湿空气的基本知识课件

建筑设备工程建筑设备工程主编：刘昌明鲍东杰第二篇通风与空调第二篇通风与空调 6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识目录目录湿空气的组成和物理性质湿空气的组成和物理性质1湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度2湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图3 3Back6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识6.1 湿空气的组成和物理性质湿空气的组成和物理性质 完全不含水蒸气的空气称为完全不含水蒸气的空气称为干空气干空气。干空气的组元。干空气的组元和成分通常是一定的（见表和成分通常是一定的（见表6-1），可以当做一种），可以当做一种“单一单一气体气体”。我们所说的湿空气，就是干空气和水蒸气的混。我们所说的湿空气，就是干空气和水蒸气的混合物。合物。 大气中总是含有一些水蒸气。一般情况下，大气中大气中总是含有一些水蒸气。一般情况下，大气中水蒸气的含量及变化都较小，通常的环境大气中水蒸气水蒸气的含量及变化都较小，通常的环境大气中水蒸气的分压力只有的分压力只有0.0030.004MPa；但随着季节、气候、；但随着季节、气候、湿源等各种条件的变化，会引起湿空气干湿程度的变化，湿源等各种条件的变化，会引起湿空气干湿程度的变化，进而对人体舒适度、产品质量等产生直接影响。进而对人体舒适度、产品质量等产生直接影响。6.1.1 湿空气的组成湿空气的组成6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识 而且在一些场合如烘干装置、采暖通风、室内调温而且在一些场合如烘干装置、采暖通风、室内调温调湿以及冷却塔等设备中用作工作介质的湿空气，通常调湿以及冷却塔等设备中用作工作介质的湿空气，通常都是采用环境大气，其水蒸气含量的多少具有特殊作用，都是采用环境大气，其水蒸气含量的多少具有特殊作用，因此有必要对湿空气的热力性质、参数的确定、湿空气因此有必要对湿空气的热力性质、参数的确定、湿空气的工程应用计算等作专门研究。的工程应用计算等作专门研究。 6.1 湿空气的组成和物理性质湿空气的组成和物理性质6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识 根据理想气体的分压力定律，湿空气总压力等于干根据理想气体的分压力定律，湿空气总压力等于干空气分压力空气分压力pa和水蒸气分压力和水蒸气分压力pv之和，即之和，即ppapv。如果湿空气来自环境大气，其压力即为如果湿空气来自环境大气，其压力即为大气压力大气压力pb，这，这时时 pb=pa+pv因而湿空气中水蒸气的含量高低就表现为其分压力的高因而湿空气中水蒸气的含量高低就表现为其分压力的高低。低。6.1 湿空气的组成和物理性质湿空气的组成和物理性质6.1.2 未饱和空气与饱和空气未饱和空气与饱和空气6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识 在不同的温度和压力下水蒸气有过热与饱和之分，在不同的温度和压力下水蒸气有过热与饱和之分，由于湿空气中的水蒸气的含量不同（表现为分压力的高由于湿空气中的水蒸气的含量不同（表现为分压力的高低）以及温度不同，或者处于过热状态，或者处于饱和低）以及温度不同，或者处于过热状态，或者处于饱和状态，因而湿空气有未饱和与饱和之分。状态，因而湿空气有未饱和与饱和之分。 在一定温度和压力下，当湿空气中的水蒸气达到饱在一定温度和压力下，当湿空气中的水蒸气达到饱和时，即在该温度和压力下湿空气已经不能再容纳过多和时，即在该温度和压力下湿空气已经不能再容纳过多的水蒸气，称此时的湿空气为的水蒸气，称此时的湿空气为饱和湿空气饱和湿空气。饱和湿空气。饱和湿空气就是由干空气和饱和水蒸气组成的，该状态下若再向其就是由干空气和饱和水蒸气组成的，该状态下若再向其加入水蒸气，将凝结为水滴从中析出。而由干空气和过加入水蒸气，将凝结为水滴从中析出。而由干空气和过热水蒸气组成的就是未饱和湿空气。热水蒸气组成的就是未饱和湿空气。6.1 湿空气的组成和物理性质湿空气的组成和物理性质6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识6.2 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度 湿空气的相对湿度湿空气的相对湿度和含湿和含湿量量d的简便测量通常采用干湿球的简便测量通常采用干湿球温度计测定。干球温度计温度计测定。干球温度计(即普通即普通温度计温度计)测出的是湿空气的真实温测出的是湿空气的真实温度度t。另一支温度计的感温球上包。另一支温度计的感温球上包裹有浸在水中的湿纱布，称为裹有浸在水中的湿纱布，称为湿湿球温度计球温度计，见图见图6-1。6.2.1 干球温度和湿球温度干球温度和湿球温度图6-1干、湿球温度计6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识 当大量的未饱和空气流吹过暴露在空气中的湿纱布表当大量的未饱和空气流吹过暴露在空气中的湿纱布表面时，开始时湿纱布中水分温度与主体湿空气温度相同。面时，开始时湿纱布中水分温度与主体湿空气温度相同。由于湿空气未饱和，湿纱布中水分汽化，通过汽膜向空气由于湿空气未饱和，湿纱布中水分汽化，通过汽膜向空气流扩散。汽化需要的热量来自于水分本身，使水分温度下流扩散。汽化需要的热量来自于水分本身，使水分温度下降。但水分温度低于湿空气流温度时，热量将由空气传给降。但水分温度低于湿空气流温度时，热量将由空气传给湿纱布中的水分，传热速率随着两者温差增大而提高，直湿纱布中的水分，传热速率随着两者温差增大而提高，直到空气向湿纱布单位时间传递的热量等于单位时间内湿纱到空气向湿纱布单位时间传递的热量等于单位时间内湿纱布表面水分汽化所需热量时，湿纱布中的水温保持恒定不布表面水分汽化所需热量时，湿纱布中的水温保持恒定不变，达到平衡，湿球温度计指示的正是平衡时湿纱布中水变，达到平衡，湿球温度计指示的正是平衡时湿纱布中水分的温度。由于这一温度取决于周围湿空气的温度分的温度。由于这一温度取决于周围湿空气的温度t和含湿和含湿量量d，故称为，故称为湿空气的湿球温度湿空气的湿球温度，以，以tw表示。表示。6.2 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识 湿空气的湿空气的d越小，湿纱布中的水分汽化越快，汽化所越小，湿纱布中的水分汽化越快，汽化所需热量越大，湿球温度越低。相反，若湿空气已经达到需热量越大，湿球温度越低。相反，若湿空气已经达到饱和，则湿球温度与干球温度相等。饱和，则湿球温度与干球温度相等。6.2 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识 在某一温度下，湿空气中水蒸气分压力的大小固然在某一温度下，湿空气中水蒸气分压力的大小固然反映了水蒸气含量的多少，但为方便湿空气热力过程的反映了水蒸气含量的多少，但为方便湿空气热力过程的分析计算，有必要引入两个反映湿空气成分的参数：分析计算，有必要引入两个反映湿空气成分的参数：相相对湿度和含湿量对湿度和含湿量。6.2 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度6.2.2 相对湿度和含湿量相对湿度和含湿量6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识1相对湿度（相对湿度（） 湿空气中水蒸气的分压力湿空气中水蒸气的分压力pv与同一温度、同样总压与同一温度、同样总压力的饱和湿空气中水蒸气分压力（力的饱和湿空气中水蒸气分压力（ps）的比值称为）的比值称为相对湿相对湿度度，以，以表示，则表示，则 =pv/ps值介于值介于0和和1之间。之间。愈小表示湿空气离饱和湿空气愈远，愈小表示湿空气离饱和湿空气愈远，即湿空气愈干燥，吸取水蒸气的能力愈强，当即湿空气愈干燥，吸取水蒸气的能力愈强，当0时即时即为干空气；反之，为干空气；反之，愈大空气愈潮湿，吸取水蒸气的能力愈大空气愈潮湿，吸取水蒸气的能力也愈差，当也愈差，当1时即为饱和湿空气。时即为饱和湿空气。 6.2 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识2含湿量含湿量(d) 以湿空气为工作介质的某些过程，如干燥、吸湿等以湿空气为工作介质的某些过程，如干燥、吸湿等过程中，干空气作为载热体或载湿体，它的质量或质量过程中，干空气作为载热体或载湿体，它的质量或质量流量是恒定的，发生变化的只是湿空气中水蒸气的质量。流量是恒定的，发生变化的只是湿空气中水蒸气的质量。因此，湿空气的一些状态参数，如湿空气的含湿量、焓、因此，湿空气的一些状态参数，如湿空气的含湿量、焓、气体常数、比体积、比热容等，都是以单位质量干空气气体常数、比体积、比热容等，都是以单位质量干空气为基准的为基准的,这样可方便计算。定义这样可方便计算。定义1kg干空气所带有的水干空气所带有的水蒸气的质量为蒸气的质量为含湿量含湿量，以，以d表示，则表示，则 d=mv/ma式中式中mv湿空气中水蒸气的质量，湿空气中水蒸气的质量，kg; ma湿空气中干空气的质量湿空气中干空气的质量,kg。6.2 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识 未饱和湿空气还可以继续容纳水蒸气，因而可以持未饱和湿空气还可以继续容纳水蒸气，因而可以持续向其加入水蒸气，直至饱和。未饱和湿空气也可通过续向其加入水蒸气，直至饱和。未饱和湿空气也可通过另一途径达到饱和，如果湿空气内水蒸气的含量保持一另一途径达到饱和，如果湿空气内水蒸气的含量保持一定，即分压力定，即分压力pv不变而温度逐渐降低，状态点将沿着定不变而温度逐渐降低，状态点将沿着定压冷却线与饱和蒸汽线相交于一点，也达到了饱和状态，压冷却线与饱和蒸汽线相交于一点，也达到了饱和状态，继续冷却就会结露。此点的温度即为对应于继续冷却就会结露。此点的温度即为对应于pv的饱和温的饱和温度，称为度，称为露点露点，用，用td表示。表示。6.2 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度6.2.3 露点温度露点温度6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识 由此可见，露点温度是在一定的分压力由此可见，露点温度是在一定的分压力pv下（指不下（指不与水和湿物料接触的情况）未饱和空气冷却达到饱和湿与水和湿物料接触的情况）未饱和空气冷却达到饱和湿空气，即将结出露珠时的温度，可用湿度计或露点仪测空气，即将结出露珠时的温度，可用湿度计或露点仪测量。达到露点后继续冷却，部分水蒸气就会凝结成水滴量。达到露点后继续冷却，部分水蒸气就会凝结成水滴析出，在湿空气中的水蒸气状态将沿着饱和蒸汽线变化。析出，在湿空气中的水蒸气状态将沿着饱和蒸汽线变化。这时湿空气温度降低，水蒸气的含量（分压力）也随之这时湿空气温度降低，水蒸气的含量（分压力）也随之降低，即为降低，即为析湿过程析湿过程。6.2 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识6.3 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图 在空气调节中，经常需要确定湿空气的状态及其变在空气调节中，经常需要确定湿空气的状态及其变化过程。为了直观地描述湿空气的状态变化过程，通常化过程。为了直观地描述湿空气的状态变化过程，通常借助于湿空气的焓湿图（借助于湿空气的焓湿图（h-d图）图）,见图见图6-2。 焓湿图中纵坐标是湿空气的焓焓湿图中纵坐标是湿空气的焓h，单位为，单位为kJkg(干干空气空气)；横坐标是含湿量；横坐标是含湿量d，单位为，单位为kg(水蒸气水蒸气)kg(干空干空气气)。为使各曲线簇不致拥挤，提高读数准确度，两坐标。为使各曲线簇不致拥挤，提高读数准确度，两坐标夹角为夹角为135，而不是，而不是90。图中水平轴标出的是含湿量。图中水平轴标出的是含湿量值。值。6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识h-d图由下列线群组成：图由下列线群组成：（1） 等湿线等湿线(等等d线线) 等湿线等湿线是一组平行于纵坐标的直线群。是一组平行于纵坐标的直线群。 露点露点td是湿空气冷却到是湿空气冷却到=100时的温度，因此，含时的温度，因此，含湿量湿量d相同、状态不同的湿空气具有相同的露点。相同、状态不同的湿空气具有相同的露点。（2） 等焓线等焓线(等等h线线) 等等h线线是一组与横坐标轴成是一组与横坐标轴成135的平行直线。的平行直线。 绝热增湿过程近似为等绝热增湿过程近似为等h过程，湿空气的湿球温度过程，湿空气的湿球温度tw是沿等是沿等h线冷却到线冷却到=100时的温度。因此，焓值相同、时的温度。因此，焓值相同、状态不同的湿空气具有相同的湿球温度。状态不同的湿空气具有相同的湿球温度。6.3 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识（3） 等温线等温线(等等t线线) hkJ/kg(干空气干空气)=1.005t+dkg/kg(干空气干空气)(2501+1.86t) 由上式可见，当湿空气的干球温度由上式可见，当湿空气的干球温度t等于定值时，等于定值时，h和和d间成直线变化关系，间成直线变化关系，t不同时斜率不同。因此，等不同时斜率不同。因此，等t线线是一组互不平行的直线，是一组互不平行的直线，t愈高，则等愈高，则等t线斜率愈大。线斜率愈大。（4） 等相对湿度线（等等相对湿度线（等线）线） 等等线是一组上凸的曲线，如图线是一组上凸的曲线，如图6-2所示。所示。 100的等的等线称为临界线，此时曲线上的各点线称为临界线，此时曲线上的各点是饱和湿空气，它将是饱和湿空气，它将hd图分成两部分，上部是未饱和图分成两部分，上部是未饱和湿空气，湿空气，100%，下部没有实际意义。，下部没有实际意义。6.3 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识 另外，焓湿图上还给出了一组水蒸气分压力（另外，焓湿图上还给出了一组水蒸气分压力（pv）线和定比体积（线和定比体积（V）线。）线。 最后还应指出，最后还应指出，h-d图都是在一定总压力下制作的，图都是在一定总压力下制作的，不同的总压力线图不同。实际总压力与其相差不大时仍不同的总压力线图不同。实际总压力与其相差不大时仍可用该图计算。若总压力差别比较大，则需要对可用该图计算。若总压力差别比较大，则需要对hd图图上的参数进行修正。上的参数进行修正。6.3 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识6.3 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图图6-2 湿空气的焓湿图Back6 湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识湿空气的基本知识6.3 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图图6-2 湿空气的焓湿图Back建筑设备工程建筑设备工程主编：刘昌明鲍东杰