工程热力学与传热学 湿空气

第

十二章

湿空气湿空气是什么意思？——含有“水蒸气”的空气，称为“湿空气”——完全不含水蒸气的空气，称为“干空气”

（是否真实存在？沙漠）一般情况，大气中水蒸气的含量小、变化小，可以近似看作为“干空气”。第一节

概述湿空气湿空气是干空气与水蒸气的混合物。湿空气中水蒸气往往处于过热状态。此时，湿空气中的水蒸气含量的多少就具有特殊意义了。与湿空气有关的常见工业过程空气温度与湿度调节过程、物体的干燥过程、冷却水塔中的水冷却过程等。分析湿空气时的假定：可将气相混合物视为理想气体混合物；当蒸汽凝结成液相或固相时，液相或固相中不包含溶解的空气；空气的存在不影响蒸汽与其凝聚相之间的相平衡。未饱和空气，饱和空气——未饱和空气，指所含的水蒸气处于过热状态；饱和空气则指其中水蒸气处于饱和。由理想气体分压力定律1801，道尔顿定律湿空气总压力干空气分压力水蒸气分压力如果是环境大气，则为大气压pb下标约定：a——干空气的参数v——水蒸气的参数s——饱和水蒸气参数

无下标－含湿空气（即湿空气）参数第二节湿空气及其状态参数一、绝对湿度，饱和空气绝对湿度：单位容积(1m3)湿空气中包含的水蒸气质量(kg)，亦即水蒸气的密度在一定温度下：湿空气中水蒸气的分压力愈大，其绝对湿度愈大；湿空气中水蒸气的分压力不可能超过该温度下水蒸气的饱和压力

水蒸气达到饱和时，湿空气具有该温度下的最大绝对湿度，这时的空气称为饱和空气。湿空气未达到饱和时，其中水蒸气的分压力总小于饱和压力，水蒸气处于过热状态，这时湿空气为未饱和空气。水蒸气的分压力水蒸气饱和压力二、相对湿度

湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的分压力之比——称为相对湿度或表示为——的变化范围为

0～1（0%～100%，对于饱和空气，其相对湿度为1或100%）相对湿度愈小，表明什么？相对湿度愈小，表示空气中水蒸气离饱和状态越远，即越干燥，此时空气吸收水分的能力越强；反之空气愈潮湿，吸湿能力越弱。★根据水蒸气的理想气体状态方程：和湿空气中水蒸气组元的状态方程：以及理想气体摩尔成分xv与分压力pv的关系，相对湿度可以表示为：三、饱和蒸汽压、露点、绝热饱和温度未饱和湿空气达到饱和有三种典型的途径：1、温度不变的情况下，水分向空气中蒸发，蒸汽的分压力增加，可以达到饱和空气状态，如图中定温过程A－C。达到饱和时，蒸汽分压力就是对应此空气温度的饱和蒸汽压力ps。等温2、保持湿空气中蒸汽分压力不变，降低湿空气温度，也可以达到饱和，如图A－B。B点的温度为对应于pv的饱和温度，称为露点温度（简称露点），用td表示。生活中的实例比比皆是等压3、家在绝热引条件下向帽湿空暗气加疫入水斤分，特尽其苏蒸发抓，也顷可使碗空气移达到捞饱和槐，如图A穗－G。G觉点为科绝热食饱和庄状态庸，相青应的筝温度鸭为绝热饱告和温度，用Tw表示。绝热四、竭湿空词气的含湿激量d定义：田1kg沃干空气愧所携带舟的水蒸荒气质量茫，称“含湿量”干空纸气的凭摩尔迁质量常=2芳8.于97妄×1党03kg/析mol水蒸帖气的垦摩尔滴质量梁=1让8.赔01签6×屑103kg/混mol由分坦压力青定律屡可知偶：理叼想气嫁体混贺合物遗中各祝组元哄的摩乏尔数芹之比篇，等忍于其缝分压晓力之尿比四、湿绪空气的含湿量d定义：思1kg照干空气子所携带算的水蒸旅气质量港，称“含湿量”干空气右的摩尔腰质量=根28.间97×舒103kg/否mol水蒸崭气的铲摩尔栗质量逢=1疯8.内01痛6×恰103kg/术mol由分压授力定律缘瑞可知：情理想气侵体混合舅物中各宗组元的终摩尔数重之比，逃等于其蓬分压力廊之比五、付湿空愚气的返焓考虑剃到湿烛空气捷中水跪蒸气酒的质法量常斯变，攀而干扛空气踩的质毅量相椅对稳削定，奇所以湿空劣气的义比焓是也吃相对克于单扑位质漂量干直空气和而言职的：经验勤公式舌：第三接节相对湿堆度测定？◆如果床湿空矿气未里饱和组，则蛙湿纱矮布中胀的水馋分吸摩热、玩汽化便，向找空气仇扩散益，同该时空装气也央向湿巨纱布夸传热估，达在到热伪平衡慢。◆湿孕空气卷的含绸湿量稿d越从小，粥汽化造越快停，吸联热越丙多，亩湿球般温度栋越低时，干盏湿球笛温度共计的貌温差孩越大匪。测量金湿空腥气真幼实温柱度在温度成计读出挠干/湿蕉球温度矛计的温和差后，臣就可由暖表格查筋到对应缸的相对厘湿度值用。第四节湿空里气的剖焓-湿图一、源湿空袭气的险焓-湿图卷（h-抛d图）h-避d图由下坛列五种低线群组隙成：＝1扯00%脂饱和俗空气曲徒线把h-d图分挽成两愤部分使，曲件线以塔上为孩未饱案和湿壮空气漫，曲粱线以供下无荐实际廉意义症。湿空火气1、等d线是风一组饮平行清于纵拉坐标称的直跑线群蓬。2、吨等焓线芝（等h线）等h线是一补组与横修坐标轴阶成13育5°的志直线群挪。等h线亦可翠看成为封定湿球握温度线灾（tw）湿空气3、等醋温线（匆等t线）可见鸦在h-仗d图上浊，定t线的斜踩率为正勉，且随t增大斜货率增大考。湿空锹气4、等蒙相对湿寄度线（禁等）定线伟是一组窃向上凸庆的曲线步群。露点td是湿空陆气冷却疯到＝10倒0%时煎的温度馋。因此怨含湿量d相同，邪状态不财同的湿增空气具苦有相同稀的露点材。湿空气5、荡水蒸热气分详压力走线湿空气二、h-d图的甘应用根据2脂个独立脱的湿空查气参数虾，可在巴图上确转定其它荐剩余的聪湿空气秩参数：第五节湿空气吹过程及始其应用一、天等笋湿度淡加热芳（或衰冷却者）过廉程加热粒：1田－2冷却：话1－2浊`（t侍>td）特征：冷却至企凝结，企t=td（与1兰00%纹线相交小），出洗现水滴二、绝崭热加湿备过程喷水盖加湿溪1－赤2绝热加毕湿，增顽加含湿竖量，水席分蒸发坐。因与慨外界绝垃热，只庄能由自应身热量笋供给，败故温度苦降低。小而不那计小而不物计二、绝迎热加湿摧过程喷水加糕湿1－山2绝热关加湿搜，增豪加含小湿量逼，水毒分蒸敏发。掀因与驻外界青绝热线，只利能由储自身忘热量敏供给魔，故僵温度凭降低镇。二、副绝热停加湿钟过程喷蒸贯汽加赶湿1面－2暂’喷蒸汽喷水帽蒸气慰加湿轧，湿竟空气姻的焓歪、含即湿量害、相趋对湿触度均更增加膊。三、防冷却访去湿滩过程湿空丽气被叉冷却童到露驻点温宿度，纪空气广为饱针和状让态，甲继续毕冷却只时将斯有水割蒸气透凝结闲析出害，达笛到对酷湿空车气除递湿的湖目的甚，如评图1赖-A识-2四、削绝热裹混合傲过程终态长3在需初态储1与菌2的害连线艇上五、衡烘陷干过煌程未饱移和空暗气流遇经湿谢物料话，吸美收其购水分滋；为抽提高撒吸湿株能力谨，需剂先加烈热湿割空气肯。（沟加热艰+吸奇湿）劝，图困书例六、界冷每却塔图书哪例利用沸蒸发枣冷却酷，将盛热水唐降温缠，获哀得工陡业用院循环战水。温度帜、湿晕度与梦大气北压强塌物理鞭学告故诉我扫们：扶“大锹气压花的变窗化跟凑天气娱有密狼切的保关系骂．一郑般地荐说，请晴天采的大趣气压挨比阴肠天高质，冬丝式天的蜓大气蓄压比矩夏天房诚高．丈”对何这段冬叙述民可归军结为碍温度宏、湿斩度与液大气弃压强孕的关株系问恒题．拳我汽们通稿常所监称的遮大气隔，就馒是包幅围在两地球观周围窑的整巴个空定气层扎．它陕除了戚含有章氮气讲、氧原气及饿二氧悲化碳需等多毅种气渠体外臭，还峡含有斑水汽形和尘存埃．海我们企把含屋水汽景很少泻（即疑湿度缴小）定的空姿气称碎“干门空气垒”，秧而把超含水认汽较奋多（文即湿握度大遍）的酬空气烦称“久湿空白气”闻．不蕉要以混为“盒干”坦的东扮西一赠定比巷“湿只”的悉东西谊轻．恶其实日，干约空气伯的分口子量斥是2赴8.判96抓6，拘而水恭汽的卡分子次量是朱18撇.0闹16赶，故累干空裳气分刺子要炭比水旅汽分帅子重犬．在隔相同案状况进下，袜干空奸气的扁密度视也比膜水汽焰的密蜜度大忙．水元汽的至密度悲仅为趋干空惕气密陕度的钓62辉％左趋右．应当说辅，由于夜大气处咐于地球虚周围的素一个开泛放空间规，而不元存在约孔束其运丧动范围启的具体就疆界，联这就使播它跟处嚷于密闭左容器中慰的气体抓不同．饰对一个馒盛有空致气的密络闭容器叨来说，猜只要容鸡器中气兽体未达谎到饱和小状态，仁那么，茅当我们梁向容器关中输入赖水汽的乘时候，桨气体的灾压强必裁然会增怠加．而捡大气的阀情况则引不然．品当因自勤然因素喇或人为惊因素使粘某区域俊中的大拳气湿度匆增大时睁，则该卸区域中逗的“湿然空气”狸分子（吵包括空至气分子纲和水汽脂分子）夜必然要释向周围洒地区扩驳散．其壁结果将鸽导致该唇区域大尼气中的箭“干空行气”含武量比周眯围地区君小，而性水汽含凉量又比雷周围地盟区大．纠这犹如堂在大豆沉中掺入衡棉籽时顽其混合旱体密度永要小于静大豆密柜度一样谣，所以伤该区域易的湿空更气密度败也就小复于其它避地区的吐干空气仿密度．惊这样，鞭对该区深域的一贷个单位而底面积进的气柱凉而言，葬其重量构也就小茄于其它狗干空气油地区同卡样的气趟柱这也踏就告诉敢我们，压大气压型随空气开湿度的浙增大而就减小．桐就阴天届与晴天闸而言，烘实际上置也就是组阴天的寄空气湿象度比晴喝天要大焦，因而偏阴天的舌大气压吧也就比躲晴天小路．朽我们候知道，载气体分电子的“枪碰撞”厦是产生滨气体压联强的根疮本原因管．因而堤对大气扯压随空育气湿度界而变化李的问题丑，我们箱也可以种由此作枝出解释企，根据载气体分斩子运动隙的基本针理论，联气体分催子的平风均速率济：则气奥体分精子的涌平均乏动量神（仅害考虑测其大刘小）畜由此恼可见程，平颂均质宣量大垃的气糠体分爸子，炼其平幸均动增量也默大（课有的搞文献筑①中瓣所言雅：“爷干空染气的拴平均具速度镰也大闸于湿绞空气犬”，叶是不撑正确午的）仔．而课对相秘同状跌况下昆的干叨空气缓与湿焦空气御来说脊，由在于干叉空气过中的砌气体欲分子掘密度水及分冷子的桂平均僵质量圾都比窄湿空秃气要质大，场且干们空气禽分子涝的平毕均动吩量也晌比湿歪空气迫大，醋因而宋湿度幕小的唯干空岂气压倍强也框就比巾湿度瓣大的多湿空迁气大手．当我们准给盛有赤空气的戴密闭容萍器加热叮的时候绿，则其战压强当购然也会财增大．酸而对大夺气来说哲情况就泳不同了酬．当某镰一区域颤的大气末温度因惊某种因瘦素而升家高时，躬必将引才起空气河体积的懒膨胀，杆空气分材子势必棚要向周傲围地区蜂扩散．器温度高忆，气体茂分子固锻然会运苹动得快摸些，这奴将成为童促进压绑强增大堤的因素询．但另歼一方面愁，随着键温度的狗升高，判气体分貌子便向干周围扩型散，则接该区域丢内的气梁体分子夺数就要公减少，驴从而形加成一个饿促使压智强减小工的因素砍．而实嫂际的情膨况乃是浙上述两贴种对立床因素共酬同作用黑的结果烦．至于叶这两种广因素中罪哪个起行主要作须用，我澡们不妨奖来看一刷看大陆竟及海洋寺上气压尸随气温爽变化的迟实际情杜况．我到们说，西夏季大欲陆上气芹温比海酷洋上高间，由于秩大陆上孝的空气抗向海洋际上扩散装，而使印大陆上酸的气压赴比海洋根上低；闹冬季大圆陆气温送比海洋蚁上低，辛由于海需洋上空孤气要向铺大陆上穗扩散，园又使大先陆上气浇压比海像洋上高货．而由饺此可见暑，在温际度变化自和分子倒扩散两脂个因素亲中，扩隐散起着勾主要的撒、决定闻性的作内用．应蒙当指出悲，这里耻所说的述扩散，泳是指空书气的横东向流动滑．因为杰由空气蚀的纵向拜流动并抖不能改马变竖直纲气柱的蝇重量（拉有的文族献②把懒因温度搭而产生惕的气压斜变化说窝成是空眼气沉浮胆的结果叛，这是疑不妥的张），因稍而也就扑不能改唐变大气姨的压强恭（对重