湿空气的认识与焓湿图的简单应用
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一文搞懂焓湿图及应用
1、定义
焓湿图:表示空气各参数之间关系的线图。
焓湿图就像一本字典,你可以根据拼音(某一参数)查字(空气其他参数)。
2、空气的部分参数
干球温度(℃):简称温度,就是平常用温度计量的温度。
含湿量(g/kg):湿空气中与一千克干空气同时并存的水蒸气的质量,通常的空气中都有水蒸气,所以是湿的。
湿空气可以分为干空气和水蒸气。
相对湿度:相同温度下,空气中水汽压与饱和水汽压的百分比。
一立方干空气可以“喝”10g水,现在只“喝”了5g,那相对湿度就是50%。
焓(kJ/kg):一千克的物质含多少千焦能量。
可简单理解为广义的内能,就是空气含多少能量。
热湿比:焓的变化(△h)和含湿量的变化(△d)的比值。
热量和含湿量两者的变化值的比值。
3、等值线
等温线:线上的温度相同。
它的平行线也都是等温线。
同样的温度,空气的含湿量越大,相对湿度和焓值越大。
(非水平)
等焓线:线上的焓值相同。
它的平行线也都是等焓线。
同样的焓值,空气温度上升,含湿量在下降。
等湿度线:线上的湿度相同。
它的平行线也都是等湿度线。
同样的含湿量,空气温度越低,焓值(能量)越低。
等相对湿度线:线上的相对湿度相同。
它的平行线也都是等相对湿度线。
同样的相对湿度,空气温度越高,焓值(能量)越高。
20张图,详解了解焓湿图热湿比及应用
露点温度及湿球温度
湿球温度
焓湿图的应用
湿空气变化的过程
湿空气混合过程。
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。
湿空气的焓湿图关键词湿空气的焓湿图概念构成湿空气的焓湿图将一定大气压力B下的t、d、ψ、i 、Pq等湿空气的状态参数之间的关系用图表示出来,图中的每一个点代表了湿空气的一个状态,每一条线代表了湿空气的一个变化过程,湿空气的焓湿图在空气调节中具有非常重要的作用,它是用图形的形式表示湿空气状态变化的过程和空气处理过程,简称h-d图。
下面为焓湿图湿空气焓湿图的构成湿空气焓湿图中,以含湿量d为横坐标,空气焓值i为纵坐标,而坐标夹角为135 ℃,取i=0 ℃时,d=0, 为坐标原点。
在焓湿图上有d、i、t、φ、四个指标,通过其中的2指标就能确认空气的状态点,具体的应用见湿空气焓湿图的应用。
现主要介绍图中主要几条线。
(1)等温线:接近水平的线族,t=c等温线是根据公式i =1.01t + 0.001d (2500 + 1.84t)绘制的,因1.01 t为截距,(2500 + 1.84t)是斜率,随着t的变化,斜率也有变化,但因为1.84t的数值比2500小的多,t的变化对等温线影响很小,所以等温线可以看似平行线,但不是平行线。
(2)等相对湿度线:曲线族,φ=c等相对湿度线d=0.622φP qb/(B-P qb)绘制而成,从公式可以看出,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。
(3)等焓线:向左上方倾斜的线族,i=c平行于横轴(斜轴)的一系列线,每条直线上任何点都具有相同的焓值。
(4)等含湿量线:坚直的线族,d=c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。
(5)等水蒸汽分压力线:与等含湿量线平行的线族,Pq=c等水蒸汽分压力线由公式P q=Bd(0.622+d)绘制,当大气压B为定值时,水蒸汽分压力线仅取决于焓湿量d的值,因此,在含湿量线上方绘制一条水平线。
(6)热湿比线:热湿比ε=Δi/Δd用来表示空气状态变化的过程线的斜率,热湿比ε与起始的位置无关,因此起始的位置不同只要斜率相同,其变化必定相互平行。
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。
超详细的焓湿图的应用第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(干空气成分基本不变,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:地球表面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,并具有与湿空气相同的温度时,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,则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,即空气所达到饱和状态,成为饱和空气。
第一章湿空气的物理性质及其焓湿图教学目的:1. 理解并掌握有关湿空气及描述其物理性质的概念:压力、温度、含湿量、相对湿度、密度(比容)。
2. 掌握湿空气焓湿图的组成,掌握其绘制方法。
3. 掌握湿球温度和露点温度的概念和物理意义。
4. 熟练掌握焓湿图的应用方法:确定空气状态,空气状态变化过程线,空气的各种处理过程在i—d图上的表示,两种状态空气混合过程。
5. 了解空气状态参数的计算法。
重点:湿空气物理性质的描述,焓-湿图的组成,应用其确定空气状态,空气状态变化过程线,空气的各种处理过程在i—d图上的表示,两种状态空气混合过程。
难点:应用焓-湿图确定空气状态,空气状态变化过程线,空气的各种处理过程在i—d图上的表示,两种状态空气混合过程。
第一节湿空气的物理性质一、基本概念1、大气的组成成分:水蒸气、氧气、二氧化碳等。
2、干空气:由各种气体成分组成,空调中视为稳定的混合物。
3、湿空气:由干空气和一定量的水蒸气组成,空调工程中称其为湿空气。
二、理论基础湿空气中水蒸气含量虽少,但它决定了空气环境的干燥和潮湿程度,且影响着湿空气的物理性质。
因此研究湿空气中水蒸气含量的调节是空气调节中的主要任务之一。
三、状态参数在常温常压下,湿空气可视为理想气体。
可以用理想气体状态方程描述其状态参数。
1、湿空气的压力B湿空气的压力即大气压力,B=P g+P q (Pa)2、湿空气的密度ρρ=ρg+ρq=P g/RT+P q /RT=0.003484B/T-0.00134P q /T一般取ρ =1.2Kg/m33、湿空气的含湿量d湿空气中的水蒸气密度与干空气密度之比称为湿空气的含湿量。
d=ρq/ρg=0.622P q /P g=0.622P q /(B-P q) (Kg/Kga)4、相对湿度ϕ湿空气的水蒸气压力与同温度下的饱和湿空气压力之比称为相对湿度;它表征湿空气中水蒸气接近饱和含量的程度。
ϕ=P q /P q,b×100%≈d/d b×100%5、湿空气的焓i空调工程中,空气压力变化很小,可近似于定压过程,因此可直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。
第三节湿空气的焓-湿图及应用一 h-d图的构成h-d图是以h为纵坐标,含湿量d为横坐标,在一定的大气压力P下绘制而成的,为使图面开阔,线条清晰起见,将两坐标轴间的夹角为135。
如图2-3所示。
不同大气压力下,有不同的h-d图,使用时应注意选用与当地大气压力相适应的h-d图。
图中除坐标轴外,还有温度t,相对湿度φ两组等值线、水蒸气分压力p q及表示空气状态变化过程的热湿比ε线。
图2-3 湿空气焓湿图二焓-湿图上的等参数线1.等含湿量线(d)它是一系列与纵坐标平行的直线,从纵轴为d=0的等含湿量线开始,d值自左向右逐渐增加。
2.等焓线()为了使图面清晰,等焓线为一系列与纵坐标成135。
夹角的平行线。
通过含量d=0及温度t=0℃交点的等焓线,比焓值h=0,向上等焓线为正值,向下等焓线为负值,自下而上比焓值逐渐增加。
3.等温线(t) 它是一系列自似平行而实际不平行的直线,t=0℃以上等温线为正值,以下的等温线为负值,且自下而上温度值逐渐增加。
4.等相对湿度线(φ) 它是一系列向上凸的曲线。
当d=0时φ=0%,即φ=0%的等相对湿度线与纵坐标轴重合。
自左至右,φ值随d 值增加而增加,φ=100%的等相对湿度线称为饱和曲线。
饱和曲线将h-d 图分为两部分:上部是未饱和空气,饱和曲线上各点是饱和空气,下部表示过饱和空气。
在过饱和区,水蒸气已凝结成雾状,故又称为“雾区”。
5.水蒸气分压力线(p q ) 根据d=622pqpb pq -的关系式,可以写出p q =d pbd +622。
当大气压力P b 为定值时, p q =ƒ(d),即水蒸气分压力p q 仅取决于含湿量d 。
因此可在d 轴上方设一水平线,在d 值上标出对应的p q 值。
6.热湿比线(ε) 在空调过程中,被处理空气常常由一个状态变为另一个状态,为了表示变化过程进行的方向与特性,在图上还标有热湿比(ε)线。
所谓.热湿比是指空气在变化过程中,其热量变化量与湿量变化量的比值。