湿空气的状态参数与焓湿图的应用

第二章湿空气的状态参数与焓湿图的应用在空调工程中，研究与改造的对象是空气环境，所使用的媒介物往往也是空气。

因而，首先需要对空气的物理性质有所了解。

在这一章里，讨论下述四个问题：（1）空气的组成和物理性质；（2）空气的状态参数；（3）焓湿图的绘制和应用；（4）几种典型的空气处理过程在焓湿图中的应用。

第一节湿空气的状态参数一、湿空气的组成在空调工程中，我们把空气看作是由干空气和水蒸气两部分所组成的混和物。

为什么要这样来划分呢？这是因为，在正常情况下，大气中干空气的组成比例基本上是不变的，如表2-1所示。

虽然在某些局部范围内，可能因为某些因素（如人的呼吸作用使氧气减少，二氧化碳的含量增加，或在生产过程中，产生了某些有害气体污染了空气），使空气的组成比例有所改变。

但这种改变可以认为对干空气的热工特性影响很小。

这样，在研究空气的物理性质时，可以把干空气作为一个整体来看待，以便分析讨论。

表2-1 空气的主要组成成分相对来说，湿空气中的水蒸气的数量很少，它来源于地球上的海洋、江河、湖泊表面水分的蒸发，各种生物的代谢过程，以及生产工艺过程。

在湿空气中，水蒸气所占的百分比是不固定的，常常随着海拔、地区、季节、气候、湿源等各种条件的变化而变化。

虽然湿空气中水蒸气的含量少，但它的变化对人们的影响却很大。

例如，在南方多雨地区，空气就比较潮湿，湿衣服就不容易干。

夏天，会感到身上的汗老不干，很不舒服。

而在北方的兰州，乌鲁木齐等地区，由于空气干燥，在同样的温度下，就要舒适的多。

空气中水蒸气的多少，除了对人们的日常生活有影响外，对工业生产也十分重要。

例如，在纺织车间，相对湿度小时，纱线变粗变脆，容易产生飞花和断头。

可是空气太潮湿也不行，纱线会粘结，不好加工。

因此，从空气调节的角度来说，空气的潮湿程度是我们十分关心的问题。

这也是把水蒸气专门划分出来的原因之一。

二、湿空气的状态参数湿空气的物理性质是由它的组成成分和所处的状态决定的。

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。

湿空气的焓湿图应用关键词湿空气的焓湿图应用空气状态参数焓湿图在空气调节中应用很广，现简单归纳起来有下列五个方面。

只能以抛砖引玉之作用，望读者能在应用时却一反三。

（一）确定空气的状态参数若已知空气状态参数（t、φ、i、d）中任意两个独立参数，即可确定空气的状态点和其他参数。

例，已知t=20 ℃, φ=55%,可确定状态点A，同时过A点可知i=40.6kj/kg.干，d=8.0g/kg.干,Pg=1300.7Pa（二）确定空气的露点温度（机械露点温度）在焓湿图上，A状态湿空气的露点温度即由A沿等d线向下与φ=100%线交点的温度；在空调，机械露点温度由A沿等d线向下与φ=90%~95%线交点的温度；与显然当A状态湿空气被冷却时（或与某冷表面接触时）只要湿空气大于或等于其露点温度（机械露点温度），则不会出现结露现象。

因此湿空气的露点温度也是判断是否结露的判据。

例，已知t=20 ℃, φ=60%，确定状态点A及其露点温度，由图得tl=12.8 ℃。

（三）利用干湿球温度确定空气状态例，已知t=35℃, ts=24℃,确定空气状态点A的其他参数。

确定状态点A后，过A求得φ=41%, i=72kj/kg.干，d=14.2g/kg干,Pg=2281.88Pa。

（四）确定两种不同状态的混合参数（重点）空气调节中通常有回风和新风，混合后送入蒸发器或表冷器进行处理，因此应确定混合后的状态参数。

根据混合前后质量守恒和能量守恒的原理，可以证明，若有两种不同状态的空气A与B，其质量发别为GA与GB，则可写出：ic=GAiA+GBiB/(GA+GB)，dc=GAdA+GBdB/(GA+GB)混合的的状态C在混合前两个状态占A和B的连线上，且参与混合的两种空气的质量比GA/GB与C占分割两状态线线的线段长度AC和CB成反比，即GA/GB=CB/AC。

这表明混合后状态点Ｃ的位置位于按近空气质量较大的一端。

例；已知GA=2000kg/h，tA=20°c ，φA=60%,GB=500kg/h，tB=35°c ，φB=80%,求混合后空气状态（B=101325Pa）1、根据t、φ作出状态点A、B，并以直线相连，2、混合点C在直线上的位置符合：CB/AC=GA/GB=2000/500=4/13、将AB线段分成五等分，则C点应在接近接近A状态的一等分处。