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第二章湿空气的状态参数与焓湿图的应用在空调工程中，研究与改造的对象是空气环境，所使用的媒介物往往也是空气。
因而，首先需要对空气的物理性质有所了解。
在这一章里，讨论下述四个问题：（1）空气的组成和物理性质；（2）空气的状态参数；（3）焓湿图的绘制和应用；（4）几种典型的空气处理过程在焓湿图中的应用。
第一节湿空气的状态参数一、湿空气的组成在空调工程中，我们把空气看作是由干空气和水蒸气两部分所组成的混和物。
为什么要这样来划分呢？这是因为，在正常情况下，大气中干空气的组成比例基本上是不变的，如表2-1所示。
虽然在某些局部范围内，可能因为某些因素（如人的呼吸作用使氧气减少，二氧化碳的含量增加，或在生产过程中，产生了某些有害气体污染了空气），使空气的组成比例有所改变。
但这种改变可以认为对干空气的热工特性影响很小。
这样，在研究空气的物理性质时，可以把干空气作为一个整体来看待，以便分析讨论。
表2-1 空气的主要组成成分相对来说，湿空气中的水蒸气的数量很少，它来源于地球上的海洋、江河、湖泊表面水分的蒸发，各种生物的代谢过程，以及生产工艺过程。
在湿空气中，水蒸气所占的百分比是不固定的，常常随着海拔、地区、季节、气候、湿源等各种条件的变化而变化。
虽然湿空气中水蒸气的含量少，但它的变化对人们的影响却很大。
例如，在南方多雨地区，空气就比较潮湿，湿衣服就不容易干。
夏天，会感到身上的汗老不干，很不舒服。
而在北方的兰州，乌鲁木齐等地区，由于空气干燥，在同样的温度下，就要舒适的多。
空气中水蒸气的多少，除了对人们的日常生活有影响外，对工业生产也十分重要。
例如，在纺织车间，相对湿度小时，纱线变粗变脆，容易产生飞花和断头。
可是空气太潮湿也不行，纱线会粘结，不好加工。
因此，从空气调节的角度来说，空气的潮湿程度是我们十分关心的问题。
这也是把水蒸气专门划分出来的原因之一。
二、湿空气的状态参数湿空气的物理性质是由它的组成成分和所处的状态决定的。
湿空气
含有水蒸气的空气称为湿空气。
大气中永远包含一定量的水蒸气，绝对干的空气在自然界中是不存在的，在空调系统中将干空气看作一个整体，湿空气=干空气+水蒸气。
湿空气是干空气和水蒸气组成的混合气体，湿空气的压力等于干空气的分压力Pg与水蒸气的分压力Pzq之和。
（1）饱和空气。
湿空气中水蒸气分压力有一个最大值，这个最大值就称为该温度下的饱和水蒸气分压力Pbh在大气中，如从水蒸发为汽的数量与空气中水蒸气凝结为水的数量相等，此时大气中所含的水蒸气数量达到最大限度，即水蒸气处于饱和状态。
这种湿空气就是干空气和饱和水蒸气的混合物，称为饱和空气。
（2）未饱和空气。
湿空气中水蒸气的分压力低于其相同温度下的饱和空气水蒸气的分压力，这时的水蒸气处于过热状态，这种湿空气就是干空气和过热水蒸气的混合物，称为未饱和空气。
由此可见，在一定温度条件下，湿空气中水蒸气分压力的大小是衡量水蒸气含量即空气干燥或潮湿的指标。
温度越高，水蒸气的分压力就越大。
第二节 湿空气的性质和湿度图湿空气是绝干空气和水气的混合物。
对流干燥操作中，常采用一定温度的不饱和空气作为干燥介质，因此首先讨论湿空气的性质。
由于在干燥过程中，湿空气中水气的含量不断增加，而绝干空气质量不变，因此湿空气的许多相关性质常以1kg 绝干空气为基准。
7-2-1 湿空气的性质一、湿空气中水分含量的表示方法1．水气分压p 干燥操作压力一定时，湿空气的总压p t 与水气分压p 和绝干空气分压p g 关系如下：p t = p + p g当操作压力较低时，可将湿空气视为理想气体，根据道尔顿分压定律： gV g n n p p = （7-1） 式中 n V ——湿空气中水气的摩尔数；n g ——湿空气中绝干空气的摩尔数。
2．湿度H 又称湿含量，其定义为单位质量绝干空气所带有的水气质量，即 gV g g V V n n .M n M n H 6220===量湿空气中绝干空气的质湿空气中水气的质量 （7-2）式中 H ——湿空气的湿度，kg 水气/kg 绝干空气；M v ——水气的摩尔质量，kg/kmol ；M g ——绝干空气的摩尔质量，kg/kmol 。
常压下湿空气可视为理想气体，根据道尔顿分压定律： pp p H t -=622.0 （7-3）可见湿度是总压p t 和水气分压p 的函数。
当空气中的水气分压等于同温度下水的饱和蒸气压p s 时，表明湿空气呈饱和状态，此时湿空气的湿度称为饱和湿度H s ，即 st s s p p p .H -=6220 （7-4） 式中 H s ——湿空气的饱和湿度，kg 水气/kg 绝干空气；p s ——空气温度下水的饱和蒸气压，kPa 或Pa 。
3．相对湿度ϕ 在一定温度和总压下，湿空气中的水气分压p 与同温度下水的饱和蒸气压p s 之比的百分数，称为相对湿度，以ϕ表示： %p p s100⨯=ϕ （7-5）当p =0时，ϕ=0，此时湿空气中不含水分，为绝干空气；当p =p s 时，ϕ=1，此时湿空气为饱和空气，水气分压达到最高值，这种湿空气不能用作干燥介质。
第二章湿空气的焓湿学基础2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.1湿空气的组成及物理性质湿空气＝干空气＋水蒸气水蒸气氮氧干空气二氧化碳稀有气体组成成分名称0.2—2％0.2—2％78.1320.900.030.9475.5523.100.051.30体积分数（％）质量分数（％）1、湿空气＝干空气＋水蒸气2、干空气由氮、氧、氩、二氧化碳、氖、氦和其他一些微量气体组成，多数成分比较稳定，只有少数成分有微小变化。
3、研究湿空气中水蒸气含量的变化问题在空气调节中是非常重要的，为什么？空气中水蒸气变化对空气的干燥和潮湿程度有重要的影响，且会使湿空气物理性质随之变化。
2.1.2 湿空气的状态参数１、湿空气是理想气体(热力学中,常温常压下的干空气视为理想气体。
水蒸气一般处于过热状态，水蒸气数量少，分压力低，比体积很大，也可近似作为理想气体。
）２、满足理想气体的状态方程与道尔顿分压定律能够描述湿空气状态特性的物理量g g g p V m R T =g g g p v R T=q q q p V m R T =q q q p v R T=或或0101325*22.41458314.66/()273.15R J kmol K ==⋅当p=101325Pa,T=273.15K 时，1kmol 气体分子的体积均为22.4145m 3/kmol,因此可得摩尔气体常数R0R R M =干空气的气体常数R g08314.66/()28287.7g R R J kg K M===⋅水蒸气的气体常数R q 08314.66/()18461.02q R R J kg K M===⋅2.1.2 湿空气的状态参数１、大气压力pa地球表面单位面积上所受的空气层的压力。
单位：帕(Pa)，千帕(kPa)影响因素：海拔、季节、气候等标准大气压：北纬45度、海平面的全年平均大气压，101325 Pa，760mmHg空调的设计和运行，要考虑当地气压的大小，因气压不同，空气的物理性质不同。
式中：gc ——干空气的平均等压比热容，()K kg kJ ⋅干空气/；v c ——水汽的平均等压比热容，()K kg kJ ⋅水蒸汽/。
在工程计算中，常取gc 和v c 为常数，即g c ＝1.01()K kg kJ ⋅干空气/，v c ＝1.88()K kg kJ ⋅水蒸汽/，所以，湿空气的比热容为H c ＝1.01＋1.88H [()K kg kJ ⋅干空气/] （8a）即湿空气的比热容只随空气的湿度H 而变化。
6．湿空气的焓I指以1kg 干空气为计算基准的湿空气的焓，即为1kg 干空气的焓与其所带的 Hkg 水汽的焓之和，其单位为kJ／kg 干空气，即g v I I HI =+ （9） 式中：gI ——干空气的焓，()K kg kJ ⋅干空气/；v I ——水汽的焓，()K kg kJ ⋅水蒸汽/。
通常规定0℃时干空气及液态水的焓为零，于是 tc I g g =t c r I v v +=0式中：0r ——0℃时水的汽化潜热，0r =2492kJ／kg。
于是()Hr t H c c I v g 0++=()()干空气kg kJ H t H /249288.101.1++= （9a）由式（4－9a）可知，湿空气的焓值随空气的温度t、湿度H 而变化。
7．湿空气的温度（1）湿空气的干球温度t。
简称温度，是指湿空气的真实温度，可直接用普通温度计测量。
（2）湿空气的露点d t 。
不饱和湿空气在总压力和湿度H 不变的情况下进行冷却、降温，直到达到饱和状态时的温度称为该空气的露点d t 。
此时湿空气的湿度H 就是其露点d t 下的饱和湿度S H ，即H＝S H ，相对湿度ϕ＝100%。
可见，一定总压力下，空气的湿度H（或水蒸气分压w p ）越大，则露点d t 就越高。
只要测出露点温度d t ，便可查得此温度下对应的饱和蒸汽压s p ，从而根据式（4）求得空气的湿度H。
这是露点法测定空气湿度的依据。
第2章湿空气的焓湿学基础1. 夏季的大气压力一般比冬季的要低，为什么？答：根据空气密度计算方法，冬季环境温度降低，空气密度增大，单位面积上承受的空气柱重量增加，气压增大。
故夏季大气压力一般比冬季的低。
2. 湿空气的水蒸气分压力和水蒸气饱和分压力有什么区别？它们是否受大气压影响？答：湿空气中水蒸气分压力是指在某一温度下，水蒸气独占湿空气体积时所产生的压力。
水蒸气分压力的大小反映了空气中水蒸气含量的多少。
当空气中水蒸气的含量超过某一限量时，多余的水气会以水珠形式析出，此时水蒸气处于饱和状态。
我们将干空气和饱和水蒸气的混合物称为饱和湿空气，相应于饱和状态下的水蒸气分压力，称为该温度时的饱和分压力。
湿空气的水蒸气饱和分压力由湿空气的温度决定，与大气压无关；湿空气的水蒸气分压力与大气压力有关。
3. 绝对湿度、相对湿度和含湿量的物理意义有什么不同？为什么要用这三种不同的湿度来表示空气的含湿情况？它们之间有什么关系？答：湿空气的绝对湿度是指每立方米湿空气中所有水蒸气的质量。
相对湿度是在某一温度下，空气的水蒸气分压力和同温度下饱和湿空气的水蒸气分压力比值。
含湿量是指对应于1kg干空气的湿空气中所含有的水蒸气量。
绝对湿度即湿空气中水蒸气的密度。
考虑到在近似等压的条件下, 湿空气体积随温度变化而改变, 而空调过程经常涉及湿空气的温度变化, 因此采用绝对湿度作为衡量湿空气含有水蒸气量的参数会给实际计算带来诸多不便。
因此, 空调中常用含湿量代替绝对湿度来确切表示湿空气中水蒸气的绝对含量。
相对湿度和含湿量都是表示湿空气中所含水蒸气多少的参数，但两者意义不同；相对湿度表示湿空气接近饱和的程度，却不能表示水蒸气的具体含量；含湿量可以表示水蒸气的具体含量，但不能表示湿空气接近饱和的程度。
含湿量和相对湿度满足以下关系。
4. 试分析人在冬季的室外呼吸时，为什么看得见是白色的？冬季室内供暖时，为什么嫌空气干燥？答：人呼出的气体中含有水蒸气。
计算题详解：2-4 已知某一状态湿空气的温度为30℃，相对湿度为50％，当地大气压力为101325Pa ，试求该状态湿空气的密度、含湿量、水蒸气分压力和露点温度。
【解】 由t ＝30℃、ϕ＝50％在d h -图上确定出状态点A ，则：含湿量：d ＝13.3g/kg(a)；水蒸气分压力：v p ＝2135Pa ；露点温度：d t ＝18.6℃ 密度： Tp .T B.v 001340003490-=ρ =+⨯-+⨯=30273213500134030273101325003490.. 1.158 kg/m 32-5 已知某房间体积为100m 3，室内温度为20℃，压力为101325Pa ，现测得水蒸气分压力为1600Pa ，试求：（1）相对湿度和含湿量；（2）房间中湿空气、干空气和水蒸气的质量；（3）空气的露点温度。
【解】 （1）由t ＝20℃、v p ＝1600 Pa 在d h -图上确定出室内空气的状态点，查得：相对湿度：ϕ＝70％，含湿量：d ＝10.1g/kg(a)，空气的露点温度：d t ＝14.2℃。
（2）计算湿空气、干空气和水蒸气的质量 1）湿空气的密度为Tp .T B.v 001340003490-=ρ =+⨯-+⨯=20273160000134020273101325003490.. 1.20 kg/m 3湿空气的质量为： 120100201=⨯=ρ=.V m kg 2）干空气的质量： 811811010112010133dry ..d m m =⨯+=+=--kg3）水蒸气的质量： 218118120dry v ..m m m =-=-=kg2-6 100kg 温度为22℃、含湿量为5.5g/kg(a)的空气中加入1kg 的水蒸气，试求加湿后空气的含湿量、相对湿度和焓。
设当地大气压力为101325Pa 。
【解】 （1）加入1kg 水蒸气的过程为等温加湿过程，加湿前后空气中含湿量的变化为：010105510010010133..d =⨯⨯-⨯=∆- g/kg(a) （2）加湿后含湿量为： 515010552...d =+= g/kg(a)由2212==t t ℃和5152.d = g/kg(a)在d h -图上确定出状态点2，则： 加湿后相对湿度为：952=ϕ％；加湿后焓为：622=h kJ/kg(a)。
