(tài)的參數(shù)。在B一定的條件下，在h,d,t,Φ中，已知任意兩個(gè)參數(shù)，則濕空氣狀態(tài)就確定了，亦即在h-d圖上有一確定的點(diǎn)，其余參數(shù)均可由此點(diǎn)查出，因此，將這些參數(shù)稱為獨(dú)立參數(shù)。

但d與Pq不能確定一個(gè)空氣狀態(tài)點(diǎn)，故d與Pq只能有一個(gè)作為獨(dú)立參數(shù)。?注意：濕空氣狀態(tài)的參數(shù)也可由計(jì)算程序計(jì)算。3/8/2023201、2濕空氣的含濕圖熱濕比ε又稱為角系數(shù)，為濕空氣的焓變化與含濕量變化之比，即：

ε=△h/△d=Q/W若在h-d圖上有1、2兩狀態(tài)點(diǎn)，則由1至2的熱濕比為ε=（h2-h1）/(d2-d1)ε的大小及正負(fù)表示了濕空氣狀態(tài)變化過程的方向和特征。3/8/202321熱濕比線的應(yīng)用1、2濕空氣的含濕圖

在h-d圖的右下方有以任意點(diǎn)為中心畫出的不同數(shù)值的ε線。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，利用推平行線的方法，通過已知初狀態(tài)點(diǎn)，作一條平行于給定ε值的線，就可畫出該空氣狀態(tài)變化的過程線。若已知終了狀態(tài)的任一參數(shù)值，就可在h-d圖上確定其終了狀態(tài)點(diǎn)。

h11d1h2d23/8/202322二、露點(diǎn)溫度及濕球溫度1、2濕空氣的含濕圖1、露點(diǎn)溫度tl是濕空氣的一個(gè)重要狀態(tài)參數(shù)。定義某狀態(tài)下的未飽和空氣，在含濕量不變的情況下將其冷卻到飽和狀態(tài)（Φ=100%）時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度，稱為該狀態(tài)空氣的露點(diǎn)溫度。在h-d圖上的確定方法tlΦ=100%A3/8/2023231、2濕空氣的含濕圖結(jié)露現(xiàn)象若將某表面溫度降低到周圍空氣的露點(diǎn)溫度以下，周圍空氣與該表面接觸時(shí)，就將從未飽和空氣變?yōu)轱柡涂諝?，進(jìn)而又達(dá)到過飽和狀態(tài)，于是空氣中的一部分水蒸氣將會(huì)在冷表面上凝結(jié)成水珠，這就是所謂的結(jié)露現(xiàn)象。

結(jié)露在空調(diào)中的應(yīng)用在空調(diào)技術(shù)中，利用結(jié)露這一現(xiàn)象，使被處理的空氣流過低于其露點(diǎn)溫度的表面冷卻器，或用低于其露點(diǎn)溫度的冷水去噴淋被處理空氣，從而可獲得使被處理空氣冷卻減濕的處理效果。3/8/2023242、濕球溫度ts

是濕空氣的一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，通常用干濕球溫度計(jì)測(cè)量。干濕球溫度計(jì)如圖所示：由兩支完全相同的水銀（或酒精）溫度計(jì)組成。其中一支溫度計(jì)的溫包上包有脫脂細(xì)紗布，紗布的末端浸入盛水容器中。這支溫度計(jì)稱為濕球溫度計(jì)，它所測(cè)得的飽和空氣溫度就是濕球溫度。另一支為干球溫度計(jì)，所測(cè)得的溫度為干球溫度（大氣溫度或空氣溫度）。1、2濕空氣的含濕圖3/8/202325濕球溫度計(jì)的讀數(shù)，既是濕紗布上水的讀數(shù)，也是緊貼濕紗布的飽和空氣層的讀數(shù)。在一定的空氣狀態(tài)下，干濕球溫度差值反映空氣相對(duì)濕度大小。當(dāng)用干濕球溫度計(jì)測(cè)量空氣的溫度時(shí)，由于濕球溫包上水分蒸發(fā)吸收熱量的結(jié)果，使得濕球表面空氣層的溫度下降，因而濕球溫度計(jì)的讀數(shù)一般總是低于干球溫度計(jì)的讀數(shù)，這兩者之差即為干濕球溫度差。干濕球溫度差它的大小與被測(cè)空氣的相對(duì)濕度有關(guān)，空氣越干燥（Φ值越?。啿忌系乃终舭l(fā)越快，需要吸收的熱量越多，濕球溫度下降越多，干濕球溫差越大；反之，干濕球溫差越小。1、2濕空氣的含濕圖3/8/202326干濕球溫度在h-d圖上的表示當(dāng)濕球紗布的水溫達(dá)到空氣的濕球溫度時(shí)，濕球表面的飽和空氣層與周圍空氣之間的總換熱量為零，因此可認(rèn)為周圍空氣由不飽和狀態(tài)變?yōu)闈袂虮砻娴娘柡涂諝鉅顟B(tài)這一變化過程，可近似認(rèn)為是等焓過程。Ahts濕球溫度與露點(diǎn)溫度誰高？t11、2濕空氣的含濕圖3/8/2023271、2濕空氣的含濕圖例1：已知空氣干球溫度t=25℃，濕球溫度ts=17℃，大氣壓力B=101325Pa，試在h-d圖上確定該空氣的狀態(tài)點(diǎn)。t＝25ts＝17hΦ=100%A3/8/2023281、2濕空氣的含濕圖例2：已知空氣干球溫度t=25℃，相對(duì)濕度Φ=50%，大氣壓力B=101325Pa，試在h-d圖上確定該空氣的濕球溫度。Φ=100%Φ=50%t=25℃tsh3/8/2023291、2濕空氣的含濕圖三、含濕圖的應(yīng)用1、確定濕空氣的狀態(tài)參數(shù)

在給定大氣壓力B時(shí)，只要知道濕空氣的任意兩個(gè)獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)，就可在焓濕圖上確定該空氣的其余狀態(tài)參數(shù)。例：已知B=101325Pa，t=22℃，Φ=65%，試在h-d圖上確定該空氣的其它狀態(tài)參數(shù)。PqAdAΦ=65%Φ=100%t=22℃1htst13/8/2023301、2濕空氣的含濕圖2、表示濕空氣狀態(tài)的變化過程空調(diào)系統(tǒng)典型濕空氣處理過程冷凍水回冷凍水供回風(fēng)3/8/2023311、2濕空氣的含濕圖空調(diào)系統(tǒng)典型濕空氣狀態(tài)的變化過程(1)濕空氣的加熱過程（空氣加熱器）

利用熱水、蒸汽、燃?xì)狻㈦娮杞z、電熱管等熱源，通過熱表面加熱濕空氣，空氣不與熱媒直接接觸，因此，處理過程中空氣中的含濕量不變，而溫度會(huì)升高。該過程A→B,其ε=+∞Φ=100%AB3/8/2023321、2濕空氣的含濕圖利用冷水或其他冷媒通過冷表面冷卻濕空氣，當(dāng)冷表面溫度低于濕空氣的干球溫度而又高于其露點(diǎn)溫度時(shí)，即發(fā)生這一過程。該過程中含濕量不變，溫度降低，在h-d圖上可表示為A→C，其ε=-∞

(2)濕空氣的干式冷卻過程（空氣冷卻器）Φ=100%CA3/8/202333使空氣和低于其露點(diǎn)溫度的表面接觸時(shí)，則部分水蒸氣將會(huì)在冷表面凝結(jié)，達(dá)到冷卻減濕的目的（即冷卻干燥）該過程為在h-d圖上可表示為A→G。(3)濕空氣的減濕冷卻過程（空氣冷卻器）1、2濕空氣的含濕圖Φ=100%GA3/8/2023341、2濕空氣的含濕圖(4)濕空氣的等焓加濕過程(絕熱加濕)利用循環(huán)水噴淋空氣時(shí)，空氣與水長時(shí)間接觸，水及其表面的飽和空氣層的溫度即等于該濕空氣的濕球溫度。該過程為A→E，其ε=0Φ=100%EA3/8/2023351、2濕空氣的含濕圖1、2濕空氣的含濕圖(5)濕空氣的等焓減濕過程利用固體吸濕劑（硅膠、分子篩、氯化鈣等）處理空氣時(shí)，空氣中的水蒸氣被吸濕劑吸附，含濕量降低，吸附時(shí)放出的凝聚熱又重新返回空氣中，故吸附前后可近似認(rèn)為空氣的焓值不變。該過程為A→D，其ε=0Φ=100%DA3/8/2023361、2濕空氣的含濕圖1、2濕空氣的含濕圖(6)濕空氣的等溫加濕過程(噴蒸氣處理過程)利用干式蒸氣加濕器或電加濕器，將水蒸氣直接噴入被處理的空氣中，達(dá)到對(duì)空氣加濕的效果。該過程的熱濕比值等于水蒸氣的焓值，大致與等溫線平行，可近似認(rèn)為，該過程為等溫加濕過程。該過程為A→F。Φ=100%FA3/8/2023371、2濕空氣的含濕圖3/8/2023381、2濕空氣的含濕圖3、濕空氣的混合過程

空調(diào)工程中，為了節(jié)省冷量（或熱量），通常采用部分室內(nèi)空氣（回風(fēng)）與一定數(shù)量的室外新鮮空氣（新風(fēng)）混合，再進(jìn)行一定的空氣處理后送入被空調(diào)房間，這就需要確定新風(fēng)與回風(fēng)（兩種不同狀態(tài)的空氣）混合后空氣的狀態(tài)參數(shù)。兩種不同狀態(tài)的空氣混合后的狀態(tài)參數(shù)可以通過計(jì)算法確定，也可在h-d圖上用作圖法確定。設(shè)有兩種狀態(tài)不同的空氣A與B，其干空氣質(zhì)量分別為MA和MB，絕熱混合后其狀態(tài)用C表示。3/8/2023391、2濕空氣的含濕圖計(jì)算法:1、求混合后的狀態(tài)點(diǎn)C據(jù)質(zhì)量守恒原理有：MA+MB=MC據(jù)熱量平衡有：MAhA+MBhB=(MA+MB)hC…………(1)

據(jù)濕量平衡有：MAdA+MBdB=(MA+MB)dC…………(2)由（1）（2）式分別可得：hC=(MAhA+MBhB)/(MA+MB)dC=(MAdA+MBdB)/(MA+MB)由hc及dC可在h-d圖上確定混合后的狀態(tài)點(diǎn)C3/8/2023401、2濕空氣的含濕圖作圖法：2、混合前后狀態(tài)點(diǎn)的關(guān)系由(1)式得MA(hA-hC)=MB(hC-hB)MA/MB=(hC-hB)/(hA-hC)由(2)式得MA(dA-dC)=MB(dC-dB)MA/MB=(dC-dB)/(dA-dC)故有：(hC-hB)/(hA-hC)=(dC-dB)/(dA-dC)=MA/MB說明：在h－d圖上，表示線段BC與線段AC斜率相同，且C為公共點(diǎn)，即：點(diǎn)A、B、C在同一直線上，則有：(hC-hB)/(hA-hC)=(dC-dB)/(dA-dC)=CB/AC=MA/MB3/8/2023411、2濕空氣的含濕圖dCdAdBhChAhBCABΦ=100%結(jié)論：C點(diǎn)將連線AB分為兩段BC和CA，兩線段的長度比與參與混合的兩種空氣的質(zhì)量成反比，混合點(diǎn)C靠近質(zhì)量大的空氣狀態(tài)點(diǎn)一端。(hC-hB)/(hA-hC)=(dC-dB)/(dA-dC)=CB/AC=MA/MB3/8/202342作業(yè)－11、已知兩種不同狀態(tài)的空氣，其參數(shù)分別為：MA=2000Kg/h,tA=20℃,ΦA(chǔ)=60%;MB=500Kg/h,tB=35℃,ΦB=80%;求混合后的空氣狀態(tài)(B=101325Pa)2、已知空氣初