第一章湿空气的物理性质及其焓湿图

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,第一章 湿空气的物理性质及其焓湿图,主要内容,第一节 湿空气的物理性质,1,第二节 湿空气的焓湿图,2,3,第三节 湿球温度与露点温度,2,第四节 焓湿图的应用,4,7,、大气的组成成分：水蒸气、氧气、二氧化碳等。,、干空气：由各种气体成分组成，空调中视为稳定的混合物。,、湿空气：由干空气和一定量的水蒸气组成，空调工程中称其为湿空气。,注 意,空气环境内的空气成分和人们平时说的“空气”，实际是干空气加水蒸气，即湿空气 。,第一节 湿空气的物理性质,一、基本概念,湿空气的相关概念,干空气,、饱和空气、,未饱和空气,；湿度（绝对湿度、,相对湿度,、含湿量）；,比焓,（换热器中热量）；密度和比容；,露点温度,（露点温度和机器露点温度）；,湿球温度,第一节 湿空气的物理性质,第一节 湿空气的物理性质,3,、满足理想气体的状态方程与道尔顿定律,m,干空气：,g,m,g,g, 水蒸汽：,q,m,q,q,g,q,2,、,水蒸气数量微小，分压力很低，比容很大，且处于过热状态，因此可以当作理想气体来处理。,二、理论基础,湿空气中水蒸气含量虽少，但它决定了空气环境的干燥和潮湿程度，且影响着湿空气的物理性质。因此研究湿空气中水蒸气含量的调节是空气调节中的主要任务之一。,、在常温常压下，湿空气可视为理想气体。可以用理想气体状态方程描述其状态参数。,第一节 湿空气的物理性质,1,、湿空气的密度,单位容积的湿空气所具有的质量，称为密度,湿空气的密度干空气密度,+,水蒸气密度,一般取,=1.2Kg/m,3,三、状态参数,第一节 湿空气的物理性质,2,、湿空气的含湿量,d,湿空气中的水蒸汽密度与干空气密度之比。,(Kg/Kg,干,),第一节 湿空气的物理性质,3,、相对湿度,饱和含湿量,在一定温度下，饱和空气中的水蒸汽量已达到了最大限度，不再具有吸湿能力，即为该温度下湿空气的饱和含湿量,d,b,。,潮湿能力比较,t,1,20,，,d,1,14.7g/kg,干空气,，,d,1,b,14.7g/kg,干空气,t,2,30,，,d,2,20g/kg,干空气,，,d,2,b,27g/kg,干空气,第一种状态的湿空气,是否比,第二种状态的湿空气,潮湿,？,第一节 湿空气的物理性质,3,、相对湿度,湿空气,的水蒸汽压力与同温度下的,饱和湿空气,的水蒸汽,压力,之比；它表,征湿空气中水蒸汽接近饱和含量的程度。,湿空气的相对湿度与含湿量之间的关系可导,:,第一节 湿空气的物理性质,4,、湿空气的焓,i,空调工程中，空气压力变化很小，可近似于定压过程，因此可,直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。,干空气的焓,+,水蒸汽的焓,t,C,i,q,p,q,.,2500,+,=,（,1+d,）,千克湿空气的焓为,注意：湿空气的,t,、,d,、,和,i,四个物理量都是独立的状态参数,或,),84,.,1,2500,(,01,.,1,),2500,(,.,.,t,d,t,d,t,C,t,C,i,q,p,g,p,+,+,=,+,+,=,第一节 湿空气的物理性质,在空气调节中，经常需要确定湿空气的状态及其变化过程。,确定方法有：,按公式计算；查表；查焓湿图。,焓湿图的作用：,简化计算；直观描述湿空气状态变化过程。,第二节 湿空气的焓湿图,为了简化工程计算，发展了湿空气参数的图解表示法，并被称为焓湿图。,Richard,Molllier,首先使用了这种用比焓作为坐标的图表。,ASHRAE,已经建立了五种,Mollier,型图，这些图覆盖了需要的各种参数的范围。,焓湿图,1a,、,1b,、,1Ha,和,1Hb,适用于海平面；海拔高度用英制单位和,SI,单位表示分别为,5000ft(150Om),情况下的数据。,ASHRAE,图,1,覆盖了标准大气压力下各种参数的正常范围。这些图都基于精确的数据，与理想气体方程吻合得很好。,PSYCH,的计算机程序可以进行大量更普通的工程计算。,第二节 湿空气的焓湿图,湿空气的焓湿图,湿空气的状态取决于温度,t,、,含湿量,d,和大气压力,B,三个基本状态参数。,第二节 湿空气的焓湿图,i-d,图以,i,为纵坐标，含湿量,d,为横坐标在一定的大气压,P,下绘制而成的（不同大气压,i-d,图不同），两坐标间的夹角为,135,。 其构成包括：等焓线 、等含湿量线 、等温线 、等相对湿度线 、等水蒸汽分压线 和热湿比线。,15,焓湿图,1,、等,i,线及等,d,线,2,、等温线,1.01t,(2500,1.84t),d,a,bd,3,、水蒸气分压力标尺,P,q,Bd/(0.622,d),f (d),4,、等相对湿度线,P,q,b,f (t),P,q,P,q,b,截距,斜率,第二节 湿空气的焓湿图,第二节 湿空气的焓湿图,5,、热湿比线,B,d,A,d,B,A,i,A,i,B,空气状态变化在,i-d,图上的表示,第二节 湿空气的焓湿图,理论上,，湿球温度是指在定压绝热条件下，空气与水直接接触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度，也称热力学湿球温度。,设有一空气与水直接接触的小室，保证二者有充分的接触表面积和时间，空气以,P,，,t,1,，,d,1,，,i,1,状态流入，以饱和状态,P,，,t,2,，,d,2,，,i,2,流出，由于小室为绝热的，所以对应于每公斤干空气的湿空气，其稳定流动能量方程式为：,i,1,（,d,2,d,1,）,i,w,/1000,i,2,i,w,4.19t,w,（,i,2,i,1,）,/,（,d,2,d,1,）,1000,4.19t,w,在稳定状态下，空气达到饱和状态时的温度等于水温，即,t,2,t,w,，所以，满足上述各式的,t,2,或,t,w,即为进口空气状态的绝热饱和温度，也称热力学湿球温度。,1,、热力学湿球温度,湿球温度的概念在空气调节中,至关重要,第三节 湿球温度与露点温度,一、湿球温度,在工程上，可以近似认为等焓线即为等湿球温度线。,2,、等湿球温度线,1,、已知大气压力,B=0.1MPa,，空气温度,t,1,=18,，,=50%,，空气吸收了热量,Q=14000kJ/h,和湿量,W=2kg/h,后，温度为,t,2,=25,，利用,h-d,图，求出状态变化后空气的其他状态参数 ，,h,2,，,d,2,各是多少？,2,、已知大气压力为,101325Pa,，空气状态变化前的干球温度,t,1,=20,，状态变化后的干球温度,t,2,=30,，相对湿度,=50%,，状态变化过程的角系数 。试用,h-d,图求空气状态点的各参数 、,h,1,、,d,1,各是多少？,3,、已知,空气干球温度为,24,，,湿球温度,16,，如何利用焓,湿图,确定空气状态点？,例题,第三节 湿球温度与露点温度,利用普通水银温度计，将其球部用湿纱布包敷，则成为湿球温度计，纱布纤维的毛细作用，能从盛水容器内不断地吸水以湿润湿球表面，因此，湿球温度计所指示的温度值实际上是球表面水的温度。,3,、湿球温度计,第三节 湿球温度与露点温度,空气的露点温度也是湿空气的一个状态参数， 它与,P,q,和,d,相关，因而不是独立参数。湿空气的露点温度定义为在含湿量不变的条件下，湿空气达到饱和时的温度。在,i,d,图上,(,见图,1-12),，,A,状态湿空气的露点温度即由,A,沿等,d,线向下与,=100%,轴线交点的温,度。显然当,A,状态湿空气被冷却时,(,或与某冷表面接触时,),，只要湿空气温度大于或等于其露点温度， 则不会出现结露现象。因此，湿空气的露点温度也是判断是否结露的判据。,二、露点温度,第三节 湿球温度与露点温度,空气的湿球温度和露点温度,第三节 湿球温度与露点温度,空气的焓湿图的应用,第四节 焓湿图的应用,1.,确定空气状态参数,2.,表示空气的处理过程,(,湿空气状态变化过程和不同状态空气混合过程,),3.,确定空气露点温度和湿球温度,一、湿空气状态变化过程在焓湿图上的表示,1,、湿空气的加热过程,利用热水、蒸汽及电能等热源，通过热表面对湿空气加热，,则其温度增高而含湿量不变。,A,B,t,0,i0,d=0,。,处理设备：,(,电,),空气加热器,2,、湿空气的等湿冷却过程,利用冷媒通过金属等表面对湿空气冷却，在冷表面温度等于,或大于湿空气的露点温度时，空气中的水蒸气不会凝结，因此其含湿量不变而温度降低。,A,C,t,0,i0, t0, i0, t=0,处理设备：蒸汽加湿器，喷水室,6,、湿空气的等温减湿过程,A,H: d0, i0, t=0,处理设备：液体吸湿剂,7,、湿空气的冷却去湿过程,使湿空气与低于其露点温度的冷表面接触，则湿空气不仅降,温而且脱水，因此可实现冷却干燥过程（,A,G,）。,A,G: t0, i0, d0,处理设备：表面式冷却器，喷水室,第四节 焓湿图的应用,图,1-13,几种典型的湿空气状态变化过程,电加热器,表面式冷却器,固体吸湿剂,表面式冷却器,冷媒,冷媒,凝结水,蒸汽,几种典型的空气处理过程,第四节 焓湿图的应用,第四节 焓湿图的应用,二、不同状态空气的混合态在,i,d,图上的确定,1,、混合定律,空气混合遵守质量、能量守恒，则：,由以上两式得：,因此，,A,，,C,，,B,在同一直线上，而且有：,显然，参与混合的两种空气的质量比与,C,点分割两状态联线的,线段长度成反比。据此， 在,i,d,图上求混合状态时，只需将线段,AB,划分成满足,G,A,G,B,比例的两段长度，并取,C,点使其接近空气质量大的,端，而不必用公式求解。,C,A,C,A,B,C,B,C,C,A,B,C,C,A,B,C,B,A,d,d,i,i,d,d,i,i,d,d,d,d,i,i,i,i,G,G,-,-,=,-,-,-,-,=,-,-,=,第四节 焓湿图的应用,图,1-14,两种状态空气的混合,第四节 焓湿图的应用,两种空气混合，若混合点处于,“,结雾区,”,，则此种状态空气,是饱和空气加水雾，是一种不稳定状态。假定饱和空气状态为,D,，则混合点,C,的焓值应为,D,的焓值与水雾的焓值之和，即：,第四节 焓湿图的应用,Thank You !,