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
主要组成成分 分子量 体积百分比（﹪）
氮
氧
氩
二氧化碳 28.016
32.000
39.944
44.010 78.084
20.946
0.934
0.033
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。
1 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
2 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＝Pg＋Pq (Pa)
2、湿空气的密度
＝g＋q＝Pg/RT＋Pq /RT
＝0.003484B/T-0.00134Pq /T
一般取 =1.2Kg/m3
3、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＝q/g=0.622Pq /Pg=0.622Pq /(B-Pq) (Kg/Kga)
4、相对湿度
第二章 理想气体的性质
2-1 已知氮气的摩尔质量 M=28.1×10-3kg/mol，求(1) N2 的气体常数 Rg；
(2)标准状态下 N2 的比体积 v0 和密度ρ0；(3)标准状态 1 米3 N2的质量 m0 ；(4)p=0.1MPa，t=500℃时 N2 的比体积 v 和密度ρ ；(5)上述状态下的摩尔体积 Vm 。
解：(1)通用气体常数 R=8.3145J/(mol·K)，由附表查得 MN2 =28.01×10-3kg/mol。
RgN2 = R/ M＝8.3145J/(mol·K)/ 28.01×10-3kg/mol=0.297 kJ/(kg·K)
(2)1mol 氮气标准状态时体积为 VmN2=Mv N2 =22.4×10-3 m 3 /mol
v N2 = Vm N2/ M＝22.4×10-3m3/mol/28.01×10-3kg/mol=0.8m 3 /kg
(标准状态)
ρN2 =1/ vN2＝1/0.8m3 / kg=1.25kg/m 3(标准状态)
(3)标准状态下 1 米 3 气体的质量即为密度 ρ ，等于 1.25kg。
(4)由理想气体状态方程式 pv=RgT，可得
v= RgT/ p=297J/(kg·K)×(500 + 273)K/0.1×106Pa= 2.296m3/kg
ρ =1/ v=1/2.296m3 / kg= 0.4356kg/m3
(5)V m =Mv=28.01×10-3 kg/mol × 2.296m3/kg=64.29×10-3 m 3 /mol
2-2 压力表测得储气罐中丙烷 C3H8 的压力为 4.4MPa, 丙烷的温度为 120℃，问这时比体积多大？若要储气罐存 1000kg 这种状态的丙烷，问储气罐的体积需多大？
解：由附表查得MC3H8 =44.09×10-3kg/mol
Rg,C3H8 =R/ MC3H8=8.3145J/(mol·K)/ 44.09×10?3kg/mol=189J/(kg·K)
什么是湿空气
什么是湿空气
大气中的空气总含有水蒸气，通常称为湿空气。在许多工程实际中都要利用
湿空气，它所含的水蒸气量虽不多，却显得特别重要。由于水蒸气的性质不同
于气体，而有其本身的特殊性，因此本章专题讨论湿空气的基本知识。空气与
水蒸气的混合物—湿空气江河中的水会汽化，湿衣服在大气中会晾干，所以通
常大气中的空气总含有水蒸气。含有水蒸气的空气称为湿空气，不含有水蒸气
的空气称为干空气因此，湿空气是干空气和水蒸气的混合物。物料的干燥，空
气温度、湿度的调节，循环水的冷却等都与空气中所含水蒸气的状态和数量有
密切关系。一般情况所采用的湿空气都处于常压，其中所含水蒸气的分压力很
低（通常不过几百帕），而湿空气可作为理想气体来处理。对湿空气的分析，
一般也用类似于理想气体混合物的分析方法但不尽相同，因理想气体混合物的
各组成成分总是保持不变，而湿空气中水蒸气的含量随着温度的变化一般也在
改变，且水蒸气的压力状态，由其分压力和温度来确定，即水蒸气有其特殊的
物性。若湿空气（大气）的压力与温度分别为 Pb 及 t，则湿空气中水蒸气的温
度也应是 t。对应与温度 t，水的饱和压力为 Ps。例如室温为 30 度时，水的饱
和压力为 Ps 为佳 0。042417E5Pa。如湿空气中水蒸气的压力 Pv 等于此饱和压
力 Ps，该水蒸气就处于饱和状态，如图案 14-1 中点 A。此时的湿空气，即干
空气和饱和水蒸气组成的混合气体就称为饱和湿空气。饱和湿空气中的水蒸气
的含量已达到最大限度除非提高温度，否则饱和湿空气中水蒸气的含量不会再
增加。如再增加水分，水蒸气将凝结成水滴而从湿空气中析出。实际上，除了
接近水面而且不流动的特殊情况外，大气中水蒸气的分压力一般总是小于相应
温度下的饱和压力，即 PvPs=f（t），如图中点 B。换言之，日常接触的湿空气
