第一章对空气参数的要求

1、第一章 对空气参数的要求,第一节 湿空气的基本性质,湿空气是制冷与空气调节的对象。凡是含有水蒸气的空气就叫做湿空气，即： 湿空气干空气十水蒸气,在工程热力学中研究气体性质时，我们将干空气视为理想气体。 存在于湿空气中的水蒸气,由于分压力很低，一般不超过几千帕，而比容却很大，因此在工程计算中作为理想气体来处理是足够准确的,湿空气满足气体状态方程,P = R T P V = G R T 式中p气体的压力(Pa)； 气体的比容(m3/kg)， T气体的绝对温度(K)； G气体的质量(kg)， V气体的容积(m3) R气体常数(j/kg K)，与气体的性质有关,常用的湿空气参数,在空气调节中，常用的湿

2、空气参数有： 压力 温度 湿度 焓,一、压力： 湿空气是由于空气和水蒸气所组成的混合气体，所以湿空气的总压力可按道尔顿定律来确定，等于干空气的分压力（ Pg ）与水蒸气分压力 （ Pzq ）之和，即 P = Pg + Pzq,空气调节工程中所处理的湿空气就是大气，所以湿空气的压力P，就是当地的大气压力B B = Pg + Pzq 大气压力随海拔高度、地理纬度的不同和季节、天气的晴雨变化而有差异,通常以纬度45处海平面上的常年平均气压作为一个“标准大气压” 。 一个“标准大气压”相当于101325Pa。 海拔高度的变化对大气压力影响较大，其具体数值可以从气象资料查得,饱和空气与未饱和空气 湿空气

3、的压力，特别是对其中水蒸气的分压力有进一步的认识，必须明确饱和空气与未饱和空气的概念,在一定的温度条件下，空气中水蒸气分子的含量越多，水蒸气的分压力就越大。 如果空气中水蒸气的含量超过某一含量时，空气中就有水分析出。这说明，在一定温度条件下，湿空气中容纳水蒸气的数量是有一个最大限量的，亦即湿空气中水蒸气的分压力有一个最大值，这个最大值就称为该温度时的饱和水蒸气分压（ Pbh,在大气中，如从水蒸发为汽的数量与从空气中水蒸气凝结为水的数量相等，此时大气中含的水蒸气数量达到了最大限度，即水蒸气处于饱和状态。这种干空气和饱和水蒸气的混合物，称为饱和空气。 若湿空气中水蒸气的分压力低于其温度下的饱和分压

4、力，水蒸气处于过热状态，这就是干空气和过热水蒸气的混合物，称为末饱和空气,在一定温度条件下，湿空气中水蒸气分压力的大小，是衡量水蒸气含量即湿空气干燥或潮湿的基本指标。温度越高，水蒸气的饱和分压力就越大,二、温 度 湿空气的温度就是干空气的温度，也就是水蒸气的温度。 温度通常用t或T表示，温度的单位有摄氏温度()、华氏温度（）和绝对温度（K)。不同的温标得到不同的温度值。t表示空气的摄氏温度，T表示空气的绝对温度。 T = t + 273(k,三、湿 度 湿度的大小表示了空气中所含水蒸气量的多少。 根据用途的不同，湿度有以下几种表示方法： 绝对湿度 相对湿度 含湿量,1）绝对湿度 每立方米湿空气

5、中所含水蒸气的质量，称为空气的绝对湿度。 由于湿空气中的干空气与水蒸气是均匀混合的，而且占有相同的体积，所以绝对湿度在数值上就等于水蒸气在其分压力和温度t下的密度。 即,式中 ：水蒸气的分压力(Pa) 根据公式，只要知道了湿空气中水蒸气的分压力和它的温度，就可以求出其绝对湿度。 绝对湿度只能说明湿空气在某一温度下实际所含水蒸气的质量，但还不能由它直接说明湿空气的干、湿程度,判断这种空气是干燥还是潮湿，尚要看空气的温度。绝对湿度相同的两种空气，其干、湿程度未必相同，必须在相同温度下才能判定，这在应用上很不方便。 故在空气调节中常采用相对湿度来表示湿空气的干湿状态,2） 相对湿度 一立方米湿空气中

6、所含水蒸气的质量，与同一温度下饱和空气中所含水蒸气质量的比值，称为相对湿度。符号为，即,相对湿度也可表示为：湿空气的绝对湿度与同温度下 饱和空气的绝对湿度之比,相对湿度反映了湿空气中所含水蒸气的分量接近饱和的程度，故亦称饱和度.值小，表示空气饱和程度小，吸收水分的能力强；值大，表示空气饱和程度大，吸收水分的能力弱。 当为0时，则为干空气；为100时，则为饱和空气,若把湿空气中的水蒸气视为理想气体，则末饱和空气中的水蒸气和同温度下饱和空气中的水蒸气的状态方程式分别为： 两式相除得：=Pzq / Pbh100 所以，相对湿度也可以用湿空气中水蒸气的分压力与同温度下水蒸气的饱和分压力之比来表示,3、

7、含湿量（d） 定义：随着1kg干空气同时存在的水蒸气质量(g)，称为湿空气的含湿量，用符号d表示。 在空调工程中，无论湿空气的状态如何变化，其中干空气的质量总是不变的，为了计算的方便，就采用1kg干空气作为计算的基准,或,含湿量的计算公式,4、焓(H) 在空气调节工程中，对空气的加热或冷却都是在定压条件下进行的。定压过程中热量的交换，可用过程前后的焓差来计算，其焓差为,因此，只要求出焓差就可以反映空气热量的变化,湿空气的焓用H表示 (1十0.001d)kg湿空气的焓是1kg干空气的焓和d(g)水蒸气的焓的总和。 H = hg + 0.001d hzq式中 hg1kg于空气的焓(kJkg) hz

8、q1kg水蒸气的焓(KJkg,无论干空气的焓，还是水蒸气的焓都不是一个绝对值，而是相对于另一种情况下的焓来说的。 空调工程中，一般规定0时于空气的焓为0并认为在空气调节工程涉及的范围内干空气和过热水蒸气的定压比热为定值，所以,H=1.01t+0.001d(2501+1.85t) (kJ/kg) 式中 1.01 干空气的定压比热(kJkgK) 1.85 水蒸气的定压比热(kJkgK) 2501 0时水的汽化热(kJkg,湿空气的焓的计算公式,以上介绍了和空气调节有关的湿空气的主要参数。 当大气压力量为一定时，H、d、t、四个参数中，只要知道其中任意两个，就可根据这两个公式计算出其余的参数。 这也

9、可以说，四个参数中知道任意两个，就可以完全确定某一空气的状态,第二节对客车车内空气参数的要求,对于客车，要求在车内创造既卫生又舒适的条件，以保证旅客的身体健康，减少旅途中的疲劳。同时，要考虑气候特点、生活习惯、设备经济性等。因此，对客车车内空气参数是有严格的要求,一、车内空气参数的选择原则,1、保证车内舒适卫生 2、考虑我国的气候特点 3、符合生活习惯 4、设备经济性要好,1、人体的舒适感,在正常的气象条件下，健康的人只要能够使身体内所产生的热量和向外界发放出去的热量间保持乎衡，人就感到舒适。 但当人处在空气温度过高或过低的环境中，人体产生的热量与散发出去的热量不相适应，这个热量平衡不能保持时

10、，人就不舒适感到冷或热,人体热平衡公式： qm -qw=qd+qz+qF+qch qm 人体新陈代谢过程中产生的热量，取决于饮食和活动量的大小 qw 用于作功而消耗的容量 qm qw 必须由体内排出或储存的多余的热量 qd 人体的对流散热，对外为正，对内为负 qz 汗液蒸发和呼出的水蒸气所带走的热量 qF 人体与周围物体表面间的辐射换热 qch 蓄存在人体内的热量,一般情况下，人体产生的热量主要靠皮肤和呼吸器官散发到周围的空气中去，这种散发热的方式有辐射、蒸发、对流和传导。而周围空气的温度、相对湿度和流动速度则是影响这几种散热效果的主要因素,空气中氧气的含量和洁净度 氧气是人们生存所必需的。在

11、客车内，由于人的呼吸，二氧化碳将增加，当增到一定浓度后就会影响人的健康。 此外，车内还可能产生其它有害气体，使车内空气变污浊,相对于车内空气来讲，外界空气则是新鲜的。因此，必需不断更换车内的空气，使车内空气保持一定的新鲜程度。当然，外界空气也含有灰尘和其它有害气体，这就要求对吸入的外界空气进行净化处理,噪音消除和控制 对于列车运行及空气调节系统工作时所引起的噪音也应尽可能的降低和消除，这是在改善车内舒适条件时必须特别注意的,2、影响人体的舒适感的主要因素 根据人们的生活实践和人体生理卫生上的要求以及车内的特点，就可以分析出影响车内人体卫生和舒适性的主要因素是： 车内空气的温度； 车内空气的相对

12、湿度； 人体周围空气的流动速度； 车内空气的洁净度， 车内壁面的表面温度等,要求车内空气的温度、相对湿度、洁净度和流速达到一定标准，就成为客车空气调节需要完成的任务,3、夏季我国车内空气参数选择范围 客车车内温度范围 2429 客车车内相对湿度范围 不大于70 客车车内空气流速范围 0.250.5ms 新鲜空气量 2025m3h人 车内空气的含尘量 不大于1mgm3,4、冬季我国车内空气参数选择范围 客车车内温度范围 1822 客车车内相对湿度范围 不小于30 客车车内空气流速范围 0.050.25ms 新鲜空气量 可略小于2025m3h人 车内空气的含尘量 不大于1mgm3,5、国外部分国家

13、对客车车内空气参数的要求 世界上不少国家因客车空气调节技术发展较早，对车内空气参数根据各自的气候特点及生活习惯都有了自己的规定。下表列出了某些国家规定的车内空气参数供参考,某些国家的车内空气参数表,第三节对车外空气参数的要求,客车空气调节外气参数的确定合理与否，和车内空气参数的合理选定一样，会直接影响空气调节中制冷、加热等设备的经济性，影响车体的结构和热工计算,只有合理的确定外气参数，才能使制冷、加热等设备收到良好的经济效果和运用效果，也才能保证合理选定的车内空气参数得以实现,一、车外空气参数的选择原则,1、保证车内空气参数得以实现 2、必须考虑列车运行地区的气候特点 3、考虑对车体结构设计和

14、车辆热工性能计算影响 4、设备经济性要好,二、外气计算参数的确定方法,我国空调设计外气计算参数的确定方法，对一个气象点而言，有两种方法,方法一：保证小时数法,根据每年一定的不保证小时数，整理统计气象资料，得出外气计算参数，我国建筑空调设计规范采用按历年平均每年不保证50小时的干、湿球温度为外气计算参数,所谓不保证50小时是指每年夏季累计平均有50小时超过计算温度，这样在全年大多数日子里，能使室内温度维持在要求的范围内，而有一小部分时间是不能保证的,方法二：经验公式法,根据气象变化规律，用概率和数理统计方法，按不保证小时数，总结出公式或经验公式，用公式来求计算温度。 对于没有气象统计资料的地区，

15、就可以用这样的公式求得,我国夏季空调室外计算温度的经验公式,某一站点的外气计算参数的确定方法 TH= 0.47 TCP +0.53Tmax 式中: TCP 历年最热月(七月)平均温度的平均值； Tmax历年中的极端最高温度,式中和的权值按正态分布的不保证率来确定，显然按最热月(七月)计算的不保证小时数应小于50h，因为不保证50h并不全部集中在最热月份,以上是某一站点的外气计算参数的确定方法。但我国地域辽阔，各地气候差异较大，而车辆是一运动着的建筑物，在一个时间周期内，将通过许多不同的气象地区，因此在确定外气计算参数时，就不能只考虑一个地区的气象条件，还应考虑车辆运行的特殊性，也即应如何选择参数才能充分反映在整个运行区域的不同气象条件,两种考虑方法,方法一 将我北京以南空调客车运行地区，或按旅客列车运行密度较大区段，或选择外气始值较高区段的各主要站点的外气计算参数，取平均值的方法,方法二： 按全国北京以南地区各铁路沿线空调客车综合得热量