空气线图分析及推演(一)
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空气线图术语与概念:1、干球温度T:即为用温度计测得的空气温度,称其为干球温度。
就是为了与后述的湿球温度相区别。
2、湿球温度T w:将温度计的温泡扎上润湿的纱布,并将纱布的下端浸于充水容器中,就成为湿球温度计了。
将湿球温度计置于通风处,使空气不断流通,此时该温度计读数为湿球温度。
3、露点温度T d:指空气在水汽含量与气压都不改变的条件下,冷却到饱与时的温度,形象地说,就就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。
4、绝对湿度Z(absolute humidity):定义就是每立方米空气中实际所含的水蒸气的重量,单位为g/m3。
饱与绝对湿度:指1m3空气中实际所含的水蒸气最大限度的重量。
5、相对湿度Ф(relative humidity):指空气实际的水蒸气分压力与同温度下饱与状态空气水蒸气分压力之比。
6、含湿量d:每公斤干空气所含有的水蒸气量g/kg干是以1kg干空气作为计算的基准的。
7、焓i:定义为:该物质的体积、压力的乘积与内能的总与。
对近似定压过程,可直接用湿空气的焓变化度量空气的热量变化。
8、比容(V):定义就是密度的倒数,即就是每千克的空气中所含空气的体积。
9、潜热(Latent Heat):潜的意思就就是温度计测量不出来温度的变化,也就就是物体的热能变了,但就是温度并没有变化,比如0度的水凝结成0度的冰需要散发出一定的能量,但就是温度还就是0度,还有100度的水汽化成100度的蒸汽也就是。
10、显热(Sensible Heat):这种能量的变化温度计可以感测出来有温度的变化,最简单的即就是天气的变化。
11、热湿比ε:热湿比定义为湿空气焓的变化与湿量的比,用公式表示:ε=Δi/Δd。
单位就是j/g或者Kj/kg,热湿比有正有负,可以代表湿空气状态变化的方向。
利用热湿比求空气状态举例:已知B=101325Pa,湿空气初参数为TA=20℃,Φa=60%,当增加10000KJ/H的热量与2KG/H的湿量后,温度TB=28℃,求湿空气的终状态。
1.1.3T-ln-p图T-ln-p图是一种用来判断测站大气层结稳定度、预报强对流天气的重要工具,是常用的一种辅助天气图。
它是根据干空气绝热方程和湿空气绝热方程制作的图表,也称绝热图或热力学图。
T-ln-p图是一种用来判断测站大气层结稳定度、预报强对流天气的重要工具,是常用的一种辅助天气图。
它是根据干空气绝热方程和湿空气绝热方程制作的图表,也称绝热图或热力学图。
图1.6为MICAPS平台上显示的一张图,图上有等压线(纵坐标)、等温线(横坐标)、干绝热线(即等位温线,表示未饱和空气在绝热上升和下降过程中状态的变化曲线)、湿绝热线(即假相当位温线,表示饱和空气在绝热上升和下降过程中状态的变化曲线)和等饱和比湿线(即饱和空气比湿的等值线)。
薄气层的稳定判断在实际大气中,γ>γd的绝对不稳定情况很少,只有在晴朗的白天近地面气层才可出现;γ<γm的绝对稳定层结通常出现在晴朗的夜间;大多数情况为条件不稳定层结。
利用T-ln-p图可分析气象站上空大气稳定度状况或计算表征大气温、湿特性的各种物理量。
大气稳定度有静力稳定度和动力稳定度,这里讨论的是静力稳定度,它是表示大气层结对气块能否产生对流的一种潜在能力的量度。
通常采用“气块法”比较绝热上升和下降过程中气块温度递减率与环境大气温度递减率,来判断薄气层的稳定度,分为绝对稳定、绝对不稳定以及条件不稳定三种类型。
在T-ln-p图上比较层结曲线(斜率γ)、干绝热线(斜率γd=0.98℃/100m)和湿绝热线(斜率γm)的倾斜程度即可。
由于γd>γm,故:⑴当γ>γd时,干空气和湿空气均为不稳定,称为绝对不稳定;⑵当γ<γm时,干空气和湿空气均为稳定,称为绝对稳定;⑶当γm<γ<γd时,对干空气是稳定的,对湿空气为不稳定,称其为条件不稳定。
(薄气层)整层大气稳定度判断当气层比较厚,或要考虑整层大气的稳定度时,由于γ不是常数,不适用上述判据。
而是根据不稳定能量的正负和大小,判断厚气层的稳定度,分为绝对不稳定、绝对稳定和潜在(真潜和假潜)不稳定。
第十二章空氣線圖及其應用12-1空氣線圖之特性與結構一、空氣線圖之特性空氣線圖(Psychrometric Chart)僅用在定壓之情況下,以大氣之熱力性質所繪製,所以又稱濕空氣線圖。
二、空氣線圖之結構依據ASHRAE之分類,將空氣線圖分成低溫(-40˚F ~50˚F)常溫(32˚F ~120˚F)及高溫(60˚F ~250˚F)三種圖,在空調工程應用上以常溫空氣線圖居多。
1.乾球溫度(DB)水平軸刻度為乾球溫度(Dry Bulb Temperature)標示值,而垂直線即為等乾球溫度線。
2.濕球溫度(WB)Wet Bulb Temperature:係將一般溫度計之感溫球包上濕紗布,利用水蒸發吸熱之原理所測得之溫度,未飽和時DB>WB,飽和時DB=WB。
3.相對濕度(RH)Relative Humidity,常以%表示。
4.露點溫度(DP)Dew Point Temperature 為空氣冷卻至水蒸氣開時凝結時之溫度。
5.飽和線(Saturated Line)相對濕度100%之特性曲線,在此狀況下DB=WB=DP。
6.焓(H)Enthalpy7.比容積(v)V olume為每單位重量乾空氣中所含的體積,單位為m³/kg。
8.比濕度(ω)Specific Humidity單位為kg/kg或Gr/lb或g/kg,在英制中 1 Grains=1/7000 lb。
9. 顯熱比(SHF)SHF=SH/(SH+LH)10.焓的減少修正線一般在應用上,把焓線與等濕球溫度線視為同一條線。
11.焓的增加修正線O為準原點,又稱參考點;在公制空氣線圖上之位置為25℃DB、50% RH;英制空氣線圖上之位置為80˚FDB、50%RH;SI制空氣線圖上之位置為24℃DB、50%RH。
三、空氣線圖之使用只要知道空氣之兩個獨立性質,即可在空氣線圖上查出其它的熱力性質。
【例1】已知室內空氣條件為26℃DB,20℃WB,求此狀況下之(1)RH(2)ω(3)H(4)DPSOL:SI制【例2】已知室外空氣條件為30℃DB,80%RH,求該狀態下(1)WB (2)ω(3)H(4)DP【例3】已知室內條件為24℃DB,50%RH,求該狀態下(1)WB(2)ω(3)H(4)DP12-2 空氣線圖之八種應用變化一、純減熱過程空氣經過冷卻盤管,僅顯熱被吸收,無水分被凝結出來,DP、ω不變,DB、WB、H下降,RH增加。
空氣線圖認識與算法☆ 空氣線圖畫法:1. 量測室內出入風口:乾球DB 、濕球WB 、相對溼度%RH ,可劃出蒸發效果焓h1、h2。
2. 量測室外出入風口:乾球DB 、濕球WB 、相對溼度%RH ,可劃出冷凝效果焓h3、h4。
3. 各劃出比容積(υ)、比溼度(ω)。
☆空氣線圖認識:1. 乾球溫度(DB):單位℃,一般溫度計所量測的值2. 濕球溫度(WB):單位℃,溫度計包濕紗布的值。
(比乾球溫度低)3. 相對溼度(RH):單位%,水與空氣的溼度百分比4. 露點溫度(DP):單位℃,空氣冷卻至水蒸氣開始凝結的溫度5. 飽和線:相對溼度100%的曲線,空氣溫度性質為DB=WB6. 焓(H)7. 比容積(v)密度(ρ)8. 比溼度(ω) 9. 顯熱比SHF(Sensible Heat Factor),空氣顯熱與總熱的比值10. 焓的減少修正數11. 焓的增加修正數12. 準原點:稱為參考點;RHCDB SI RH FDB RH CDB %5024%5080%5025及制位置為;及英制位置為;及公制位置為︒︒︒☆ 空氣線圖數值取得:一、出風口:1.出風口有效面積(Aout):()2)(9.0)()(m m m 有效面積出風口有效面積寬高=⨯⨯η2.出風口平均風速(Vout)3.出風口風量(Qout)()Qout hr s Vout Aout =⨯⨯3600 二、回風口1.回風口有效面積(Ain):()2)(9.0)()(m m m 有效面積回風口有效面積寬高=⨯⨯η2.回風口平均風速(Vin)3.回風口平均風量(Qin)()Qin hr s Vin Ain=⨯⨯3600。
气体状态变化的图象问题1.气体实验定律图象对比(质量一定)
2.利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量、不同温度的两条等温线,不同体积的两条等容线,不同压强的两条等压线的关系.例如图5中A、B是辅助线与两条等容线的交点,可以认为从B状态通过等温升压到A状态,体积必然减小,所以V2<V1.
图5
例3如图6甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V-T图象.已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa.
图6
(1)写出A →B 过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图甲中T A 的温度值. (2)请在图乙坐标系中,作出该气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的p -T 图象,并在图线相应的位置上标出字母A 、B 、C .如果需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程.
找到两个图象对应的状态变化过程及状态参量.
答案 见解析
解析 (1)从题图甲可以看出,A 与B 连线的延长线过原点,所以A →B 是一个等压变化,即p A =p B
根据盖—吕萨克定律可得V A T A =V B T B
所以T A =V A V B T B =0.4
0.6
×300 K =200 K
(2)由题图甲可知,B →C 是等容变化,根据查理定律得p B T B =p C
T C
所以p C =T C T B p B =400
300×1.5×105 Pa =2.0×105 Pa
则可画出状态A →B →C 的p -T 图象如图所示.。
空氣線圖(Psychrometric Chart)分析及推演
壹、空氣性質及相關公式
一、濕空氣(Wet)AIR=乾空氣Dry Air+水蒸氣Water Vapor
P=P a+P v
m=m a+m v
二、空氣線圖(Psychrometric Chart)~討論空氣中含有不同質量水氣時隻性質(濕空氣性質)
1.乾球溫度(℃DB):一般溫度計所測試得到之溫度。
(計算顯熱量用)
2.濕球溫度(℃WB):一般溫度計之感溫球包紮濕砂布,在5m/s之氣流下所測試得到
之溫度。
3.露點溫度(℃DP):空氣受冷卻後(等壓冷卻),水蒸氣開始凝結成水滴之溫度。
即為
對應於蒸氣壓P v之飽和溫度。
4.相對濕度ψ(%RH):同溫下,空氣中實際所含水分( m v)與所含最大飽和水分( m s)
之比。
ψ=( m v)/ ( m s)=( P v)/ ( P s);at Temp Constan
5.濕度比ω或絕對濕度X(Kg/Kg’):空氣中實際所含水分( m v)與單位乾空之量( m a)
之比。
(計算潛熱量用)
ω=0.622 (P v)/ (P a)=0.622 (P v)/ (P-P v)
6.焓h(Kcal/hr):空氣熱能之單位(計算全熱量用),焓值根據一定基準面,乾空氣的
零值系選擇0℃的空氣,水蒸氣的零值系選擇0℃的飽和液態水,即與蒸氣表所用
的基準面相同。
h=C p×T+ω×h v
7.比容υ(m3/Kg’):用理想氣體方程式計算比容。
8.顯熱比SHF(Sensible Heat Factor):顯熱(Hs)與全熱(H t)之比。
Reference Point:78℉、50%RH或80℉、50%RH
SHF=(Hs)/ (H t)=(Hs)/ (H L+ Hs)
三、理想氣體Ideal Gas Law
P a:Kpa υ:m3/Kg’=(V體積/ m a空氣質量) T:°K
R:氣體常數(KJ/Kg-°K)=R v(萬用氣體8.134) / M(分子量)
四、練習題目
空調區域容積:6×4×4m,室溫38℃DB,大氣壓力101KPa,相對溼度70%RH,求室內濕度比ω、露點溫度(℃DP)、空氣質量m a、水氣質量m V。
將室內等壓狀況下降低溫度至10℃DB,有多少冷凝水量。
貳、空調八大狀態
一、空調八大狀態(空氣線圖上顯示)
1.純加熱(溫度昇高變化)
2.純減熱(溫度降低變化)
3.純加濕(濕度昇高變化)
4.純減濕(濕度降低變化)
5.加熱加濕(溫度昇高,濕度昇高)
6.加熱減濕(溫度昇高,濕度降低)
7.減熱減濕(溫度降低,濕度降低)
8.減熱加濕(溫度降低,濕度昇高)
※PS:練習空調箱,空氣處理過程變化,於空氣線圖繪制(務必熟練)
參、空調常用公式
一、空氣公式
1.風量(CMH):空氣每小時之體積(m3/hr)
2.風速(m/s):空氣流速(計算風管用)
3.空氣顯熱Kcal/Hr (H s)=0.29×CMH×ΔT(℃DB) (計算電熱器用,1KW=860Kcal/hr)
4.空氣潛熱Kcal/Hr (H L)=720 ×CMH×ΔX(Kg/Kg’)(計算加濕器用)
5.空氣全熱Kcal/Hr (H t)=1.2 ×CMH×Δh(Kcal/hr)(計算冰水盤管能量用)
二、水公式
1.水量(LPM):水每分鐘之體積流量(Litter/min)
2.水速(m/s):水流速(計算水管用)
3.水顯熱Kcal/Hr (Hs)= LPM×ΔT(℃)
4.水潛熱Kcal/Hr (Hl)=參考相變化潛熱
肆、練習設計題目
1.外氣條件:35℃,75%RH、2℃,60%RH
2.室內條件:22℃,55%RH
3.OA=4500CMH,RSH=60000Kcal/hr,RLH=15000Kcal/hr
4.C/C BF=0.1、Inlet=7℃
5.試求應用於MAU+AHU及AHU系統之空氣狀況點,於空氣線圖繪制。