培训空调授课1

空调与热泵第1节湿空气的状态参数注重应用，简化理论１.湿空气＝干空气＋水蒸气

干空气：湿空气中除去水蒸气剩下的混合气体。——通常认为其组成比例基本不变，因此将其视为一个整体。一、湿空气的组成２.湿空气中水蒸气对其性质的影响湿空气中水蒸气虽然很少，但它却随气象条件和水蒸气来源情况而改变，且对空气性质影响很大。如：空气湿度很大，人会感觉不舒服（冬天阴冷，夏天闷热），在某些工艺场合（纺织厂、仪器仪表厂等）还会造成重大影响。——因此，从空气调节的角度而言，空气的潮湿程度是我们十分关心的问题。二、湿空气的状态参数１.压力Ｐ（１）大气压力——Ｂ地球表面单位面积上所受到的大气压力。1Ｐa＝1Ｎ／m２标准大气压：通常把０℃下，北纬45°处海面上作用的大气压力作为一个标准大气压。１1atm=101325Pa=1.01325bar表压力（工作压力）：仪表指示压力即所测量的绝对压力与当地大气压力的差值。绝对压力＝当地压力＋表压力B随海拔增加有而减小（２）水蒸汽分压力Ｐq

湿空气中水蒸气单独占有湿空气的容积并且与湿空气相同温度时的产生的压力。由道尔顿定律有：Ｂ＝Ｐq＋Ｐg二、湿空气的状态参数要点：水蒸汽分压力的大小直接反映了水蒸气的含量的多少；在一定温度下，空气中的水蒸汽含量越多，空气就越潮湿，水蒸汽分压力也越大；湿空气中的水蒸汽含量达到最大限度时，多余的水蒸汽就会凝结成水从空气中析出；饱和水蒸汽分压力Pq,b是温度的单值函数，也即Pq,b值仅取决于温度，温度越高，Pq,b值越大。２.温度绝对温标T（K）摄氏温标t（℃）华氏温标t（℉）Ｔ＝t+273.16工程上：Ｔ＝t+2733.含湿量——d（Kg/Kg·干）定义:单位质量干空气中所含有的水蒸气量即:

d=mq/mg=0.622Pq/(B-Pq)kg/kg·干

=622Pq/(B-Pq)g/kg·干为什么不以空气为基准定义含湿量？注：如含湿量为dkg的干空气1kg。则空气质量应为：(1+d)kg但d一般很小，工程中常可忽略。饱和含湿量db：空气中水蒸汽量已达到最大限度，不再有吸湿能力，即不能再接纳水汽。4.相对湿度Φ①定义：Φ=Pq/Pq,bΦ=0时——干空气Φ=100%时——饱和空气③举例：比较t=10℃时d=7.63g/kg·干和t=30℃，d=15g/kg·干两种空气哪种干燥些？t=10℃，db=7.63g/kg·干，（表17-2）

d=7.63g/kg·干时，Φ=100%

——饱和t=30℃，db=27.20g/kg·干，当d=15g/kg·干时，Φ=55%左右

——较干燥表面看来7.63<15第二种空气湿度大？②Φ与d的区别和联系

区别：Φ表示空气接近饱和的程度，即空气在一定温度下吸收空气的能力，并不反映空气中水蒸气含量的多少。d表示空气中水蒸气含量，却无法直观反映空气的潮湿程度和吸收水分的能力。联系：d=622(Φ·Pqb)/(B-Φ·Pqb)

则db=622Pqb/(B-Pqb)比较20℃，d=14g/kg·干与30℃，d=14g/kg·干的两种空气哪种吸湿性强？第一种：Φ=95.2%第二种：Φ=51.5%因此第二种的吸湿性强。

要点：当大气压力B一定时，水蒸气分压力Pq只取决于含湿量d。含湿量d随水蒸气分压力Pq的升高增大，反之亦然。当含湿量d一定时，水蒸气分压力Pq随大气压力B的增加而上升，反之亦然。含湿量d

能确切反映空气中含的水蒸气量的多少，但不能反映空气的吸湿能力，不能表示湿空气接近饱和的程度。相对湿度Φ能反映湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度，但不能表示水蒸气的含量。Φ值小，表示空气离饱和程度远，空气较为干燥，吸收水蒸气能力强；Φ值大，表示空气更接近饱和程度，空气较为潮湿，吸收水蒸气能力弱。5．h（kJ/kg·干）

湿空气的焓是指每1kg干空气的焓hg和dkg水蒸气的焓两者的组合。即：

h=hg+d

hqkJ/kg·干式中：hg=Cpg

·

t=1.01t

hq=(2500+Cpq·

t)d=(2500+1.84t)dkJ/kg·干以1kg干空气为计算基础

2500：0℃水的汽化潜热则湿空气的焓可表示为：

h=(1.01+1.84d)t+2500d(1.01+1.84d)t——显热2500d——潜热“h是非常重要的一个参数”——定压下可用焓差表示热量（总热）变化值提问：t升高d降低h如何变化？6．ρ和υρ：单位容积的气体所具有的质量。

ρ=m/Vkg/m3υ：单位质量气体所具有的容积(比体积)

υ=V/m=1/ρm3/kg由于湿空气由干空气和水蒸气组成，两者具有相同的温度，相同的体积。即：m=mg+mqρ=ρg+ρq=Pg/(Rg·T)+Pq/(Rq·T)

又因为Pg=B-Pq=B-Φ·Pqb所以：ρ=0.00349B/T=0.00134ΦPqb/T

要点：湿空气的密度取决于Pq值的大小，它随水蒸汽分压力Pq的升高而降低。由于Pq值相对于Pg值而言数值较小，湿空气比干空气轻；空气越潮湿，水蒸汽含量越大，则空气密度越小，大气压力B也越低。阴雨天气大气压力B比晴天低；温度t越高，则空气密度越小，大气压力B也越低。同一地区夏天比冬天大气压力B低。３.计算方程由于空气中水蒸气处于过热状态，压力小，比容大，可近似看作理想气体，因此可用理想气体方程来计算：即

PV=mRTR——气体常数Rg——287J/(kg/k)Rq——461J/(kg/k)热力学中把常温常压下的干空气视为“理想气体”

二、露点温度1．定义：某一状态的空气在含湿量不变的情况下冷却至饱和状态（Φ=100%）时所具有的温度。思考：冬季窗玻璃和夏季裸露的自来水管子为什么常看到凝水现象？且达到什么条件就会凝水？一、湿球温度1．热力学湿球温度绝热加湿小室条件：保证空气与水有充分的接触面积和时间。

最终:t2=tw

饱和热力学湿球温度概念:

在定压绝热条件下，空气与水直接接触达到稳定的热湿平衡时的绝热饱和温度。h2=h1＋(d2－d1)hw

ε=Δh/Δd=hw=4.19twhw——液态水的焓=4.19tw

kJ/kgh1＋(d2－d1)4.19tw/1000=1.01t2＋(2500＋1.84t2)·d2·t2/1000水的比热满足此式的t2称热力学湿球温度

ts计算2．湿球温度计因为绝热加湿装置并非实际装置，所以通常认为湿球温度计所显示的温度即为空气的湿球温度。水tw空气t，d，Pq

饱和空气层Pq,b＇

tsds保证湿球表面空气不滞留，热湿交换充分

Q1Q2热湿交换平衡时Q1=Q2，此时水温即近似等于空气的湿球温度通风干湿球温度计空调与热泵第2节湿空气的焓湿图①空调中常用的状态参数有：t，d，B，φ，h，Pq，ρ其中：t，d，B为独立参数，其余可由公式求出。②工程上：为便于应用，常把各参数之间的关系作成线算图，常用的是h－d图。h－d图绘制依据：

d=622Pq

/(B－Pq)

Pq,b=f(t)

φ=Pq

/Pq,bh=1.01t＋(2500＋1.84t)d焓湿图可以直观的描述湿空气状态的变化过程。我国现在采用的焓湿图以焓h为纵坐标，以含湿量d为横坐标的h-d

斜角坐标图。主要的公式，理解掌握干空气区饱和空气区湿空气区计算机计算工具取h，d为坐标轴，B取定值，坐标轴夹角通常取135°h-d图可以表示的参数有：B，t，d，Φ，h，Pq，ts，tl，Pq,b，db

夹角135°的原因？xy090°dh135°直角坐标h－d图斜角坐标y1x1h1d1直角坐标系与h－d图的比较1．等t线依据：h=1.01t＋(2500＋1.84t)d

dh当t为一定值时任选d1，d2

求出h1，h2即可作出此等温线d2=1

d1=0

h1=1

h2=2.5

d1=0

h1=10.1

h2=12.6184

例：绘制t＝0℃的等温线绘制t＝10℃的等温线t＝0t＝10h＝1.01t×10+(2500+1.84×10)×0.001如此取t值为1，2，3……即可得到所有的等温线2．等Φ线依据：d=622ΦPq,b/（B-ΦPq,b）d=f(B,Φ,Pq,b)其中：

B为定值，Pq,b=f(t)d=f(Φ，t)当Φ为定值时d与t为一一对应关系（t1,d1）取t1d1t2d2……dh（t2,d2）（t3,d3）如对于任一φ为定值等φ线３．Pq线由d=622Pq/（B-Pq）当Ｂ＝const时:Pq=f(d)即：Pq与d为一一对应关系在d轴上方设一水平线，标出Pq值即可４.ε(热湿比线、角系数、状态变化过程线)①定义：用空气状态变化前后的焓差和含湿量差的比值表示空气状态变化的方向和特征，这个比值称热湿比ε。即：热量变化湿量变化AB的斜率为k=△x/△yAB的斜率为ε=△h/△d在焓湿图上的表示xy0dh实际上就是“斜率”AAB△x△y过A点做斜率为k的直线过A点做斜率为ε的直线△d△hB如△d＝1g/kg干如△h＝5kJ/kg干则ε＝5000kJ/kg干注：ε有正负，有单位（辅助点法）A△d△hB如△d＝1g/kg干如△h＝－5kJ/kg干则ε＝－5000kJ/kg干dAdBhBhACφ由此可查得C点的其他参数B为辅助点，C为终状态点平行线法A则ε＝5000kJ/kg干则ε＝5000kJ/kg干平行Bt由此可查得B点的其他参数B即为终状态点注：B不同会引起参数变化d1d2d3tB1(φ＝100%)B2(φ＝100%)B3(φ＝100%)B1>B2>B3

d1<d2<d24.ts在焓湿图上的表示Aε＝0SB空调工程中一般ts≤30℃，ε＝4.19ts与ε＝0的等焓线非常接近，因此工程上通常用等焓线代替等ts线。ε＝4.19hshAφ＝100%tstBAShAφ＝100%tA点ts、t的查取方法ABttltsShAdA注意区分掌握查取方法例：已知某一状态空气的温度是t=15℃,相对湿度φ=60%，当地大气压力B=101325Pa，试求该状态空气的密度、含湿量和露点温度。解：（1）湿空气的密度根据t=15℃,从附表1查得该温度下的饱和水蒸气分压力Pq,b=1701Pa，代入公式（2－7）可得：ρ=0.00349B/T-0.00134φ·Pq,b/T=0.00349×101325/288-0.00134×0.6×1701/288=1.223kg/m3(2)含湿量由公式（2-4）可得含湿量为：d=622φ·Pq,b/(B－φ·Pq,b)＝622×0.6×1701/(101325-0.6×1701)＝6.33g/kg干空气得：tl＝7.27℃

此温度就是该状态空气的露点温度tl。此外，d和tl也可从h-d图上查取。（3）露点温度根据上面所求出的含湿量值，从附表1可知：当温度t＝7℃时，所对应的饱和空气的含湿量db=6.21g/kg干空气，温度t＝8℃时，所对应饱和空气的含湿量db=6.65g/kg干空气，用插值法可求出当饱和含湿量db＝6.33/kg干空气所对应的温度为：一、根据两个独立参数确定空气状态及其他参数（确定状态点及其他参数）除同时知d,Pq外，在t,d,φ，h,Pq,ts中，只要知道任两个参数，即可确定状态点。AthAtsφAdAPqtldbPqbAt大家一起查：已知：tA=20℃

ΦA=50%

hA=37.5kJ/kg干

dA=7.2g/kg干

PqA=11.4×102Pa

tlA=9.3℃tsA=13.8℃练习：已知t＝32℃，ts＝25℃利用焓湿图查得此种空气的其它各参数。db=14.7g/kg干，Φ=70%tl=15℃，db=11g/kg干二、表示空气的状态变化过程Bε＝+∞1．等湿加热过程ε=Δh/Δd=Δh/0=+∞t升高，d不变，Δh升高Adφ＝100％htAdφ＝100％htC2．等湿冷却

ε=-∞d=Const,t减小,h减小

ε=-∞可用表面式空气冷却器实现，其表面湿度低于空气干球温度，但高于露点温度

Adφ＝100％htDε=03．等焓减湿

Δh=0，Δd<0,则ε=0，t升高可用固体吸湿剂处理空气

Adφ＝100％htε=0E4.等焓加湿

Δh=0，Δd>0,则ε=0，t减小可用喷水室加湿实现Adφ＝100％htF5．等温加湿过程

用向空气中喷水蒸气来实现则ε＝Δh/Δd＝（h2－h1）/（d2－d1）＝2500+1.84t＝2684——近似等温线假设水蒸气温度近似为100℃AAdφ＝100％htG6.减湿冷却（冷却干燥）

ε>0(Δh降低Δd降低)

利用喷水室或表冷器处理空气时，若冷水温度或表冷器表面温度低于空气露点温度，空气中的水蒸气将会凝结成水，使d降低。目前我国的风机盘管空调系统夏季多为此种方式。由上述可知：ε=±∞和ε=0把i-d图分为四个象限。Adφ＝100％itε=0ε=+∞ε=－∞ⅠⅢⅣⅡⅠⅡⅢⅣyx三、两种不同状态空气混合过程的计算

1．混合状态点的确定空调过程包括了若干混合过程如：新回风混合。需学生掌握好混合定律由质量、能量守恒原理有：

hC=(GAhA＋GBhB)/(GA＋GB)…………③dC=(GAdA＋GBdB)/(GA＋GB)…………④GA·hA＋GB·hB=(GA＋GB)hC

…………①GA·dA＋GB·dB=(GA＋GB)dC…………②空气调节过程其实就是空气不断的在混合DE

2．混合定律A、B、C在一条直线上，且C点靠近质量多的空气状态点

=GA/GB=(hB－hc)/(hc－hA)BC/CA=(dB－dc)/(dc－dA)——斜率相等BC与CA两线段长度之比与两种状态空气质量呈反比C3．当C在饱和区时，是不稳定的，多余的水蒸气会立即凝结

ADBhChDE近似认为E为终状态点计算过程复杂例2-6：已知B=101325Pa，回风量GA=10000Kg/h，回风状态的tA=20℃,φA=60%。新风量GB=2500Kg/h，新风状态点tB=35℃,φB=80%。试确定出空气的混合状态点C。解：在大气压力B=101325Pa的h-d图上，由已知条件确定出A,B两种空气的状态点，并查得：hA=42.5kJ/kg干空气，dA=8.8g/kg干空气，hB=109.4kJ/kg干空气,dB=29.0g/kg干空气hC＝10000×42.5+2500×109.4/10000+2500＝55.9kJ/kg干空气dC＝10000×8.8+2500×29.0/10000+2500＝12.8g/kg干空气由求出的hC,dC即可在h-d图上确定出空气的混和状态点C及其余参数思考练习下列哪种情况的室内空气状态属于干燥？（）A、室内温度12℃，相对湿度60％B、室内温度12℃，相对湿度70％

C、室内温度26℃，相对湿度50％D、室内温度26℃，相对湿度45％标准答案：A1.水蒸汽分压力和饱和水蒸汽分压力有什么不同？2.相对湿度和含湿量有什么共同点？有什么不同点？*3.大气压力B=1013.25mbar，温度t=20℃，每公斤干空气最多能容纳多少克水蒸气？习题答案4.已知大气压力B=101325帕,空气初状态点A参数为tA=20℃，相对湿度为