空调理论介绍及焓湿图应用

湿空气和焓湿图湿空气概论：在空调系统设计中，无论是工业用的，如纺织车间，计算机房，还是民用的，如办公室，商场等，要处理的对象都是空气，因此，了解空气的性质和变化规律才能使空气的调节符合设计要求，为了方便设计计算，空调行业的前辈们绘制了焓湿图（Psychrometric Chart ），它是空调系统设计中一个重要的工具，为了更好地理解空气和焓湿图，先认识一下空气的特性。

在我们生活周围的空气在空调上的定义是：干空气和水蒸气的混合物，被称为湿空气：湿空气＝干空气(g)＋水蒸气(q)为了研究和计算的方便，假设我们周围的湿空气是理想气体：就是气体分子不占有空间的质点，分子间没有相互作用力。

而湿空气中的水蒸气是处于过热状态，而数量微少，分压力很低，比容很大。

因此理想气体状态方程式也适用于湿空气：而作为理想气体，有以下性质： p = pg + pq m=mg+mq ρ=ρg+ρq ‘i = ig + iqT = Tg = Tq, V = Vg = Vqp 、pg 、 pq —分别为湿空气,、干空气（g ）、水蒸汽(q)压力，Pa ； m 、mg 、mq —分别为湿空气、干空气、水蒸汽的质量，Kg ； Rg 、 Rq —分别为干空气及水蒸汽的气体常数， Rg=287J/Kg·K ； Rq=461J/Kg·K ρ、ρg 、ρq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的密度，Kg/m3 ‘h 、hg 、hq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的焓 T 、Tg 、Tq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的温度 V 、Vg 、Vq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的体积湿空气是由干空气和水蒸汽组成，而干空气的成分变化一般不大，而且没有相变，因此比较容易处理，而水蒸汽会随环境的变化而变化，而且达到饱和状态时还会凝结出水分，因此处理比较复杂，而为了理解水蒸气对湿空气的影响，先了解下面几个概念： 大气压力（p/B ）一般定义是：以北纬45度处海平面的全年平均气压为一个标准大气压力（或物理大气压），p/B=101325Pa ，要注意的是，随着海拔的升高，大气压力不断下降，这时用标准大气压力得出的相关参数就不能再使用了，因为随着压力的下降，湿空气的密度也随着下降，因此，相同容积的湿空气经过风机后全压也会下降，见下式，这时需换算出对应值：另外，大气压力是测试出来的，因此： 绝对压力=当地大气压力+工作压力（表压），这里如果不注明，都指的是绝对压力。

二、湿空气的焓湿图（I-H图）及其应用1．I-H图的构成图10-3是在总压力p＝100kPa下，绘制的I-H图。

此图纵轴表示湿空气的焓值I，横轴表示湿空气的湿度H。

图中共有五种线，分述如下。

（1）等焓（I）线平衡于横轴（斜轴）的一系列线，每条直线上任何点都具有相同的焓值。

（2）等湿度（H）线为一系列平行于纵轴的垂直线，每条线上任何一点都具有相同的湿含量。

（3）等干球温度（t）线即等温线将式（10-12）写成H01.1+=.1(+ttI)249088当t为定值，I与H成直线关系。

任意规定t值，按此式计算I与H的对应关系，标绘在图上，即为一条等温线。

同一条直线上的每一点具有相同的温度数值。

因直线斜率（1.88t+2490）随温度t的升高而增大，所以等温线互不平行。

（4）等相对湿度（ϕ）线由式（10-4）、式（10-6）可得：饱饱p p p H ϕϕ-=622.0等相对湿度（ϕ）线就是用上式绘制的一组曲线。

ϕ=100%时称为饱和空气线，此时的空气被水汽所饱和。

（5）水蒸汽分压（水p ）线由式（10－4）可得 H pH p +=622.0水它是在总压p ＝101.325kPa 时，空气中水汽分压水p 与湿度H 之间的关系曲线。

2．I-H 图的应用利用I-H 图可方便的确定湿空气的性质。

首先，须确定湿空气的状态点，然后由I-H 图中读出各项参数。

假设已知湿空气的状态点A 的位置，如图10-4所示。

可直接读出通过A 点的四条参数线的数值。

可由H 值读出与其相关的参数水p 、露t 的数值，由I 值读出与其相关的参数湿t ≈绝t 的数值。

通常根据下述条件之一来确定湿空气的状态点，已知条件是：（1）湿空气的温度t 和湿球温度湿t ，状态点的确定见图9-5（a ）。

（2）湿空气的温度t 和露点温度露t ，状态点的确定见图9-5（b ）。

（3）湿空气的温度t和相对湿度 ，状态点的确定见图9-5（c）。

【例题9－2】课堂练习：习题10-3小结：湿空气的性质及湿度图的应用。

第2章湿空气的状态与焓湿图的应用第一课：湿空气§2.1湿空气的组成和状态参数一、湿空气的组成湿空气=干空气+水蒸气+污染物1．干空气：N2—78.09%O2—20.95%C O2—0.03%看成理想气体N e—气体常数：R g=287J/k g.kH e—0.93%A r—2．水蒸气—看成理想气体，气体常数—461J/k g.k3．污染物从空气调节的角度：湿空气＝干空气＋水蒸气〔干空气成分根本不变，水蒸气变化大〕二、湿空气的状态参数1．压力P〔单位：帕，P a〕〔1〕大气压力：定义：地球外表的空气层在单位面积上所形成的压力称为大气压力；特点：不是一个定值，随海拔高度变化而变化，随季节天气变化而变化。

一个标准大气压为1a t m＝101325P a＝1.01325b a r当地大气压＝干空气分压力＋水蒸气分压力〔B＝P g+P q〕其中水蒸气分压力〔P q〕定义：湿空气中，水蒸汽单独占有湿空气的容积，并具有与湿空气一样的温度时，所产生的压力称为水蒸气分压力。

湿空气可看成理想的混合气体，湿空气的压力等于干空气的分压力与水蒸气的分压力之和：P〔B〕=P g+P q湿空气中水蒸气含量越多，那么水蒸气的分压力越大。

2．温度t〔单位：摄氏温标0C〕t〔℃〕以水的冰点温度为起点0℃，水的沸点100℃为定点。

3．湿空气的密度ρ定义：单位容积空气所具有的质量，即〔k g/m3)计算式：结论：①湿空气比干空气轻。

②阴凉天大气压力比晴天低。

③夏天比冬天大气压力低。

标准状态下，干空气密度ρ干=1.205k g/m3，湿空气密度略小于干空气密度。

工程上取ρ湿=1.2k g/m34．含湿量d〔单位：g/k g干空气〕：定义：对应于1千克干空气的湿空气所含有的水蒸气量。

d＝622g/k g干空气在一定围，空气中的含湿量随着水蒸气分压力的增加而增加，但是，在一定的温度下，湿空气所能够容纳的水蒸气量有一个限度，即空气所到达饱和状态，成为饱和空气。

2023《空调技术第二版》湿空气性质与焓湿图CATALOGUE目录•湿空气基础知识•湿空气性质•焓湿图•湿空气的焓湿图计算•焓湿图的应用实例•其他应用和展望01湿空气基础知识湿空气的概念干空气指在一定压力下，温度为25℃的空气中，含水蒸气量为0的水空气。

湿空气指在一定压力下，温度为25℃的空气中，含水蒸气量大于0的水空气。

湿空气中的干空气部分称为干空气，它与普通干空气相同，是一种理想气体。

干空气水蒸气湿空气中水蒸气部分称为水蒸气，它是气体状态的水，是空调技术中最重要的组成部分。

湿空气的组成温度湿空气的温度是指湿空气的平均分子动能，也是湿空气中水蒸气与干空气的平均分子动能。

绝对湿度绝对湿度是指湿空气中水蒸气的质量。

在空调技术中，常以水蒸气密度来表示。

压力湿空气的压力是指湿空气分子对容器壁的压强。

在空调技术中，一般指湿空气的大气压力。

比焓比焓是指湿空气中的水蒸气和干空气的焓之和，它表示湿空气的热量含量。

相对湿度相对湿度是指湿空气中水蒸气分压力与相同温度、压力下的饱和水蒸气压力之比。

比湿比湿是指湿空气中水蒸气的质量与湿空气中干空气的质量之比。

湿空气的状态参数02湿空气性质湿空气的物理性质温度温度是湿空气的主要物理性质，与压力和湿度有关。

压力湿空气的压力是湿空气的一个重要物理性质，与温度和湿度有关。

湿度湿度是湿空气的另一个重要物理性质，表示空气中水蒸气含量的多少。

010203比热容湿空气的比热容表示单位质量空气吸收或释放热量的能力。

导热系数湿空气的导热系数表示空气在单位时间内通过单位面积的热流量。

显热容显热容表示在等温条件下，空气吸收或释放热量的能力。

湿空气的热物理性质湿空气在空调工程中的重要性空调设备的选择湿空气的性质对空调设备的选择和运行有着重要的影响。

舒适度和健康湿空气的性质对室内舒适度和人体健康有着重要的影响。

焓湿图的应用焓湿图是空调工程中常用的工具，用于表示湿空气的状态和性质。

03焓湿图焓湿图的定义和组成定义焓湿图是一种用于表示湿空气状态及其关系的图形，基于一定的气象条件和空气处理过程，通过焓湿图可以分析和计算湿空气的参数和状态变化。

焓湿图讲解及应用处理
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：
1：等焓线（为使图线不过密，两坐标轴间夹角为135℃）
2：等温线（干球温度线）
3：等相对湿度线Φ
4：水蒸气分压力线Pd
5：热湿比线
下图为湿空气焓湿图（部分）的示意图（图片来源百度百科）。

该图是以1kg干空气的湿空气为基准绘制的。

不同大气压的焓湿图是不同的。

焓湿图上有几种等值参数线：等焓（h）线—与纵坐标成135°角的直线；等含湿量（d）线—平行纵坐标轴的直线；等干球温度（t）线—近似水平的直线；等相对湿度（Ø）线—图中的曲线；等湿球温度线近似与等焓线平行，
图中未表示；水蒸气分压力（pw）与d成单值函数关系，其值表示于d的上方，等pw线平行于等d线；图的右下方给出了热湿比ε的方向线，热湿比又称角系数。

谁能详细阐述一下焓湿图及原理？干空气：干和氧（O2）。

干空气中N2的体积分数约为78%；O2的体积分数空气的成分：主要成分是氮（N2）约为21%；其余的1%左右时其他气体。

湿空气：由干空气和一定量的水蒸气混合而成的大气。

大气中的水蒸气含量是不多的，它与干空气的质量比在千分之几到千分之二十几的范围内。

是空气环境的主体及空气调节的对象。

湿空气基本状态与参数湿空气的物理性质除和它的组成成分有关外，还决定于它所处的状态。

湿空气的状态通常可以用压力p、温度t、相对湿度φ 、含湿量d及比焓h等参数来度量和描述。

这些参数称为湿空气的状态参数。

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=MqRqT。

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；R q=461J/Kg·K。

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。

2、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+t。