濕空氣的性質(zhì)和濕度圖教案

其次節(jié)濕空氣的性質(zhì)和濕度圖加，而絕干空氣質(zhì)量不變，因此濕空氣的很多相關(guān)性質(zhì)常以1kg7-2-1濕空氣的性質(zhì)一、濕空氣中水分含量的表示方法p枯燥操作壓力肯定時，濕空氣的總壓pt

p和絕干空氣分壓p關(guān)系如下：gp=p+pt g當(dāng)操作壓力較低時，可將濕空氣視為抱負(fù)氣體，依據(jù)道爾頓分壓定律：Vp n 〔7-1〕Vp ng g式中n——濕空氣中水氣的摩爾數(shù)；Vn——濕空氣中絕干空氣的摩爾數(shù)。g濕度H又稱濕含量，其定義為單位質(zhì)量絕干空氣所帶有的水氣質(zhì)量，即濕空氣中水氣的質(zhì)量H

VM

V0.622n

〔7-2〕nV濕空氣中絕干空氣的質(zhì)量 nM nnVg g g式中H——濕空氣的濕度，kg/kgM——水氣的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；vM——絕干空氣的摩爾質(zhì)量，kg/kmol。g常壓下濕空氣可視為抱負(fù)氣體，依據(jù)道爾頓分壓定律：H0.622 p 〔7-3〕ppt可見濕度是總壓pt

和水氣分壓p的函數(shù)。當(dāng)空氣中的水氣分壓等于同溫度下水的飽和蒸氣壓ps

時，說明濕空氣呈飽和狀態(tài)，此時濕空氣的濕度稱為飽和濕度H，即s p

〔7-4〕sH 0.622ss ppt s式中H——濕空氣的飽和濕度，kg/kgssp——空氣溫度下水的飽和蒸氣壓，kPa或Pa。s相對濕度 在肯定溫度和總壓下，濕空氣中的水氣分壓p與同溫度下水的飽和蒸ps

之比的百分?jǐn)?shù)，稱為相對濕度，以表示：p100% 〔7-5〕psp=0=0，p=ps

時，=1，此時濕空氣為飽和空氣，水氣分壓到達(dá)最高值，這種濕空氣不能用作枯燥介質(zhì)。相對濕度值愈小，氣的吸濕力量，而濕度只說明濕空氣中水氣含量，不能說明濕空氣吸濕力量的強弱。7-57-3 p

〔7-6〕sH0.622sptps可見，當(dāng)總壓肯定時，濕度是相對濕度和溫度的函數(shù)。二、濕空氣的比熱容和焓濕空氣的比熱容cH

又稱濕熱，以cH

表示。在常壓下，將1kg絕干空氣及其所帶有Hkg〔或降低〕1℃時所需吸取〔或放出〕的熱量，稱為濕熱。c=c+cH 〔7-7〕H g v式中ckJ〔kg絕干空氣·℃；HckJ〔kg絕干空氣·℃；gckJ〔kg水氣·℃。v273K～393Kc=1.01kJ/(kgg絕干空氣·c=1.88kJ〔kg水氣·℃，則vc=1.01+1.88H 〔7-8〕H可見，濕空氣的比熱容只是濕度的函數(shù)。I1kgHkg氣的焓，以I表示。I=I+IH 〔7-9〕g v式中I——濕空氣的焓，kJ/kgI——絕干空氣的焓，kJ/kggI——水氣的焓，kJ/kgv0℃時絕干空氣和液態(tài)水的焓為基準(zhǔn)，0r=2490kJ/kg，則0I=ct=1.01t I=rH+ctHg g v 0 vtHg 0 vH)t+rH 〔7-10〕g v 0c、cr=2490kJ/kg7-10，有g(shù) v 0I=〔1.01+1.88H〕t+2490H 〔7-11〕可見，濕空氣的焓隨空氣的溫度t、濕度H的增加而增大。三、濕空氣的比容1kg絕干空氣和其所帶有的Hkg水氣的體積之和，用vHvH

表示。m3濕空氣1kg絕干空氣常壓下，溫度為t的濕空氣比容計算如下：絕干空氣的比容v：gv 22.41t2730.773t273 〔7-12〕g 29 273 273水氣的比容v：Vv 22.41t2731.244t273 〔7-13〕V 18 273 273濕空氣的比容v：Hv v vH g

0.7731.244Ht273 〔7-14〕273式中v——濕空氣比容，m3/kgHv——絕干空氣比容，m3/kggv——水氣的比容，m3/kgv四、濕空氣的溫度干球溫度t干球溫度是濕空氣的真實溫度，可用一般溫度計測得。露點td

不飽和濕空氣在總壓pt

和濕度H肯定的狀況下進展冷卻、降溫，直至水氣到達(dá)飽和狀態(tài)，即H=H，=1，此時的溫度稱為露點，用t

7-4：s dsH 0.622 p ss ppt stdp，從而依據(jù)式〔7-4〕求得空氣的濕度。反之假設(shè)空氣的濕度，可依據(jù)式〔7-4〕求s得飽和蒸氣壓p，再從水蒸氣表中查出相應(yīng)的溫度，即為t。s d濕球溫度一般溫度計的感溫球用濕紗布包裹，紗布下端浸在水中，使紗布始終處7-3或平衡的溫度稱為該空氣的濕球溫度，用tw

表示。濕球溫度計測溫原理如下：圖7-3 濕球溫度的測量將濕球溫度計置于溫度為tH〔5m/s，以保證對流傳熱，假定開頭時濕紗布上的水溫與濕空氣的溫度t圖7-3 濕球溫度的測量主體的濕度H，因此紗布外表的水分氣化到空氣中。此時氣化水分所需的潛熱只能由水分本身溫度下降放出的顯熱供給，因此，濕紗布上的水溫下降，與空氣之間產(chǎn)生了溫度差，引起對流傳熱。當(dāng)空氣向濕紗布傳遞的熱量正好等于濕紗布外表水氣化所需熱量時，過程到達(dá)動態(tài)平衡，此時濕紗布的水溫不再下降，而到達(dá)一個穩(wěn)定的溫度。這個穩(wěn)定溫度，就是該空氣狀態(tài)〔溫度t，濕度H〕下空氣的濕球溫度t。w濕球溫度tw

是濕紗布上水的溫度，它由流過濕紗布的大量空氣的溫度tH所打算。當(dāng)空氣的溫tHtw

也越高；對于飽和濕空氣，則濕球溫度與干球溫度以及露點三者相等。因此，濕球溫度tw

是濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。當(dāng)濕球溫度到達(dá)穩(wěn)定時，從空氣向濕球外表的對流傳熱速率為〔7-15〕w式中Q——空氣向濕紗布的傳熱速率，W；αW/m2·℃；S——濕球外表積，m2；t，t——空氣的干、濕球溫度，℃。w同時，濕球外表的水氣向空氣主體的傳質(zhì)速率為〔7-16〕H w式中N——傳質(zhì)速率，kg/s；kkg水〔msΔH；HH——濕球溫度tw

下空氣的飽和濕度，kg/kg這局部熱量又由水氣帶回到空氣主體中，則W

kH

W

W整理得tW

k rt HW a

W

H 〔7-17〕式中r——濕球溫度t下水的氣化潛熱，kJ/kg。W試驗證明αkH

W都與Re0.8α/kH

關(guān)。對于空氣-水系統(tǒng)，α/k≈1.09?？梢姡瑵袂驕囟仁强諝獾臏囟群蜐穸鹊暮瘮?shù)。在肯定H壓強下，只要測出濕空氣的tt7-17H。測濕球溫度時，空氣的w流速應(yīng)大于5m/s，以削減熱輻射和導(dǎo)熱的影響，使測量結(jié)果準(zhǔn)確。絕熱飽和溫度tas

絕熱飽和溫度是濕空氣經(jīng)過絕熱冷卻過程后到達(dá)穩(wěn)態(tài)時的溫度，t7-4t、濕度為H的不飽和空氣在絕熱飽as絕熱冷卻過程進展到空氣被水氣飽和時此時的溫度稱為該空氣的絕熱飽和溫度tH

表示。as as故

－H〕H整理得

as asr

as 〔7-18〕t tasas cH

H Has式中r——溫度為t

時水的氣化潛熱，kJ/kg。as as7-18〔t，H〕的絕熱飽和溫度tas

是濕空氣在絕熱冷卻、增濕過程中到達(dá)的極限冷卻溫度，只由該濕空氣的tH打算，tas

也是空氣的狀態(tài)參數(shù)。圖7-4 絕熱飽和冷卻塔示意圖1—塔身；2—填料；3—循環(huán)泵圖7-4 絕熱飽和冷卻塔示意圖1—塔身；2—填料；3—循環(huán)泵H H以可認(rèn)為t≈t對有機液體，如乙醇、苯、甲苯、as W四氯化碳與水的系統(tǒng)，其不飽和氣體的t高于t。W as濕球溫度tw

和絕熱飽和溫度tas

都是濕空氣的tH等，但它們分別由兩個完全不同的概念求得。濕球tW

是大量空氣與少量水接觸后水的穩(wěn)定溫度；而絕熱飽和溫度tas

到達(dá)飽和狀態(tài)時的穩(wěn)定溫度，與大量水的溫度tas

一樣。少量水到達(dá)濕球溫度tW

時，空氣與水之間處于熱量傳遞和水氣傳遞的動態(tài)平衡狀態(tài)；而少量空氣到達(dá)絕熱飽和溫度tas

時，空氣與水的溫度一樣，處于靜態(tài)平衡狀態(tài)。從以上爭論可知，表示濕空氣性質(zhì)的特征溫度，有干球溫度t、露點t、濕球溫度td W及絕熱飽和溫度t。對于空氣-水物系，t≈t，并且有以下關(guān)系。as W as不飽和濕空氣 t＞t〔或t〕＞tas W d飽和濕空氣 t=t〔或t〕=t

〔7-19〕as W d7-1】濕空氣的總壓p=101.3kPa，相對濕度=0.6，干球溫度t=30℃。試t求：①濕度H；②露點t；③絕熱飽和溫度；④將上述狀況的空氣在預(yù)熱器中加熱至100℃d所需的熱量?？諝赓|(zhì)量流量為100kg〔以絕干空氣計〕/h；⑤送入預(yù)熱器的濕空氣體積流量，m3/h。解：p=101.3kPa，=0.6，t=30℃。t30℃時的蒸氣壓p=4.25kPas①濕度H7-4 p

0.64.25

kg/kgH0.622pt

sps

0.622101.30.64.250.016②按定義，露點是空氣在濕度不變的條件下冷卻到飽和時的溫度，現(xiàn)pps

0.64.252.55kPa由水蒸氣表查得其對應(yīng)的溫度t=21.4℃。d③求絕熱飽和溫度tasHt tr /cHas as H

Has

〔a〕=3℃并已算出=0.016kg/kc=1.01+1.8=1.01+1.8×0.016=1.04kJ/k，Hr、Ht的函數(shù)，皆為未知，可用試差法求解。as as ast=25℃，p=3.17kPa，H

=0.622 p

3.17

kg/kg，as as

as asp pt as

0.622 0.02101.33.17r=2434kJ/k，代入式〕得t=30〔2434/1.0〔0.02-0.01=20.25℃。as as可見所設(shè)的tHt=23.7p=2.94kPa，H=0.622as as as as as×2.94/〔101.3-2.94〕=0.0186kg/kg，r=2438kJ/kg，代入式〔a〕得t

=30-〔2438/1.04〕as as〔0.0186-0.016〕=23.9℃。兩者根本相符，可認(rèn)為t=23.7℃。as④預(yù)熱器中參加的熱量=10×〔1.01+1.8×0.01100-3〕=7280kJ/h2.02kW⑤送入預(yù)熱器的濕空氣體積流量V10022.427330 101.3 88m3/h29 273 101.30.64.25 7-2-2 濕空氣的H-I圖當(dāng)總壓肯定時，說明濕空氣性質(zhì)的各項參數(shù)〔t，p，，H，I，tW

等，只要規(guī)定其中系繪制成算圖——濕度圖。常用的濕度圖有濕度—溫度圖-〕和焓濕圖-紹焓濕圖的構(gòu)成和應(yīng)用。一、焓濕圖的構(gòu)成t7-5〔p=101.3kPa〕I-H圖。為了使各種關(guān)系曲線分散開，承受兩坐標(biāo)軸交角為135°的斜角坐標(biāo)系。為了便于讀取濕度數(shù)據(jù)，將橫軸上濕度H的數(shù)值t和濕度H的濕空氣狀態(tài)?，F(xiàn)將圖中各種曲線分述如下：t等濕線〔即等H線〕等濕線是一組與縱軸平行的直線，在同一根等H線上不同的點都具有一樣的濕度值，其值在關(guān)心水平軸上讀出。等焓線〔即等I線〕等焓線是一組與斜軸平行的直線。在同一條等I線上不同的點所代表的濕空氣的狀態(tài)不同，但都具有一樣的焓值，其值可以在縱軸上讀出。等溫線〔即等t線。將式7-10I=1.01t+〔1.88t+2490〕H 〔7-20〕由上式可知，當(dāng)空氣的干球溫度t不變時，IH成直線關(guān)系，因此在I-H圖中對應(yīng)不同的t，可作出很多條等t線。式7-20〔1.8+249之間是不平行的。等相對濕度線〔即等線〕等相對濕度線是依據(jù)式〔7-6〕繪制的一組從原點動身的曲線。依據(jù)式〔7-6〕H0.622

ppspt spt

肯定時，對于任意規(guī)定的值，上式可簡化為Hps

的關(guān)系式，而ps

又是溫度的函數(shù)，因此對應(yīng)一個溫度t，就可依據(jù)水蒸氣表查到相應(yīng)的ps

7-6相應(yīng)的濕度H，將上述各點〔H，t〕連接起來，就構(gòu)成等相對濕度線。依據(jù)上述方法，可繪出一系列的等7-5=100%的等線為飽和空氣線，此時空氣完全被水氣所飽和。飽和空氣線以上〔＜100%〕Ht越高，則相對濕度值就t。目的除了為提高濕空氣的焓值=0線為縱坐標(biāo)軸。水氣分壓線該線表示空氣的濕度H與空氣中水氣分壓p之間關(guān)系曲線，可按式〔7-3〕作出。式〔7-3〕可改寫為： pH p62tH由此式可知，當(dāng)濕空氣的總壓pt

pH而變化。水蒸氣分壓標(biāo)于右端縱軸上，其單位為kPa。二、I-H圖的用法利用I-H圖查取濕空氣的各項參數(shù)格外便利。濕空氣的某一狀態(tài)點A7-6A的四條參數(shù)線的數(shù)值，它們是相互獨立的參數(shù)t、、HIH值讀出與其相關(guān)但互不獨立的p、t的數(shù)值；由I值讀出與其相關(guān)但互不獨立的參數(shù)t

≈t的數(shù)值。d7-6A代表肯定狀態(tài)的濕空氣，則

as W濕度H，由A點沿等濕線向下與水平關(guān)心軸的交點H，即可讀出A點的濕度值。圖7-6 I-H圖的用法焓值I，通過A點作等焓線的平行線，與縱軸交于I圖7-6 I-H圖的用法水氣分壓p，由A點沿等濕度線向下交水蒸氣分壓線于C，在圖右端縱軸上讀出水氣分壓值。露點tA點沿等濕度線向下與=100%d飽和線相交于B點，再由過B點的等溫線讀出露點td值。濕球溫度t〔絕熱飽和溫度t，由A點沿W as著等焓線與=100%飽和線相交于DD點的等溫線讀出濕球溫度t〔即絕熱飽和溫度t值。W as通過上述查圖可知，首先必需確定代表濕空氣狀〔7-6中的A點數(shù)。通常依據(jù)下述條件之一來確定濕空氣的狀態(tài)點，條件是：濕空氣的干球溫度t和濕球溫度t，見圖7-〔。W