濕空氣的物理性質(zhì)及焓濕圖詳解

補充章節(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5/17/20231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；濕球溫度和露點溫度在焓濕圖上的表示。5/17/202321、1濕空氣的物理性質(zhì)

5/17/20233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)壓力密度相對濕度含濕量比焓5/17/202341、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)對象，也可近似看作理想氣體。5/17/20235二、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·K5/17/20236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)計規(guī)范》中查得。水蒸氣分壓力對空氣性質(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。當空氣中水蒸氣的含量超過最大允許值時Pqb(t)，多余的水蒸氣會以水珠形式析出，這就是結(jié)露現(xiàn)象，此時水蒸氣達到飽和狀態(tài)，所對應(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)5/17/202372、溫度t濕空氣的溫度是表示空氣冷熱程度的標尺。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)境對人和生產(chǎn)是否合適的一個非常重要的參數(shù)。在空調(diào)中，通常采用攝氏溫度t，有時也用絕對溫度T，兩者的關(guān)系是T=273.15+t≈273+t1、1濕空氣的物理性質(zhì)5/17/202381、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實際計算中，在標況下，可近似取ρ=1.2Kg/m35/17/202391、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際含有的水蒸氣量的多少?？照{(diào)中常用含濕量的變化來表示空氣被加濕或減濕的程度。5/17/2023101、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5/17/2023111、1濕空氣的物理性質(zhì)5、相對濕度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，遠離飽和狀態(tài)，吸收水蒸氣的能力強；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5/17/2023121、1濕空氣的物理性質(zhì)相對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相對濕度是空調(diào)中的一個重要參數(shù)，相對濕度的大小對人體的舒適和健康、工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量都會產(chǎn)生較大的影響。5/17/2023131、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)中的一個重要參數(shù)，用來計算在定壓條件下對濕空氣加熱或冷卻時吸收或放出的熱量。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。5/17/2023141.2濕空氣的焓濕圖5/17/2023151、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溫度含濕圖的應(yīng)用5/17/2023161、2濕空氣的含濕圖一、焓濕圖的組成

以比焓h—縱坐標，以含濕量d—橫坐標，表示大氣壓力B一定時濕空氣各個參數(shù)之間的關(guān)系。包含五種線群：等焓線(為使圖線不過密，兩坐標軸間夾角為135℃)等溫線(干球溫度線)等相對濕度線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。5/17/202317濕空氣焓濕圖等焓線等相對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5/17/2023181、2濕空氣的含濕圖電子含濕圖5/17/2023191、2濕空氣的含濕圖獨立狀態(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，其余參數(shù)均可由此點查出，因此，將這些參數(shù)稱為獨立參數(shù)。

但d與Pq不能確定一個空氣狀態(tài)點，故d與Pq只能有一個作為獨立參數(shù)。?注意：濕空氣狀態(tài)的參數(shù)也可由計算程序計算。5/17/2023201、2濕空三氣的三含濕三圖熱濕三比ε又稱三為角系三數(shù)，為三濕空三氣的三焓變?nèi)c三含濕三量變?nèi)?，三即：?△h/△d=Q/W若在h-d圖上三有1、2兩狀三態(tài)點三，則三由1至2的熱三濕比三為ε=（h2-h1）/(d2-d1)ε的大小及正負表示三了濕三空氣三狀態(tài)三變化三過程三的方三向和三特征三。5/三4/三20三2321熱濕三比線三的應(yīng)三用1、2濕空三氣的三含濕三圖在h-d圖的三右下三方有三以任三意點三為中三心畫三出的三不同三數(shù)值三的ε線。實際三應(yīng)用三時，三利用推平三行線三的方三法，通三過已三知初三狀態(tài)三點，三作一三條平三行于三給定ε值的三線，三就可三畫出三該空三氣狀三態(tài)變?nèi)娜^程三線。若已知三終了三狀態(tài)三的任三一參三數(shù)值，就三可在h-d圖上三確定三其終三了狀三態(tài)點。h11d1h2d25/三4/三20三2322二、露點三溫度三及濕三球溫三度1、2濕空三氣的三含濕三圖1、露三點溫三度tl是濕三空氣三的一三個重三要狀三態(tài)參三數(shù)。定義某狀三態(tài)下三的未三飽和三空氣三，在含三濕量三不變?nèi)那槿龥r下將其三冷卻三到飽三和狀三態(tài)（Φ=1三00三%）時三所對三應(yīng)的三溫度三，稱三為該三狀態(tài)三空氣三的露三點溫三度。在h-三d圖上三的確三定方三法tlΦ=100%A5/三4/三20三23231、2濕空三氣的三含濕三圖結(jié)露三現(xiàn)象若將三某表三面溫三度降三低到三周圍三空氣三的露三點溫三度以三下，三周圍三空氣三與該三表面三接觸三時，三就將三從未三飽和三空氣三變?yōu)槿柡腿諝馊?，進三而又三達到三過飽三和狀三態(tài)，三于是三空氣三中的三一部三分水三蒸氣三將會三在冷三表面三上凝三結(jié)成三水珠三，這三就是三所謂三的結(jié)三露現(xiàn)三象。結(jié)露三在空三調(diào)中三的應(yīng)三用在空三調(diào)技三術(shù)中三，利三用結(jié)三露這三一現(xiàn)三象，三使被三處理三的空三氣流三過低于三其露三點溫三度的三表面三冷卻三器，或三用低三于其三露點三溫度三的冷水三去噴三淋被處三理空三氣，三從而三可獲三得使三被處三理空三氣冷卻三減濕的處三理效三果。5/三4/三20三23242、濕球三溫度ts是濕三空氣三的一三個狀三態(tài)參三數(shù)，三通常三用干三濕球三溫度三計測三量。干濕三球溫三度計如圖三所示三：由三兩支三完全三相同三的水三銀（三或酒三精）三溫度三計組三成。三其中三一支三溫度三計的三溫包三上包三有脫三脂細三紗布三，紗三布的三末端三浸入三盛水三容器三中。三這支三溫度三計稱三為濕球三溫度三計，它三所測三得的飽和三空氣三溫度三就是三濕球三溫度。另三一支三為干三球溫三度計三，所三測得三的溫三度為干球三溫度（大三氣溫三度或三空氣三溫度三）。1、2濕空三氣的三含濕三圖5/三4/三20三2325濕球三溫度三計的三讀數(shù)三，既三是濕三紗布三上水三的讀三數(shù)，三也是三緊貼三濕紗三布的三飽和三空氣三層的三讀數(shù)三。在一三定的三空氣三狀態(tài)三下，三干濕三球溫三度差三值反三映空三氣相三對濕三度大三小。當用三干濕三球溫三度計三測量三空氣三的溫三度時三，由三于濕三球溫三包上三水分三蒸發(fā)三吸收三熱量三的結(jié)三果，三使得三濕球三表面三空氣三層的三溫度三下降三，因三而濕三球溫三度計三的讀三數(shù)一般三總是三低于干球三溫度三計的三讀數(shù)三，這三兩者三之差三即為干濕三球溫三度差。干濕三球溫三度差三它的三大小三與被三測空三氣的三相對三濕度三有關(guān)三，空三氣越三干燥三（Φ值越三?。┤?，紗三布上三的水三分蒸三發(fā)越三快，三需要三吸收三的熱三量越三多，三濕球三溫度三下降三越多三，干三濕球三溫差三越大三；反三之，三干濕三球溫三差越三小。1、2濕空三氣的三含濕三圖5/三4/三20三2326干濕三球溫三度在h-d圖上三的表三示當濕三球紗三布的三水溫三達到三空氣三的濕三球溫三度時三，濕三球表三面的三飽和三空氣三層與三周圍三空氣三之間三的總?cè)龘Q熱三量為三零，三因此三可認三為周三圍空三氣由不飽三和狀三態(tài)變?yōu)槿凉袂蛉砻嫒娘柸涂杖龤鉅钊龖B(tài)這三一變?nèi)^三程，三可近三似認三為是等焓三過程。Ahts濕球三溫度三與露三點溫三度誰三高？t11、2濕空三氣的三含濕三圖5/三4/三20三23271、2濕空三氣的三含濕三圖例1：已三知空三氣干三球溫三度t=2三5℃，濕三球溫三度ts=1三7三℃，大三氣壓三力B=1三01三32三5P三a，試三在h-d圖上三確定三該空三氣的三狀態(tài)三點。t＝25ts＝17hΦ=100%A5/三4/三20三23281、2濕空三氣的三含濕三圖例2：已三知空三氣干三球溫三度t=2三5℃，相三對濕三度Φ=5三0%，大三氣壓三力B=1三01三32三5P三a，試三在h-d圖上三確定三該空三氣的三濕球三溫度三。Φ=100%Φ=50%t=25℃tsh5/三4/三20三23291、2濕空三氣的三含濕三圖三、含濕三圖的三應(yīng)用1、確三定濕三空氣三的狀三態(tài)參三數(shù)在給三定大三氣壓三力B時，三只要三知道三濕空三氣的三任意三兩個三獨立三狀態(tài)三參數(shù)三，就三可在三焓濕三圖上三確定三該空三氣的三其余三狀態(tài)三參數(shù)三。例：三已知B=1三01三32三5P三a，t=2三2℃，Φ=6三5%，試三在h-d圖上三確定三該空三氣的三其它三狀態(tài)三參數(shù)三。PqAdAΦ=65%Φ=100%t=22℃1htst15/三4/三20三23301、2濕空三氣的三含濕三圖2、表三示濕三空氣三狀態(tài)三的變?nèi)^三程空調(diào)三系統(tǒng)三典型三濕空三氣處三理過三程冷凍三水回冷凍三水供回風(fēng)5/三4/三20三23311、2濕空三氣的三含濕三圖空調(diào)三系統(tǒng)三典型三濕空三氣狀三態(tài)的三變化三過程(1三)濕空三氣的加熱三過程（空三氣加三熱器三）利用三熱水三、蒸三汽、三燃氣三、電三阻絲三、電三熱管三等熱三源，三通過三熱表三面加三熱濕三空氣三，空氣三不與三熱媒三直接三接觸，因三此，三處理三過程三中空三氣中三的含濕三量不三變，而溫度三會升三高。三該過三程A→B,其ε=三+∞Φ=100%AB5/三4/三20三23321、2濕空三氣的三含濕三圖利用三冷水三或其三他冷三媒通三過冷三表面三冷卻三濕空三氣，三當冷三表面三溫度低于三濕空三氣的三干球三溫度三而又三高于三其露三點溫三度時，三即發(fā)三生這三一過三程。三該三過程三中含濕三量不三變，溫度三降低，在h-三d圖上三可表三示為A→C，其ε=三-∞(2三)濕空三氣的干式三冷卻三過程（空三氣冷三卻器三）Φ=100%CA5/三4/三20三2333使空三氣和三低于三其露三點溫三度的三表面三接觸三時，三則部三分水三蒸氣三將會三在冷三表面凝結(jié)，達三到冷三卻減三濕的三目的三（即冷卻三干燥）三該過三程為三在h-三d圖上三可表三示為A→G。(3三)濕空三氣的減濕三冷卻三過程（空三氣冷三卻器三）1、2濕空三氣的三含濕三圖Φ=100%GA5/三4/三20三23341、2濕空三氣的三含濕三圖(4三)濕空三氣的等焓三加濕過程(絕熱三加濕)利用三循環(huán)三水噴三淋空三氣時三，空三氣與三水長三時間三接觸三，水三及其三表面三的飽三和空三氣層三的溫三度即三等于三該濕三空氣三的濕三球溫三度。該過三程為A→E，其ε=三0Φ=100%EA5/三4/三20三23351、2濕空三氣的三含濕三圖1、2濕空三氣的三含濕三圖(5三)濕空三氣的等焓三減濕過程利用固體三吸濕三劑（硅三膠、三分子三篩、三氯化三鈣等三）處三理空三氣時三，空三氣中三的水三蒸氣三被吸三濕劑三吸附三，含三濕量三降低三，吸三附時三放出三的凝三聚熱三又重三新返三回空三氣中三，故三吸附三前后三可近三似認三為空三氣的焓值三不變。三該過三程為A→D，其ε=三0Φ=100%DA5/三4/三20三23361、2濕空三氣的三含濕三圖1、2濕空三氣的三含濕三圖(6三)濕空三氣的等溫三加濕過程(噴蒸三氣處三理過三程)利用三干式三蒸氣三加濕三器或電加三濕器，將三水蒸三氣直三接噴三入被三處理三的空三氣中三，達三到對三空氣三加濕三的效三果。三該過三程的三熱濕三比值三等于三水蒸三氣的三焓值三，大三致與三等溫三線平三行，三可近三似認三為，三該過三程為等溫三加濕三過程。三該過三程為A→F。Φ=100%FA5/三4/三20三23371、2濕空三氣的三含濕三圖5/三4/三20三23381、2濕空三氣的三含濕三圖3、濕三空氣三的混三合過三程空調(diào)三工程三中，三為了節(jié)省三冷量三（或三熱量三），通常三采用三部分三室內(nèi)三空氣三（回三風(fēng)）三與一三定數(shù)三量的三室外三新鮮三空氣三（新三風(fēng)）三混合三，再三進行三一定三的空三氣處三理后三送入三被空三調(diào)房三間，三這就三需要三確定三新風(fēng)三與回三風(fēng)（三兩種三不同三狀態(tài)三的空三氣）三混合三后空三氣的三狀態(tài)三參數(shù)三。兩種三不同三狀態(tài)三的空三氣混三合后三的狀三態(tài)參三數(shù)可三以通三過計算三法確三定，也三可在h-三d圖上三用作三圖法確定三。設(shè)有三兩種三狀態(tài)三不同三的空三氣A與B，其三干空三氣質(zhì)三量分三別為MA和MB，絕熱三混合后其三狀態(tài)三用C表示三。5/三4/三20三23391、2濕空三氣的三含濕三圖計算三法:1、求三混合三后的三狀態(tài)三點C據(jù)質(zhì)三量守三恒原三理有三：MA+MB=三MC據(jù)熱三量平三衡有三：MAhA+MBhB=(MA+MB)hC……三……三(1三)據(jù)濕三量平三衡有三：MAdA+MBdB=(MA+MB)dC……三……三(2三)由（1）（2）式三分別三可得三：hC=(MAhA+MBhB)/三(MA+MB)dC=(MAdA+MBdB)/三(MA+MB)由hc及dC可在h-三d圖上三確定三混合三后的三狀態(tài)三點C5/三4/三20三23401、2濕空三氣的三含濕三圖作圖三法：2、混三合前三后狀三態(tài)點三的關(guān)三系由(1三)式得MA(hA-hC)=MB(hC-hB)三MA/MB=(hC-hB)/三(hA-hC)由(2三)式得MA(dA-dC)=MB(dC-dB)三MA/MB=(dC-dB)/三(dA-dC)故有三：(hC-hB)/三(hA-hC)=三(dC-dB)/三(dA-dC)三=MA/MB說明三：在h－d圖上三，表三示線三段BC與線三段AC斜率三相同三，且C為公三共點三，即三：點A、B、C在同三一直三線上三，則三有：(hC-hB)三/三(hA-hC)=三(dC-dB)三/三(dA-dC)=CB三/A三C=三MA/三MB5/三4/三20三23411、2濕空三氣的三含濕三圖dCdAdBhChAhBCABΦ=100%結(jié)論三：C點將三連線AB分為三兩段BC和CA，兩三線段三的長三度比三與參三與混三合的三兩種三空氣三的質(zhì)三量成三反比三，混合三點C靠近三質(zhì)量三大的三空氣三狀態(tài)三點一三端。(hC-hB)三/三(hA-hC)=三(dC-dB)三/三(dA-dC)=CB三/A三C=三MA/三MB5/三4/三20三