工程热力学课件第十三章湿空气

工程热力学课件第十三章 湿空气
湿空气的定义
湿空气是指在常温常压下，空气中同时存在有水蒸气和其他气体组分的混合 物。
湿空气中的气体成分
湿空气除了包含水蒸气外，还含有氮、氧、和其他微量气体，其中氮和氧源自主要成分。湿空气的状态参数
湿空气的状态可以通过温度、压力、相对湿度、绝对湿度和混合比等参数来描述。
相对湿度的概念及计算公式
相对湿度是指单位体积内的水蒸气含量与该温度下饱和水蒸气含量之比。
绝对湿度的概念及计算公式
绝对湿度是指单位体积内包含的水蒸气的质量。
混合比的概念及计算公式
混合比是指单位质量空气中所含有的水蒸气的质量。
湿空气的三种状态
湿空气可以处于干燥状态、湿度适中的状态或是饱和状态，这取决于相对湿度的不同。
饱和状态下的湿空气
饱和状态下的湿空气中，空气中的水分已经达到最大溶解量。

度和绝对湿度。
焓
表示湿空气热力学能的参数， 是湿空气热力学的状态参数之
一。
湿空气的热力过程
等温过程
湿空气在温度保持不变 的情况下进行的热力过
程。
绝热过程
湿空气在绝热条件下进 行的热力过程，即没有 热量交换的热力过程。
等压过程
湿空气在压力保持不变 的情况下进行的热力过
程。
等焓过程
湿空气在焓值保持不变 的情况下进行的热力过
确定湿空气的状态变化
通过观察等焓线和等湿线的变化，可以确定湿空气的状态变化。
计算湿空气的参数
可以通过查表或插值方法在焓湿图中找到所需的参数值。
焓湿图与热湿比
热湿比的定义
热湿比是指湿空气在状态变化过程中 ，其含湿量与焓的变化值之比。
焓湿图与热湿比的关系
通过观察等焓线和等湿线的斜率，可 以分析热湿比的大小和方向，从而了 解湿空气的状态变化特性。
02
未来将进一步发展新型实验技术和设备，提高测量精度和实验
效率，为湿空气热力学研究提供更好的支持。
数值模拟和计算机模拟的应用
03
数值模拟和计算机模拟技术将更加广泛应用于湿空气热力学研
究中，以模拟复杂系统和过程。
THANKS
感谢观看
其他气体
包括二氧化碳、甲烷等， 但含量较少。
湿空气的状态参数
01
02
03
04
温度
湿空气的温度是湿空气分子热 运动的宏观表现，是湿空气热
力学的状态参数之一。
压力
湿空气的压力是指湿空气分子 对容器壁面的作用力，也是湿 空气热力学的状态参数之一。
湿度
表示湿空气中水蒸气含量的参 数，常用的湿度参数有相对湿
湿空气的热力计算实例

气压对湿空气的影响
随着湿空气压力的升高，空气的密度和温度也会相 应升高，而湿度和露点温度则会有所降低。
温度
温度
湿空气的温度是指湿空气分子热运动的剧烈程度，通常用摄氏度（℃）表示。 在焓湿图中，温度是一个重要的状态参数，用于表示湿空气的热量状态。
温差对湿度的影响
随着温度的升高，空气的湿度饱和度也会相应升高，因此相对湿度会有所降低 。
焓
焓
湿空气的焓是指湿空气所具有的能量，包括显热和潜热两部分。显热是指湿空气温度变化时所吸收或 释放的热量，而潜热是指水蒸气凝结或蒸发时所吸收或释放的热量。焓是描述湿空气能量状态的重要 参数。
焓对湿空气状态的影响
在焓湿图中，焓是一个与温度和湿度相关的状态参数。随着温度的升高，焓也会相应升高，而随着湿 度的增加，焓会有所降低。
01 02 03 04
影响因素
凝结速率受温度、湿度和压力等 影响。
云的形成
水蒸气在云中凝结，形成云滴或 冰晶，进而形成降雨。
相变过程
相变过程
描述湿空气中水蒸气在不同相态之间转化的过程。
相变类型
包括蒸发、凝结、升华和凝华等。
相变热
在相变过程中释放或吸收的热量，对气候和能量平衡有重要影响。
相变在自然界中的应用
03
湿空气的焓湿图
Chapter
焓湿图的绘制原理
基于湿空气的物理
性质
焓湿图通过将湿空气的湿度、焓 、温度等物理参数进行整合，以 图表形式展示湿空气的状态变化 。
状态点确定
在焓湿图中，每一个状态点代表 一种特定的湿度、焓和温度组合 。通过确定状态点，可以了解湿 空气在不同条件下的特性。
参数关系表达
03
干空气的密度、比热容等物理性质对温度和压力的 变化较为敏感。

空气调节
《空气调节》
2020年3月16日10时56分
第1章
湿空气的物理性质及其焓湿图
ppt课件
2
主要内容
1.1 空气的组成与状态
1.2 空气的状态参数
1.2.1 空气的压力类参数
1.2.2 空气的温度类参数
1.2.3 空气的湿度类参数
1.2.4 空气的能量参数
1.2.5 空气状态参数之间的关系
1.3 空气的焓湿图及其应用
3)不可压缩。因为通常的空气处理过程中，空气
的压力变化范围不大，在这个范围内，干空气
可近似看作不可压缩p。pt课件
15
空气 = 干空气 + 水蒸气
自然界的空气都是“湿空气”，
干空气实际上是一个抽象概念，在自
然界中并不存在。但是，因为在空气
处理的过程中，空气中的水蒸气含量
变化较大，而干空气的成分和数量却
绝对力压”力。=当地大气压力＋工作压力
工作压力不是空气的绝对 压力。
只有绝对压力才是空气的 状态参数。
ppt课件
绝对压力 表压力（工作压力）
当地大气压 真空度（工作压力）
绝对压力
绝对真空
26
1.2.1 空气的压力类参数
2.水蒸气分压力
是指空气中的水蒸气单独占 有空气的体积，并具有与空 气相同的温度时所具有的压
干湿球温度差的大小可 感温饱 以反映空气的潮湿程度。
ppt课件
图1－1 干湿球温度计
32
由于湿球温度实际上是湿球感温包纱布上水与空 气之间，蒸发散热与温差得热这两个相反的传热 过程达到动态平衡时的温度，而空气的流动速度 对上述两个热交换过程有极大的影响。
实验证明，当流经湿球温度计感温包纱布的空气 流速较小时，由于热湿交换不够充分，测得的湿 球温度误差较大；而在空气流速≥2.5m/s时，流 速对湿球温度的读数影响较小。因此使用湿球温 度计测量湿球温度时，要注意

介绍湿空气的绝热湿绝流过程，以及它 在湿空气处理和工业加热中的应用。
热力学湿空气的应用
蒸发冷却器
解释蒸发冷却器的原理和工 作过程，以及在空调和工业 冷却中的应用。
湿度控制
暖通空调系统
讨论湿度控制技术的重要性， 以及在仓储、生产和实验室 等领域的应用。
介绍湿空气在暖通空调系统 中的应用，包括供暖、送风 和空气质量控制。
比湿度计
讲解比湿度计的使用方法以及如何 根据空气比湿度来计算暖通空调的 需求。
热力学过程
1 绝热过程
2 等压过程
解释湿空气的绝热扩张和压缩过程，以 及如何计算过程中的温度和压力变化。
介绍湿空气的等压过程，讨论它在实际 工程中的应用和意义。
3 等温过程
4 绝热湿绝流过程
解释湿空气的等温过程，讨论湿空气在 恒温条件下的特性和行为。
热力学湿空气与人体健康
湿度健康影响
讲解湿度对人体健康的影响，包括对呼吸系统、皮肤和舒适度的影响。
空气质量
讨论湿空气与室内空气质量之间的关系，以及湿度对室内环境的重要影响。
疾病防控
介绍湿空气在疾病防控中的作Βιβλιοθήκη ，以及如何利用湿度控制来预防病菌传播。
热力学湿空气的未来研究方向
1 环境影响
讨论湿空气在环境科学中的研究方向，如气候变化和大气污染。
热力学湿空气 PPT课件
本课程将介绍热力学湿空气的基础知识，包括大气中水分的定义、热力学基 础、湿空气的性质、湿球温度以及具体容积的概念。
大气湿度测量
1
露点测量
2
通过露点测量法来确定空气中的水 蒸汽含量，以及对人体健康的影响。
3
相对湿度计
介绍相对湿度计的原理和使用方法， 以及测量大气湿度的重要性。

相对湿度：
ϕ=
( ρ v ) max
ρv
ρv pv = = ρ ' ' ps
(前二式之比 ) 分子分母同温度。
可见： 0 ≤ ϕ ≤ 1 ；
ϕ = 0 干空气； ϕ = 1 饱和空气，含水蒸汽量最大(对应t时)。
ϕ
越小，离饱和状态越远，空气越干燥， 吸收水蒸汽的能力越强。
ϕ
的确定：湿度计测定。
如：干湿球温度计
T ps • • tw • • • 过热(未饱和空气) tDp t ts(对应pv) v 空气中的水蒸气 • • tw• • tDp pv •过热 t ts(对应Pv)
s
过热 t > ts ( pv ) 饱和 t = t s ( pv )
空气未饱和 空气饱和
所以空气饱和与否取决于 t，pv
加入的水吸收空气降温放的热蒸发，无外热。 例：生活用雾化加湿 能量守恒(稳定流动) ：进入=离开 h3+hw(d4-d3)=h4
变为hw(d4-d3)=h4－h3 对湿空气(h3,h4)：h=1.005t+d(2501+1.86t); 液态水： hw=cpt=4.1868t
可见hw(d4-d3)远小于 h (与d•2501项比较)，可略去。 所以，h4≈h3 即：绝热加湿过程是近似等焓过程。
ϕ
愈小，空气吸收水蒸汽的能力愈大，湿纱 布上水蒸发愈快，湿球温度tw愈低，
而 ϕ = f ( t, t w )，或
ϕ = f(t, t - t w )
通常做出图或表供查用，见下页
干湿球温度计
§13-3 湿空气的状态参数
一、含湿量
1kg干空气中所含水蒸汽的质量。 即水蒸汽质量/干空气质量。 /

在相同的温度下： 0 pv ps (T ) 相对湿度
pv ps
＝ 1 饱和湿空气 0 < < 1 未饱和湿空气 ＝ 0 干空气
表明湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度 反映所含水蒸气的饱和程度 越干燥，吸水能力强

越湿润，吸水能力低
2、含湿量 Specific humidity
a dry,a 1
3
1
每吸收1kg水分所需加热量
Q mdry ,a (h2 h1 ) 3776kJ
d
§3-10
湿空气
湿空气是指含有水蒸气的空气；
干空气是指不含水蒸气的空气。 大气中的空气或多或少都含有水蒸气， 只是由于其中水蒸气的含量低，有时就按 干空气处理。
空调、通风、烘干、冷却塔、储存 Atmospheric air 分压低 湿空气＝（干空气＋水蒸气） air steam 理想混合气体（道尔顿分压定律）
焓湿图的结构
8、热湿比 已知初态1 h h 1

2
t
4000
过程斜率已知 可确定终态
100%

pv 4000
d
焓湿图的结构
不同的pb 不同的h-d图 h h t

100%
pv

d
§9-9 湿空气的基本热力过程
一、单纯加热或冷却过程 Simple Heating and Cooling 2 2 1 d不变 h 2' 1 1 2 2’ 1 q 加热 h 放热 h 1 1 2 q h2 h1
湿空气的焓、熵和容积
以单位质量干空气为基准，理想混合气体
H ma ha mv hv h ha d hv kJ/kg干空气 ma ma

上部未饱和线
下部无意义
0 干空气d=0
d
焓湿图的结构
4、 线
h
d ts=99.63oC h
ps(99.63)pb
d 0 .6 2 2 p s (t) pb p s(t)
0 .6 2 2 p b pb pb
0 .6 2 2 1

t
100%
h 1 .0 0 5 t d ( 2 5 0 1 1 .8 6 3 t)
湿空气的熵
s(T,p)S(T,p)masa(T,pa)mvsv(T,pv)
ma
ma
sa(T,pa)dsv(T,pv)
kJ/kg干空气.K
湿空气的容积
m3/kg干空气
v
V ma

m RM T maM p
T
ps
pv
干空气 ＋
过热水蒸气
pv < ps(T)
加入水蒸气，pv
s
未饱和湿空气和饱和湿空气
2、饱和湿空气
干空气 ＋
饱和水蒸气
T
ps
pv ＝ ps(T)
温度一定，不能 再加入水蒸气
s
从未饱和到饱和的途径
1、 T 加水蒸气 pv
ab
2、 pv ，T
3、 pv 不变，T
T
ps
pv
b c
a
d
e
s
ac ad
mv

p vV R vT
绝对湿度
kg水蒸气/m3湿空气
mv V
pv RvT
1
vv
v
不常用
T , pv下水蒸气的密度
2、相对湿度
在相同的温度下： 0pvps(T)

31
1.2 湿空气的含湿图
(3) 湿空气的减湿冷却过程（空气冷却器） 使空气和低于其露点温度的表面接触时, 则部分水蒸气将
会在冷表面凝结, 达到冷却减湿的目的（即冷却干燥） 该过程 为在h-d图上可表示为A→G。
A
G
Φ=100%
32
1.2 湿空气的含湿图
(4) 湿空气的等焓加湿过程(绝热加湿) 利用循环水喷淋空气时, 空气与水长时间接触, 水及其表面
在给定大气压力B时，只要知道湿空气的任意两个独立状 态参数，就可在焓湿图上确定该空气的其余状态参数。
例：已知B=101325Pa，t=22℃，Φ=65%，试在h-d图上确
定该空气的其它状态参数。
PqA
dA
Φ=65%
1
t=22℃
Φ=100%
ts t1
h
28
1.2 湿空气的含湿图
2.表示湿空气状态的变化过程
代入含湿量定义式:
d Mq M g Pq 287 Pq 0.622 Pq
M g M q Pg 461 Pg
B Pq
可知: 在一定的大气压力B下，d仅与Pq有关，Pq越大， d越大。
9
1.1 湿空气的物理性质
5.相对湿度Φ 基本定义：指空气中的水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气
分压力之比。 即： Φ=Pq/Pqb 。
➢ 相对湿度是空调中的一个重要参数，相对湿度的大小对人
体的舒适和健康、工业产品的质量都会产生较大的影响。
11
1.1 湿空气的物理性质
6.比焓h 基本定义：指1Kg干空气的比焓和d/1000Kg水蒸气的比焓的总
和，单位KJ/Kg干空气，取0℃时空气的焓值为零，则 ： h=1.005t+(2501+1.86t)d/1000

d =const， pv =const
吸热量 q h2 h1
Thermal Energy Engineering Dpt. 6-10
SAM 2. 冷却及冷却去湿过程 Cooling and dehumidification (1)cooling of unsaturated humid air feature：
Thermal Energy Engineering Dpt. 6-7
SAM 3.含湿量 humidity content
相对于单位质量干空气的湿空气所含有的水蒸气的质量。
d 1000 mv 1000 v
ma
a
若按理想气体近似计算：
mv
pvV RgvT
pv MvV RT
g/kg DA
ma
paV RgaT
湿空气中水蒸气分压力对应的饱和温度（即C点温度）
①可用露点计或温度计测得；②利用饱和水蒸气表或图查得。 露点计是一个装有易挥发液体乙醚的表面镀铬的金属容器。
由于乙醚挥发需要吸收热量，使整个容器的温度不断下降， 当镀铬的金属表面开始失去光泽，这时温度计所示的温度， 即露点温度。
在测量露点温度过程中，湿空气总压力p以及分压力pv和pa 都保持不变，仅是露点计周围湿空气的局部温度下降到td。 所以，金属表面的结露过程是一个等压冷却饱和过程。
Thermal Energy Engineering Dpt. 6-4
SAM 相对湿度常用毛发湿度计或干湿球温度计测定。
干球温度即为湿空气的温度， 湿球温度
主要取决于相对湿度。
饱和湿空气，湿布中的水份不能蒸发， 未饱和湿空气， 且相对湿度越小，干、湿球的差值越大。
Thermal Energy Engineering Dpt. 6-5