工程热力学-湿空气
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第8章 湿 空 气
本章基本要求
理解绝对湿度、相对湿度、含湿量、饱和度、湿空气密度、干球温
度、湿球温度、露点温度和角系数等概念的定义式及物理意义。
熟练使用湿空气的焓湿图。
掌握湿空气的基本热力过程的计算和分析。
8.1 湿空气性质
一、湿空气成分及压力
湿空气=干空气+水蒸汽
二、饱和空气与未饱和空气
未饱和空气=干空气+过热水蒸汽 饱和空气=干空气+饱和水蒸汽
注意：由未饱和空气到饱和空气的途径：
1． 等压降温
2． 等温加压
露点温度：维持水蒸汽含量不变，冷却使未饱和湿空气的温度降至水蒸
汽的饱和状态，所对应的温度。
三、湿空气的分子量及气体常数
结论：湿空气的气体常数随水蒸汽分压力的提高而增大 四、绝对湿度和相对湿度
绝对湿度：每立方米湿空气中所含水蒸汽的质量。
相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度的
比值，
相对湿度反映湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度。
思考：在某温度t下，值小，表示空气如何，吸湿能力如何；
值大，示空气如何，吸湿能力如何。
相对湿度的范围：0<<1。
应用理想气体状态方程 ，相对湿度又可表示为
五、含温量(比湿度)由于湿空气中只有干空气的质量不会随湿空气的温度和湿度而改变。
定义：
含湿量(或称比湿度)：在含有1kg干空气的湿空气中，所混有的水蒸气
质量称为湿空气的)。
g/kg(a)
六、焓
定义：1kg干空气的焓和0.001dkg水蒸汽的焓的总和
代入： g/kg(a)
七、湿球温度
用湿纱布包裹温度计的水银头部，由于空气是未饱和空气，湿球纱布上
的水分将蒸发，水分蒸发所需的热量来自两部分：
1． 降低湿布上水分本身的温度而放出热量。
2． 由于空气温度t高于湿纱布表面温度，通过对流换热空气将热量
传给湿球。 当达到热湿平衡时,湿纱布上水分蒸发的热量全部来自空气的对流换
热,纱布上水分温度不再降低，此时湿球温度计的读数就是湿球温度。 湿球加湿过程中的热平衡关系式：
由于湿纱布上水分蒸发的数量只有几克，而湿球温度计的读数又较低，
在一般的通风空调工程中可以忽略不计。
因此 结论：通过湿球的湿空气在加湿过程中，湿空气是一个等焓过程。 8．2 湿空气的焓湿图
一、定焓线与定含湿量线
二、定干球温度线
三、定相对湿度线
四、水蒸汽分压力线 五、热湿比
湿空气在热湿处理过程中，由初态点1变化到终态点2。
若在过程1-2中，在h-d图上热、湿交换过程1-2将是连接初态点1与终态点2的一条直线，这一条直线具有一定的斜率，称为热湿比。
表明：湿空气在热、湿交换过程1-2的方向与特点
热湿比ε在h-d图上反映了过程线1-2的倾斜度，也称角系数。 8．3 湿空气的基本热力过程
1、 加热过程是干燥工程中不可缺少的组成过程之一。
状态参数：
kJ /kg(a)
2、 冷却过程
（负值） kJ /kg(a)
若 等含湿量冷却 3、 绝热加湿过程
每kg干空气吸收水蒸汽： g /kg(a)
4、 定温加湿过程
kJ /kg(a)
五、湿空气的混合
混合后的状态点：
六、湿空气的蒸发冷却过程 例1：如果室外空气的参数为p=1.0133bar，t=30℃,=0.90，现欲经空气
调节设备供给=20℃，=0.60的湿空气，试用h-d图分析该空气调节过
程，并计算析出的水分及各过程中的热量。
解：利用h-d图分析计算该题所给条件下的空调过程，如图8.1，根据所
给条件t=30℃,=0.90，在h-d图上确定初态1,并查得
=62.2kJ/k(a)，=15.7g/kg(a)
同样,由=20℃，=0.60在图上确定终态2,并查得
=34.1kJ/k(a)，=15.7g/kg(a)，由定线与=1线的交点4,查得
=26.4kJ/kg(a), =空调过程的分析：
定湿冷却过程：湿空气的冷却过程，因其组成成分不变，即含湿量不
变,但相对湿度增加,温度下降,直降到露点。所以,是定湿降温过程。例
如,在h-d图上自初态1沿=15.7g/kg(a)的定湿线进行到与=1线的交点3。
此时已成饱和空气,再继续冷却，过程自状态3沿饱和线(临界线)进行,
直至与终态含湿量相等的状态4,在这个冷却去湿阶段中,将有水蒸气凝
结成水析出,并放出热量。1-4过程的放热量，可用焓差表示,即
q==26.4-62.2=-35.8kJ/kg(a)
式中负号表示冷却时湿空气放出热量。 冷却去湿过程：每公斤干空气所析出的水分等于湿空气含湿量的减少
量,即
=7.1-15.7=-8.6g/kg(a)
式中负号表示湿空气析出水分。 加热过程：为了达到工程所要求的湿度，常采用降温去湿,但往往使温
度过低(如4点，为了保证空调后的气体温度(本题要求20℃)，去湿后，
常常需要加热升温。是自状态4沿定线进行到终点2,温度升高，含湿量
不变，相对湿度下降，这是定湿加热过程。加热过程的吸热量也可以用
焓差表示,即
=34.1-26.4=7.7kJ/kg(a)
例2：已知干湿球湿度计的读数为：干球温度t1=28℃，湿球温度
t2=19℃，当时的大气压力为p1=1bar，用查湿空气图求出的含湿量、露
点、相对湿度和焓值。
解：查湿空气的h-d图，当干球温度t1=28℃、湿球温度t2=19℃时，湿
空气的含湿量为d1=0.0105kg/（kg/kg(a)），露点td=14.6℃，相对温
度=44%，湿空气的焓h=55（kg/kg(a)）。如与计算值相比，由图上查得
的数值误差不大，可以看出湿空气图应用起来简单方便，很有实用价
值。 例3：夏天，大气压力p=1.0133bar，室外空气t1=34℃，1=80%。空调装
置向室内供应t3=20℃，3=50%的调节空气，空气供应量mA=50kg/min。如
果空调过程，先将空气冷却去湿，然后再加热至要求的状态。试计算：
（1）每分钟空气需要除去的水分；（2）每分钟冷却介质应带走的热
量；（3）加热器加入的热量。解：按给定参数和过程在h—d图上查出状态点1、2、3的有关参数，根
据t1、1查得 d1=0.0274kg/(kg干空气) h1=105kJ/(kg干空气)
根据t3、3查得 d3=0.0073kg/(kg干空气) h3=38kJ/(kg干空气)
冷却去湿过程达到的状态为d2=d3=0.0073kg/(kg干空气)的饱和空气状
态，照此查得
h2=105kg/(kg干空气) t2=9℃
（1）空气中需要除去的水分为
（2）冷却介质带走的热量为
其中凝结水的焓为
故有
（3）加热器加入的热量为 例4：空气的温度t=12℃，压力p=760mmHg，相对湿度=25%，在进入空调
房间前，要求处理到d2=5g/kg干空气，进入空气处理室的空气流量为
120m3/min。假定空气处理室所用的喷雾水的水温为tw=12℃。若是分别
按下列三种过程进行：
（1）等干球温度处理；（2）等相对湿度处理；（3）绝热加湿处理。
求进入房间的空气相对湿度、温度、处理每公斤干空由加热器传热的热
量。
解：（1）等干球温度处理过程
向空气中喷入水，使湿空气的含湿量增加，但由于水在蒸发时要吸热，
所以空气的干球温度必然要下降（因为将空气的显热变成了汽化潜
热）。因此要维持空气干球温度不变，在喷雾和加湿的同时，还必须用
加热盘管向空气供给足够的热量，以维持处理前后空气的干球温度不
变。
若喷入空气中的水全部被空气吸收，则根据稳定流动能量方程，由盘管
供给空气的热量应为：
由质量平衡
根据t1=12℃，1=25%，从h－d图上查得空气的初参数分别为：
d1=2.1g/kg干空气，h1=18.5kJ/kg干空气，v1=0.82m3/kg
空气处理室出口的参数为：
d2=5g/kg干空气，tdrv2=12℃，2=57%，h2=18.5kJ/kg干空气
流入的空气流量为120m3/min，比容v1=0.82m3/kg。
∴从质量平衡的关系式求得：
∴加热盘管的供热量为：
（2）等相对湿度处理过程
由于要求出口含湿量d2=5g/kg干空气，所以根据1=2=25%及d2=5g/kg干空
气，由h-d图上查得其它各参数分别为：
=25.5℃，h2=38.1kJ/kg干空气
入口空气量仍为120m3/min
∴ ma=146.03kg/min，mw=0.423kg/min，
h2=50.4kJ/kg
加热盘管的加热量为：
（3）绝热加湿过程
绝热加湿过程传给空气的热量为零，所以空气的焓保持不变，
即h1=h2。由于要求d2=5g/ kg/kg(a)从h-d图上查得其余各参数为：
=5℃，2=93% 过程中加热量：Q=0
本章难点
湿空气是一种理想混合气体，遵循理想混合气体的性质，但它与一
般理想混合气体又有重要区别，由于湿空气中的水蒸汽分压力达到饱和
压力时将引起部分水蒸汽的冷凝，湿空气中的水蒸汽的含量将随之改
变，因此要注意湿空气的特殊性质：
(1) 结露和露点：湿空气在定压下降温到与水蒸汽分压力相对应的
饱和温度时，所出现的冷凝现象称为结露，其温度为露点，即水蒸汽分
压力相对应的饱和温度为露点温度。
(2) 饱和湿空气和未饱和湿空气：依据其湿空气中水蒸汽是否达到
饱和状态，可划分这两类湿空气。
(3) 湿空气的干球温度和湿球温度：湿空气的温度称为干球温度，
用湿纱布包住水银温度计的水银柱球部时，紧贴湿球表面的饱和湿空气
温度称为湿球温度。通常湿球温度低于干球温度，高于露点温度。
思考题
1．有人说，相对温度表示湿空气吸收水蒸气的能力，所以相对湿度相
同时在不同温度下湿空气的能力是相同的，这种说 法是否正确？说明
理由。
2．湿空气的露点能否等于湿球温度？能否大于湿球温度？
