暖通系列讲义-焓湿图

暖通通空空调调课课程程讲讲座座焓湿湿图图一、、空气气的的组组成成干空空气气的的成成分分：主主要要成成分分是是氮氮（（N2）和和氧氧（（O2）。。干干空空气气中中N2的体体积积分分数数约约为为78%；O2的体体积积分分数数约约为为21%；其其余余的的1%左右右时时其其他他气气体体。。湿空空气气：由由干干空空气气和和一一定定量量的的水水蒸蒸气气混混合合而而成成的的大大气气。。大大气气中中的的水水蒸蒸气气含含量量是是不不多多的的，，它它与与干干空空气气的的质质量量比比在在千千分分之之几几到到千千分分之之二二十十几几的的范范围围内内。。虽虽然然湿湿空空气气中中水水蒸蒸气气的的含含量量少少，，但但其其变变化化会会引引起起湿湿空空气气干干、、湿湿度度变变化化，，进进而而对对人人体体感感觉觉、、产产品品质质量量、、工工艺艺过过程程和和设设备备维维护护等等都都有有直直接接影影响响：：同同时时，，湿湿空空气气中中水水蒸蒸气气含含量量的的变变化化又又会会使使湿湿空空气气的的物物理理性性质质随随之之变变化化。。因因此此，，从从空空气气调调节节的的角角度度来来说说，，空空气气的的潮潮湿湿程程度度是是我我们们十十分分关关心心的的问问题题。。二、湿空气的的物理性性质湿空气的的物理性性质除和和它的组组成成分分有关外外，还决决定于它它所处的的状态。。湿空气气的状态态通常可可以用压压力p、温度t、相对湿湿度φ、含湿量量d及比焓h等参数来来度量和和描述。。这些参参数称为为湿空气气的状态态参数。。一、空气气的压力力根据道尔顿分分压力定定律：混合气气体总压压力等于于各组成成气体分分压力之之和。湿湿空气的的总压力力就等于于干空气气分压力力和水蒸蒸气分压压力之和和，即：p=pg+ps。湿空气中中含水蒸蒸气的分分压力大大小，是是衡量湿湿空气干干燥与潮潮湿程度度的基本本指标。。标准大气气压力是是p=101325Pa。道尔顿气气体分压压定律在任何容容器内的的气体混混合物中中，如果果各组分分之间不不发生化化学反应应，则每每一种气气体都均均匀地分分布在整整个容器器内，它它所产生生的压强强和它单单独占有有整个容容器时所所产生的的压强相相同。也也就是说说，一定定量的气气体在一一定容积积的容器器中的压压强仅与与温度有有关。例例如，零零摄氏度度时，1mol氧气在22.4L体积内的的压强是是101.3kPa。如果向向容器内内加入1mol氮气并保保持容器器体积不不变，则则氧气的的压强还还是101.3kPa，但容器器内的总总压强增增大一倍倍。可见见，1mol氮气在这这种状态态下产生生的压强强也是101.3kPa。道尔顿（（Dalton）总结了了这些实实验事实实，得出出下列结结论：某某一气体体在气体体混合物物中产生生的分压压等于它它单独占占有整个个容器时时所产生生的压力力；而气气体混合合物的总总压强等等于其中中各气体体分压之之和，这这就是气气体分压压定律（（lawofpartialpressure）。二、空气气的温度度干球温度度：是温度度计在普普通空气气中所测测出的温温度，即即我们一一般天气气预报里里常说的的气温。。湿球温度度：指同等等焓值空空气状态态下，空空气中水水蒸汽达达到饱和和时的空空气温度度，在空空气焓湿湿图上是是由空气气状态点点沿等焓焓线下降降至100%相对湿度度线上，，对应点点的干球球温度。。露点温度度：在含湿湿量不变变的条件件下冷却却空气，，一直冷冷却到空空气中的的水蒸气气开始凝凝结成水水的那一一时刻的的温度。。在冬天的的玻璃窗窗上或夏夏季的自自来水管管上常常常可以看看到有凝凝结水或或露水存存在。这这一现象象可以用用露点温温度形成成来解释释。干湿球湿湿度计：是测定定气温、、气湿的的一种仪仪器。由由两支规规格完全全相同的的温度计计组成，，一支称称为干球球温度计计，其温温泡暴露露在空气气中，用用以测量量环境温温度；另另一支称称为湿球球温度计计，其温温泡用特特制的纱纱布包裹裹起来，，并设法法使纱布布保持湿湿润，纱纱布中的的水分不不断向周周围空气气中蒸发发并带走走热量，，使湿球球温度下下降。水水分蒸发发速率与与周围空空气含水水量有关关，空气气湿度越越低，水水分蒸发发速率越越快，导导致湿球球温度越越低。可可见，空空气湿度度与干湿湿球温差差之间存存在某种种函数关关系。干干湿球湿湿度计就就是利用用这一现现象，通通过测量量干球温温度和湿湿球温度度来确定定空气湿湿度的。。三、含湿湿量含湿量d是指单位位质量干干空气中中含有的的水蒸汽汽量。单位是kg/kg（干空气气）或g/kg（干空气气）。含湿量d的数值计计算：d=0.622ps/（p-ps）四、相对对湿度相对湿度度是空气中中水蒸气气分压力力和同温温度下饱饱和水蒸蒸气分压压力之比比，也称称为饱和和度。相相对湿度度反映了了湿空气气中水蒸蒸气含量量接近饱饱和的程程度。空气的相相对湿度度φ越大，也也就是越越潮湿。。φ的最大值值是1（或100%），这相相当于饱饱和空气气。如果果φ=0，这表明明空气中中不含水水蒸气（（干空气气）。五、比焓焓在空气调调节工程程中，湿湿空气的的状态经经常发生生变化，，常需要要确定状状态变化化过程内内热量的的交换量量。从热工基基础可知知，在压压力不变变化的情情况下，，焓差值值等于热热交换量量。而在空气气调节过过程里，，湿空气气的状态态变化过过程可以以看成是是在定压压下进行行的，所所以能够够用湿空空气状态态变化前前后的焓焓差值来来计算空空气得到到或失去去的热量量。包含单位位质量干干空气的的湿空气气的比焓焓值h应是h=hg+dhs=1.01t+d（2500+1.84t）或h=（1.01+1.84d）t+2500d湿空气焓焓湿图理论上，，对于一一定的大大气压，，只要知知道空气气的任意意两个参参数，就就能算出出所有其其他参数数。在工工程应用用中，用用公式计计算和用用查表方方法来确确定空气气状态和和参数，，比较繁繁琐，而而且对空空气的状状态变化化过程的的分析也也缺乏直直观的感感性认识识。因此此，为了了便于工工程实际际应用，，通常把把一定大大气压力力下，各各种参数数之间的的相互关关系作成成线算图图来进行行计算。。根据所所取坐标标系的不不同，线线算图也也有好几几种，国国内常用用的是焓焓湿图，，简称h-d图。这里需要要强调的的是，每每一张h-d图都是按按规定的的大气压压绘制的的，因此此在计算算工作中中，应选选用与要要求大气气压相符符的（或或接近的的）焓湿湿图。对于一定定的大气气压，只只要知道道空气的的任意两两个参数数，就能能算出所所有其他他参数。。在工程程应用中中，用公公式计算算和用查查表方法法来确定定空气状状态和参参数，比比较繁琐琐，而且且对空气气的状态态变化过过程的分分析也缺缺乏直观观的感性性认识。。因此，，为了便便于工程程实际应应用，通通常把一一定大气气压力下下，各种种参数之之间的相相互关系系作成线线算图来来进行计计算。根根据所取取坐标系系的不同同，线算算图也有有好几种种，国内内常用的的是焓湿湿图，简简称h-d图。湿空气的的湿度图图：图上共有有五种线线，图上上任一点点都代表表一定温温度t和湿度Ｈ的湿空气气状态。。等湿度线线(等H线)：等焓线(等I线)：等温线(等t线)：等相对温温度线（（等φ线）水蒸汽分分压线：：这里需要要强调的的是，每每一张h-d图都是按按规定的的大气压压绘制的的，因此此在计算算工作中中，应选选用与要要求大气气压相符符的（或或接近的的）焓湿湿图。湿空气焓焓湿图等φ线是曲线线等h线是倾斜斜直线等d线是垂直直线等t线接近水水平，看看似平行行，实际际互不平平行。最低的一一根等φ线，其值值为φ=100%。这条曲曲线称为为饱和线线。状态态在这条条线上的的空气处处于饱和和状态。。在其他他φ线上的空空气都是是非饱和和的。空空气状态态不可能能位于饱饱和线以以下的区区域中。。湿空气焓焓湿图等φ线是曲线线等h线是倾斜斜直线等d线是垂直直线等t线接近水水平，看看似平行行，实际际互不平平行。最低的一一根等φ线，其值值为φ=100%。这条曲曲线称为为饱和线线。状态态在这条条线上的的空气处处于饱和和状态。。在其他他φ线上的空空气都是是非饱和和的。空空气状态态不可能能位于饱饱和线以以下的区区域中。。1等湿度线线(等H线)2等焓线(等I线)3等温线(等t线)I=(1.88t+2490)H+1.01t当空气的的干球温温度t不变时，，I与H成直线关关系，故故在I-H图中对应应不同的的t，可作出出许多等等t线。各各种不同同温度的的等温线线，其斜斜率为(1.88t+2492)，故温度度愈高，，其斜率率愈大。。因此，，这许多多成直线线的等t线并不是是互相平平行的。。一组与纵纵轴平行行的直线线。在同同一条等等H线上，湿湿空气的的露点td不变。一组与横横轴平行行的直线线。在在同一条条等I线上，湿湿空气的的温度t随湿度H的增大而而下降，，但其焓焓值不变变。4等相对温温度线（（等φ线）当湿空气气的湿度度Ｈ为一定值值时，温温度愈高高，其相相对湿度度φ值愈低，，即其作作为干燥燥介质时时，吸收收水汽的的能力愈愈强，故故湿空气气进入干干燥器之之前必须须经过预预热器预预热提高高温度，，目的除除了提高高湿空气气的焓值值使其作作为载热热体外，，也是为为了降低低其相对对湿度而而作为载载湿体。。5水蒸汽分分压线该线表示示空气的的湿度Ｈ与空气中中的水蒸蒸汽分压压pv之间关系系曲线。。当湿空空气的总总压Ｐ不变时，，水蒸汽汽的分压压pv随湿度ＨＨ而变化化。水蒸蒸汽分压压标于右右端纵轴轴上，其其单位为为kN/m2。AEDFBCtwtd

φ=1HpI干球温度度t、露点td、湿球温温度tw（或绝热热饱和温温度tas）都是由由等t线确定的的。根据湿空空气任意意两个独独立的参参数，就就可以在在H-I图上确定定该空气气的状态态点，然然后查出出空气的的其他性性质。非独立的的参数如如：td~H，p~H，td~p，tw~I，tas~I等，它们们均在同同一等H线或等I线上。湿焓图的的说明与与应用通常根据据下述已已知条件件之一来来确定湿湿空气的的状态点点，已知知条件是是：0HA

φ=1ttwI1230HA

φ=1ttdI1230HA

φ=1tIφ12（１）湿湿空气的的干球温温度t和湿球温温度tw；（２）湿湿空气的的干球温温度t和露点td；（３）湿湿空气的的干球温温度t和相对湿湿度φ。tBtABAtBtABAφ=1HI1加热和冷冷却若空气的的温度变变化范围围在露点点以上，，则空气气中的含含水量始始终保持持不变，，且为不不饱和状状态，为为等湿过过程，过过程线为为垂直线线。三、湿空空气的基基本状态态变化过过程2冷却减湿湿BA

φ=1HIHAHB利用上述述方法，，如果将将凝结出出来的水水分设法法除去，，再将所所得的饱饱和空气气加热，，则不会会恢复原原来的状状态，而而空气的的湿度小小于原空空气的湿湿度，即即达到减减湿的目目的。上述间壁壁式冷却却过程当当进行至至露点，，空气即即达到饱饱和状态态，继续续冷却时时，水蒸蒸气就在在冷却壁壁面上凝凝结出来来，而且且温度不