湿空气的物理性质及焓湿图详解

补充章节1－湿空气的物理性质及焓湿图建筑工程学院市政工程系5/17/20231主要讲述湿空气的物理性质、焓湿图及其应用。一、本章的主要内容湿空气的物理性质及焓湿图二、教学基本要求了解湿空气的组成；掌握湿空气的基本状态参数；掌握湿空气的焓湿图及其应用；湿球温度和露点温度在焓湿图上的表示。5/17/202321、1湿空气的物理性质

5/17/20233本节的主要内容1、1湿空气的物理性质湿空气的组成湿空气的基本状态参数压力密度相对湿度含湿量比焓5/17/202341、湿空气的定义

湿空气即为通常所说的“空气”或“大气”，是空气环境的主体及空气调节的对象。2、湿空气的组成

1、1湿空气的物理性质一、湿空气的组成干空气水蒸气N2O2其它微量气体成分较为稳定，可近似看作理想气体。含量较少，但其变化对湿空气的干燥及潮湿程度产生重要影响，是空调中的重要调节对象，也可近似看作理想气体。5/17/20235二、湿空气的基本状态参数

湿空气的基本状态参数是表征湿空气性质的物理量，主要包括：1、压力B湿空气的压力即是所谓的大气压力，等于干空气的分压力与水蒸气的分压力之和，即：

B=Pg+Pq

PgV=MgRgT，PqV=MqRqT1、1湿空气的物理性质式中Pg、Pq—分别为湿空气、干空气、水蒸气压力，Pa；

Mg、Mq—分别为干空气及水蒸气的质量，Kg；

Rg、Rq—分别为干空气及水蒸气的气体常数，

Rg=287J/Kg·K；Rq=461J/Kg·K5/17/20236注：大气压力随海拔高度的升高而降低，我国各主要城市冬、夏季的大气压力值可从《采暖通风与空气调节设计规范》中查得。水蒸气分压力对空气性质的影响水蒸气分压力的大小，反映了湿空气中水蒸气含量的多少。水蒸气含量越多，其分压力也越大；在一定温度条件下，一定量的空气中能够容纳水蒸气的数量是有限度的。湿空气的温度越高，它允许的最大水蒸气含量也越大。当空气中水蒸气的含量超过最大允许值时Pqb(t)，多余的水蒸气会以水珠形式析出，这就是结露现象，此时水蒸气达到饱和状态，所对应的湿空气称为饱和湿空气。由此可知，未饱和空气中，水蒸气含量没有达到最大允许值，它还具有吸收水蒸气的能力。我们周围的大气通常都是未饱和空气。1、1湿空气的物理性质5/17/202372、温度t湿空气的温度是表示空气冷热程度的标尺。湿空气中干空气的温度与水蒸气的温度相等；湿空气温度的高低对人体的舒适感和某些生产过程的影响较大，因此温度是衡量空气环境对人和生产是否合适的一个非常重要的参数。在空调中，通常采用摄氏温度t，有时也用绝对温度T，两者的关系是T=273.15+t≈273+t1、1湿空气的物理性质5/17/202381、1湿空气的物理性质3、密度ρs湿空气的密度等于干空气的密度与水蒸气的密度之和，即：ρs=ρg+ρq

根据理想气体状态方程，则有：

ρs=0.00384B/T-0.00134Pq/T实际计算中，在标况下，可近似取ρ=1.2Kg/m35/17/202391、1湿空气的物理性质4、含湿量d基本定义：指1Kg干空气所含有的水蒸气质量，单位为Kg/Kg·干空气或g/Kg·干空气。即：d=mq/mg式中mq、mg—分别为水蒸气和干空气的质量，Kg。含湿量可以确切地表示空气中实际含有的水蒸气量的多少。空调中常用含湿量的变化来表示空气被加湿或减湿的程度。5/17/2023101、1湿空气的物理性质含湿量与水蒸气分压的关系将理想气状态方程：PgV=MgRgT，PqV=MqRqT代入含湿量定义式：可知：在一定的大气压力B下，d仅与Pq有关，Pq越大，d越大。问题与讨论5/17/2023111、1湿空气的物理性质5、相对湿度Φ基本定义：指空气中的水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气分压力之比。即：Φ=Pq/Pqb。Φ表示空气接近饱和的程度。Φ值小，说明空气干燥，远离饱和状态，吸收水蒸气的能力强；Φ值大，则说明空气潮湿，接近饱和状态，吸收水蒸气的能力弱。Φ=100%为饱和空气，Φ=0则为干空气。

物理意义5/17/2023121、1湿空气的物理性质相对湿度可近似用湿空气的含湿量与同温度下饱和含湿量之比来表示，即：

Φ≈d/db相对湿度是空调中的一个重要参数，相对湿度的大小对人体的舒适和健康、工业产品的质量都会产生较大的影响。5/17/2023131、1湿空气的物理性质6、比焓h基本定义：指1Kg干空气的比焓和d/1000Kg水蒸气的比焓的总和，单位KJ/Kg干空气，取0℃时空气的焓值为零，则：

h=1.005t+(2501+1.86t)d/1000比焓是空调中的一个重要参数，用来计算在定压条件下对湿空气加热或冷却时吸收或放出的热量。意义影响因数湿空气的比焓不是温度t的单值函数，而取决于温度和含湿量两个因素。温度升高，焓值可以增加，也可以减少，取决于含湿量的变化情况。5/17/2023141.2湿空气的焓湿图5/17/2023151、2湿空气的含湿图本节的主要内容含湿图的组成湿球温度与露点温度含湿图的应用5/17/2023161、2湿空气的含湿图一、焓湿图的组成

以比焓h—纵坐标，以含湿量d—横坐标，表示大气压力B一定时湿空气各个参数之间的关系。包含五种线群：等焓线(为使图线不过密，两坐标轴间夹角为135℃)等温线(干球温度线)等相对湿度线Φ水蒸气分压力线Pq热湿比线作用：1.确定湿空气的状态参数；2.表示湿空气的状态变化过程。5/17/202317湿空气焓湿图等焓线等相对湿度线等干球温度线等湿度线(水蒸气分压力线)热湿比1、2湿空气的含湿图5/17/2023181、2湿空气的含湿图电子含湿图5/17/2023191、2湿空气的含湿图独立状态参数能够在h-d图上确定湿空气状态的参数。在B一定的条件下，在h,d,t,Φ中，已知任意两个参数，则湿空气状态就确定了，亦即在h-d图上有一确定的点，其余参数均可由此点查出，因此，将这些参数称为独立参数。

但d与Pq不能确定一个空气状态点，故d与Pq只能有一个作为独立参数。?注意：湿空气状态的参数也可由计算程序计算。5/17/2023201、2湿空三气的三含湿三图热湿三比ε又称三为角系三数，为三湿空三气的三焓变三化与三含湿三量变三化之三比，三即：ε=△h/△d=Q/W若在h-d图上三有1、2两状三态点三，则三由1至2的热三湿比三为ε=（h2-h1）/(d2-d1)ε的大小及正负表示三了湿三空气三状态三变化三过程三的方三向和三特征三。5/三4/三20三2321热湿三比线三的应三用1、2湿空三气的三含湿三图在h-d图的三右下三方有三以任三意点三为中三心画三出的三不同三数值三的ε线。实际三应用三时，三利用推平三行线三的方三法，通三过已三知初三状态三点，三作一三条平三行于三给定ε值的三线，三就可三画出三该空三气状三态变三化的三过程三线。若已知三终了三状态三的任三一参三数值，就三可在h-d图上三确定三其终三了状三态点。h11d1h2d25/三4/三20三2322二、露点三温度三及湿三球温三度1、2湿空三气的三含湿三图1、露三点温三度tl是湿三空气三的一三个重三要状三态参三数。定义某状三态下三的未三饱和三空气三，在含三湿量三不变三的情三况下将其三冷却三到饱三和状三态（Φ=1三00三%）时三所对三应的三温度三，称三为该三状态三空气三的露三点温三度。在h-三d图上三的确三定方三法tlΦ=100%A5/三4/三20三23231、2湿空三气的三含湿三图结露三现象若将三某表三面温三度降三低到三周围三空气三的露三点温三度以三下，三周围三空气三与该三表面三接触三时，三就将三从未三饱和三空气三变为三饱和三空气三，进三而又三达到三过饱三和状三态，三于是三空气三中的三一部三分水三蒸气三将会三在冷三表面三上凝三结成三水珠三，这三就是三所谓三的结三露现三象。结露三在空三调中三的应三用在空三调技三术中三，利三用结三露这三一现三象，三使被三处理三的空三气流三过低于三其露三点温三度的三表面三冷却三器，或三用低三于其三露点三温度三的冷水三去喷三淋被处三理空三气，三从而三可获三得使三被处三理空三气冷却三减湿的处三理效三果。5/三4/三20三23242、湿球三温度ts是湿三空气三的一三个状三态参三数，三通常三用干三湿球三温度三计测三量。干湿三球温三度计如图三所示三：由三两支三完全三相同三的水三银（三或酒三精）三温度三计组三成。三其中三一支三温度三计的三温包三上包三有脱三脂细三纱布三，纱三布的三末端三浸入三盛水三容器三中。三这支三温度三计称三为湿球三温度三计，它三所测三得的饱和三空气三温度三就是三湿球三温度。另三一支三为干三球温三度计三，所三测得三的温三度为干球三温度（大三气温三度或三空气三温度三）。1、2湿空三气的三含湿三图5/三4/三20三2325湿球三温度三计的三读数三，既三是湿三纱布三上水三的读三数，三也是三紧贴三湿纱三布的三饱和三空气三层的三读数三。在一三定的三空气三状态三下，三干湿三球温三度差三值反三映空三气相三对湿三度大三小。当用三干湿三球温三度计三测量三空气三的温三度时三，由三于湿三球温三包上三水分三蒸发三吸收三热量三的结三果，三使得三湿球三表面三空气三层的三温度三下降三，因三而湿三球温三度计三的读三数一般三总是三低于干球三温度三计的三读数三，这三两者三之差三即为干湿三球温三度差。干湿三球温三度差三它的三大小三与被三测空三气的三相对三湿度三有关三，空三气越三干燥三（Φ值越三小）三，纱三布上三的水三分蒸三发越三快，三需要三吸收三的热三量越三多，三湿球三温度三下降三越多三，干三湿球三温差三越大三；反三之，三干湿三球温三差越三小。1、2湿空三气的三含湿三图5/三4/三20三2326干湿三球温三度在h-d图上三的表三示当湿三球纱三布的三水温三达到三空气三的湿三球温三度时三，湿三球表三面的三饱和三空气三层与三周围三空气三之间三的总三换热三量为三零，三因此三可认三为周三围空三气由不饱三和状三态变为三湿球三表面三的饱三和空三气状三态这三一变三化过三程，三可近三似认三为是等焓三过程。Ahts湿球三温度三与露三点温三度谁三高？t11、2湿空三气的三含湿三图5/三4/三20三23271、2湿空三气的三含湿三图例1：已三知空三气干三球温三度t=2三5℃，湿三球温三度ts=1三7三℃，大三气压三力B=1三01三32三5P三a，试三在h-d图上三确定三该空三气的三状态三点。t＝25ts＝17hΦ=100%A5/三4/三20三23281、2湿空三气的三含湿三图例2：已三知空三气干三球温三度t=2三5℃，相三对湿三度Φ=5三0%，大三气压三力B=1三01三32三5P三a，试三在h-d图上三确定三该空三气的三湿球三温度三。Φ=100%Φ=50%t=25℃tsh5/三4/三20三23291、2湿空三气的三含湿三图三、含湿三图的三应用1、确三定湿三空气三的状三态参三数在给三定大三气压三力B时，三只要三知道三湿空三气的三任意三两个三独立三状态三参数三，就三可在三焓湿三图上三确定三该空三气的三其余三状态三参数三。例：三已知B=1三01三32三5P三a，t=2三2℃，Φ=6三5%，试三在h-d图上三确定三该空三气的三其它三状态三参数三。PqAdAΦ=65%Φ=100%t=22℃1htst15/三4/三20三23301、2湿空三气的三含湿三图2、表三示湿三空气三状态三的变三化过三程空调三系统三典型三湿空三气处三理过三程冷冻三水回冷冻三水供回风5/三4/三20三23311、2湿空三气的三含湿三图空调三系统三典型三湿空三气状三态的三变化三过程(1三)湿空三气的加热三过程（空三气加三热器三）利用三热水三、蒸三汽、三燃气三、电三阻丝三、电三热管三等热三源，三通过三热表三面加三热湿三空气三，空气三不与三热媒三直接三接触，因三此，三处理三过程三中空三气中三的含湿三量不三变，而温度三会升三高。三该过三程A→B,其ε=三+∞Φ=100%AB5/三4/三20三23321、2湿空三气的三含湿三图利用三冷水三或其三他冷三媒通三过冷三表面三冷却三湿空三气，三当冷三表面三温度低于三湿空三气的三干球三温度三而又三高于三其露三点温三度时，三即发三生这三一过三程。三该三过程三中含湿三量不三变，温度三降低，在h-三d图上三可表三示为A→C，其ε=三-∞(2三)湿空三气的干式三冷却三过程（空三气冷三却器三）Φ=100%CA5/三4/三20三2333使空三气和三低于三其露三点温三度的三表面三接触三时，三则部三分水三蒸气三将会三在冷三表面凝结，达三到冷三却减三湿的三目的三（即冷却三干燥）三该过三程为三在h-三d图上三可表三示为A→G。(3三)湿空三气的减湿三冷却三过程（空三气冷三却器三）1、2湿空三气的三含湿三图Φ=100%GA5/三4/三20三23341、2湿空三气的三含湿三图(4三)湿空三气的等焓三加湿过程(绝热三加湿)利用三循环三水喷三淋空三气时三，空三气与三水长三时间三接触三，水三及其三表面三的饱三和空三气层三的温三度即三等于三该湿三空气三的湿三球温三度。该过三程为A→E，其ε=三0Φ=100%EA5/三4/三20三23351、2湿空三气的三含湿三图1、2湿空三气的三含湿三图(5三)湿空三气的等焓三减湿过程利用固体三吸湿三剂（硅三胶、三分子三筛、三氯化三钙等三）处三理空三气时三，空三气中三的水三蒸气三被吸三湿剂三吸附三，含三湿量三降低三，吸三附时三放出三的凝三聚热三又重三新返三回空三气中三，故三吸附三前后三可近三似认三为空三气的焓值三不变。三该过三程为A→D，其ε=三0Φ=100%DA5/三4/三20三23361、2湿空三气的三含湿三图1、2湿空三气的三含湿三图(6三)湿空三气的等温三加湿过程(喷蒸三气处三理过三程)利用三干式三蒸气三加湿三器或电加三湿器，将三水蒸三气直三接喷三入被三处理三的空三气中三，达三到对三空气三加湿三的效三果。三该过三程的三热湿三比值三等于三水蒸三气的三焓值三，大三致与三等温三线平三行，三可近三似认三为，三该过三程为等温三加湿三过程。三该过三程为A→F。Φ=100%FA5/三4/三20三23371、2湿空三气的三含湿三图5/三4/三20三23381、2湿空三气的三含湿三图3、湿三空气三的混三合过三程空调三工程三中，三为了节省三冷量三（或三热量三），通常三采用三部分三室内三空气三（回三风）三与一三定数三量的三室外三新鲜三空气三（新三风）三混合三，再三进行三一定三的空三气处三理后三送入三被空三调房三间，三这就三需要三确定三新风三与回三风（三两种三不同三状态三的空三气）三混合三后空三气的三状态三参数三。两种三不同三状态三的空三气混三合后三的状三态参三数可三以通三过计算三法确三定，也三可在h-三d图上三用作三图法确定三。设有三两种三状态三不同三的空三气A与B，其三干空三气质三量分三别为MA和MB，绝热三混合后其三状态三用C表示三。5/三4/三20三23391、2湿空三气的三含湿三图计算三法:1、求三混合三后的三状态三点C据质三量守三恒原三理有三：MA+MB=三MC据热三量平三衡有三：MAhA+MBhB=(MA+MB)hC……三……三(1三)据湿三量平三衡有三：MAdA+MBdB=(MA+MB)dC……三……三(2三)由（1）（2）式三分别三可得三：hC=(MAhA+MBhB)/三(MA+MB)dC=(MAdA+MBdB)/三(MA+MB)由hc及dC可在h-三d图上三确定三混合三后的三状态三点C5/三4/三20三23401、2湿空三气的三含湿三图作图三法：2、混三合前三后状三态点三的关三系由(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说明三：在h－d图上三，表三示线三段BC与线三段AC斜率三相同三，且C为公三共点三，即三：点A、B、C在同三一直三线上三，则三有：(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湿空三气的三含湿三图dCdAdBhChAhBCABΦ=100%结论三：C点将三连线AB分为三两段BC和CA，两三线段三的长三度比三与参三与混三合的三两种三空气三的质三量成三反比三，混合三点C靠近三质量三大的三空气三状态三点一三端。(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