濕空氣的物理性質(zhì)及焓濕圖詳解PPT

補充章節(jié)節(jié)1－濕空氣氣的物理理性質(zhì)及及焓濕圖圖建筑工程程學(xué)院市市政工程程系10/27/20221主要講述述濕空氣氣的物理性質(zhì)質(zhì)、焓濕圖及其應(yīng)用。一、本章章的主要要內(nèi)容濕空氣的的物理性性質(zhì)及焓焓濕圖二、教學(xué)基本本要求了解濕空空氣的組組成；掌握濕空空氣的基基本狀態(tài)態(tài)參數(shù)；；掌握濕空空氣的焓焓濕圖及及其應(yīng)用用；濕球溫度度和露點點溫度在在焓濕圖圖上的表表示。10/27/202221、1濕空氣的的物理性性質(zhì)10/27/20223本節(jié)的主主要內(nèi)容容1、1濕空氣的的物理性性質(zhì)濕空氣的的組成濕空氣的的基本狀狀態(tài)參數(shù)數(shù)壓力密度相對濕度度含濕量比焓10/27/202241、濕空氣氣的定義義濕空氣即即為通常常所說的的“空氣氣”或““大氣””，是空空氣環(huán)境境的主體體及空氣調(diào)節(jié)節(jié)的對象象。2、濕空氣氣的組成成1、1濕空氣的的物理性性質(zhì)一、濕空空氣的組組成干空氣水蒸氣N2O2其它微量量氣體成分較為為穩(wěn)定，，可近似似看作理想氣體體。含量較少少，但其其變化對對濕空氣氣的干燥及潮潮濕程度度產(chǎn)生重要要影響，，是空調(diào)調(diào)中的重要調(diào)節(jié)節(jié)對象，也可近近似看看作理想氣體體。10/27/20225二、濕空氣的的基本狀狀態(tài)參數(shù)數(shù)濕空氣的的基本狀狀態(tài)參數(shù)數(shù)是表征濕空空氣性質(zhì)質(zhì)的物理理量，主要包包括：1、壓力B濕空氣的的壓力即即是所謂謂的大氣壓力力，等于干空氣的的分壓力力與水蒸氣的的分壓力力之和，即即：B=Pg+PqPgV=MgRgT，PqV=MqRqT1、1濕空氣的的物理性性質(zhì)式中Pg、Pq—分別為濕濕空氣、、干空氣氣、水蒸蒸氣壓力力，Pa；Mg、Mq—分別為干干空氣及及水蒸氣氣的質(zhì)量量，Kg；Rg、Rq—分別為干干空氣及及水蒸氣氣的氣體體常數(shù)，，Rg=287J/Kg·K；Rq=461J/Kg·K10/27/20226注：大氣壓力力隨海拔高高度的升升高而降降低，我國各各主要城城市冬、、夏季的的大氣壓壓力值可可從《采暖通風(fēng)風(fēng)與空空氣調(diào)節(jié)節(jié)設(shè)計規(guī)規(guī)范》中查得。。水蒸氣分分壓力對對空氣性性質(zhì)的影影響水蒸氣分分壓力的的大小，，反映了了濕空氣氣中水蒸蒸氣含量量的多少少。水蒸蒸氣含量量越多，，其分壓壓力也越越大；在一定溫溫度條件件下，一一定量的的空氣中中能夠容納納水蒸氣氣的數(shù)量量是有限限度的。濕空氣氣的溫度度越高，，它允許許的最大大水蒸氣氣含量也也越大。。當(dāng)空氣氣中水蒸蒸氣的含含量超過過最大允允許值時時Pqb(t)，多余的的水蒸氣氣會以水珠形式析出出，這就就是結(jié)露現(xiàn)象，此此時水蒸蒸氣達到到飽和狀狀態(tài)，所所對應(yīng)的的濕空氣氣稱為飽和濕空空氣。由此可知知，未飽飽和空氣氣中，水水蒸氣含含量沒有有達到最最大允許許值，它它還具有有吸收水蒸蒸氣的能力。。我們周周圍的大大氣通常都是是未飽和和空氣。1、1濕空氣的的物理性性質(zhì)10/27/202272、溫度t濕空氣的的溫度是是表示空氣冷熱熱程度的標(biāo)尺。。濕空氣中中干空氣氣的溫度度與水蒸蒸氣的溫溫度相等等；濕空氣溫溫度的高高低對人人體的舒舒適感和和某些生生產(chǎn)過程程的影響響較大，，因此溫溫度是衡衡量空氣環(huán)境境對人和生生產(chǎn)是否否合適的的一個非非常重要要的參數(shù)數(shù)。在空調(diào)中中，通常常采用攝攝氏溫度度t，有時也也用絕對對溫度T，兩者的的關(guān)系是是T=273.15+t≈273+t1、1濕空氣的的物理性性質(zhì)10/27/202281、1濕空氣的的物理性性質(zhì)3、密度ρs濕空氣的的密度等等于干空氣的的密度與水蒸氣的的密度之和，即即：ρs=ρg+ρq根據(jù)理想想氣體狀狀態(tài)方程程，則有有：ρs=0.00384B/T-0.00134Pq/T實際計算算中，在在標(biāo)況下，可近近似取ρ=1.2Kg/m310/27/202291、1濕空氣氣的物物理性性質(zhì)4、含濕濕量d基本定定義：：指1Kg干空氣氣所含含有的的水蒸蒸氣質(zhì)質(zhì)量，，單位位為Kg/Kg·干空氣氣或g/Kg··干空氣氣。即：d=mq/mg式中mq、mg—分別為為水蒸蒸氣和和干空空氣的的質(zhì)量量，Kg。含濕量量可以以確切切地表表示空氣中中實際際含有有的水水蒸氣氣量的的多少少。空調(diào)中中常用用含濕濕量的的變化化來表表示空空氣被加濕濕或減減濕的的程度度。10/27/2022101、1濕空氣氣的物物理性性質(zhì)含濕量量與水水蒸氣氣分壓壓的關(guān)關(guān)系將理想想氣狀狀態(tài)方方程：：PgV=MgRgT，PqV=MqRqT代入含濕量量定義義式：可知：在一一定的的大氣氣壓力力B下，d僅與Pq有關(guān)，，Pq越大，，d越大。。問題與討論10/27/2022111、1濕空氣氣的物物理性性質(zhì)5、相對對濕度度Φ基本定定義：：指空空氣中中的水蒸氣氣分壓壓力與同溫度度下飽飽和水水蒸氣氣分壓壓力之比。。即：Φ=Pq/Pqb。Φ表示空氣接接近飽飽和的的程度度。Φ值小，，說明明空氣氣干燥燥，遠遠離飽飽和狀狀態(tài)，，吸收收水蒸蒸氣的的能力力強；；Φ值大，，則說說明空空氣潮潮濕，，接近近飽和和狀態(tài)態(tài)，吸吸收水水蒸氣氣的能能力弱弱。Φ=100%為飽和和空氣氣，Φ=0則為干干空氣氣。物理意意義10/27/2022121、1濕空氣氣的物物理性性質(zhì)相對濕濕度可可近似似用濕濕空氣氣的含含濕量量與同同溫度度下飽飽和含含濕量量之比比來表表示，，即：：Φ≈d/db相對濕濕度是是空調(diào)調(diào)中的的一個個重要要參數(shù)數(shù)，相相對濕濕度的的大小小對人人體的的舒適適和健健康、、工業(yè)業(yè)產(chǎn)品品的質(zhì)質(zhì)量都都會產(chǎn)產(chǎn)生較較大的的影響響。10/27/2022131、1濕空氣氣的物物理性性質(zhì)6、比焓焓h基本定定義：：指1Kg干空氣氣的比比焓和和d/1000Kg水蒸氣氣的比比焓的的總和和，單單位KJ/Kg干空氣氣，取取0℃時空氣氣的焓焓值為為零，，則：h=1.005t+(2501+1.86t)d/1000比焓是是空調(diào)調(diào)中的的一個個重要要參數(shù)數(shù)，用用來計計算在在定壓條條件下下對濕空空氣加熱或或冷卻卻時吸吸收或或放出出的熱熱量。意義影響因因數(shù)濕空氣氣的比比焓不不是溫度t的單值值函數(shù)數(shù)，而取取決于于溫度和含濕量量兩個因因素。。溫度度升高高，焓焓值可可以增增加，，也可可以減減少，，取決決于含含濕量量的變變化情情況。。10/27/2022141.2濕空氣氣的焓焓濕圖圖10/27/2022151、2濕空氣氣的含含濕圖圖本節(jié)的的主要要內(nèi)容容含濕圖圖的組組成濕球溫溫度與與露點點溫度度含濕圖圖的應(yīng)應(yīng)用10/27/2022161、2濕空氣氣的含含濕圖圖一、焓焓濕圖圖的組組成以比焓焓h—縱坐標(biāo)標(biāo)，以以含濕濕量d—橫坐標(biāo)標(biāo)，表表示大大氣壓壓力B一定時時濕空空氣各各個參參數(shù)之之間的的關(guān)系系。包包含五五種線線群：：等焓線(為使圖線不不過密，兩兩坐標(biāo)軸間間夾角為135℃)等溫線(干球溫度線線)等相對濕度度線Φ水蒸氣分壓壓力線Pq熱濕比線作用：1.確定濕空氣氣的狀態(tài)參數(shù)；2.表示濕空氣氣的狀態(tài)變化過過程。10/27/202217濕空氣焓濕圖等焓線等相對濕度線等干球溫度線等濕度線(水蒸氣分壓力線)熱濕比1、2濕空氣的含含濕圖10/27/2022181、2濕空氣的含含濕圖電子含濕圖圖10/27/2022191、2濕空氣的含含濕圖獨立狀態(tài)參參數(shù)能夠在h-d圖上確定濕濕空氣狀態(tài)態(tài)的參數(shù)。。在B一定的條件件下，在h,d,t,Φ中，已知任意兩個參參數(shù)，則濕空氣氣狀態(tài)就確確定了，亦亦即在h-d圖上有一確確定的點，，其余參數(shù)數(shù)均可由此此點查出，，因此，將將這些參數(shù)數(shù)稱為獨立立參數(shù)。但d與Pq不能確定一一個空氣狀狀態(tài)點，故故d與Pq只能有一個個作為獨立立參數(shù)。?注意：濕濕空氣狀狀態(tài)的參數(shù)數(shù)也可由計算程序計計算。10/27/2022201、2濕空氣的含含濕圖熱濕比ε又稱為角系數(shù)，為濕空氣氣的焓變化化與含濕量量變化之比比，即：ε=△h/△d=Q/W若在h-d圖上有1、2兩狀態(tài)點，，則由1至2的熱濕比為為ε=（h2-h1）/(d2-d1)ε的大小及正負表示了濕空空氣狀態(tài)變變化過程的的方向和特特征。10/27/202221熱濕比線的的應(yīng)用1、2濕空氣的含含濕圖在h-d圖的右下方方有以任意意點為中心心畫出的不不同數(shù)值的的ε線。實際應(yīng)用時時，利用推平行線的的方法，通過已知知初狀態(tài)點點，作一條條平行于給給定ε值的線，就就可畫出該該空氣狀態(tài)態(tài)變化的過過程線。若已知終了狀狀態(tài)的任一一參數(shù)值，就可在h-d圖上確定其其終了狀態(tài)態(tài)點。h11d1h2d210/27/202222二、露點溫度及及濕球溫度度1、2濕空氣的含含濕圖1、露點溫度度tl是濕空氣的的一個重要要狀態(tài)參數(shù)數(shù)。定義某狀態(tài)下的的未飽和空空氣，在含濕量不不變的情況況下將其冷卻到到飽和狀態(tài)態(tài)（Φ=100%）時所對應(yīng)應(yīng)的溫度，，稱為該狀狀態(tài)空氣的的露點溫度度。在h-d圖上的確定定方法tlΦ=100%A10/27/2022231、2濕空氣的含含濕圖結(jié)露現(xiàn)象若將某表面面溫度降低低到周圍空空氣的露點點溫度以下下，周圍空空氣與該表表面接觸時時，就將從從未飽和空空氣變?yōu)轱栵柡涂諝猓?，進而又達達到過飽和和狀態(tài)，于于是空氣中中的一部分分水蒸氣將將會在冷表表面上凝結(jié)結(jié)成水珠，，這就是所所謂的結(jié)露露現(xiàn)象。結(jié)露在空調(diào)調(diào)中的應(yīng)用用在空調(diào)技術(shù)術(shù)中，利用用結(jié)露這一一現(xiàn)象，使使被處理的的空氣流過過低于其露點點溫度的表表面冷卻器器，或用低于于其露點溫溫度的冷水去噴淋淋被處理空氣氣，從而可可獲得使被被處理空氣氣冷卻減濕的處理效果果。10/27/2022242、濕球溫度ts是濕空氣的的一個狀態(tài)態(tài)參數(shù)，通通常用干濕濕球溫度計計測量。干濕球溫度度計如圖所示：：由兩支完完全相同的的水銀（或或酒精）溫溫度計組成成。其中一一支溫度計計的溫包上上包有脫脂脂細紗布，，紗布的末末端浸入盛盛水容器中中。這支溫溫度計稱為為濕球溫度計計，它所測得得的飽和空氣溫溫度就是濕濕球溫度。另一支為為干球溫度度計，所測測得的溫度度為干球溫度（大氣溫度度或空氣溫溫度）。1、2濕空氣的含含濕圖10/27/202225濕球溫度計的的讀數(shù)，既是是濕紗布上水水的讀數(shù)，也也是緊貼濕紗紗布的飽和空空氣層的讀數(shù)數(shù)。在一定的空氣氣狀態(tài)下，干干濕球溫度差差值反映空氣氣相對濕度大大小。當(dāng)用干濕球溫溫度計測量空空氣的溫度時時，由于濕球球溫包上水分分蒸發(fā)吸收熱熱量的結(jié)果，，使得濕球表表面空氣層的的溫度下降，，因而濕球溫溫度計的讀數(shù)數(shù)一般總是低于于干球溫度計的的讀數(shù)，這兩兩者之差即為為干濕球溫度差差。干濕球溫度差差它的大小與與被測空氣的的相對濕度有有關(guān)，空氣越越干燥（Φ值越小），紗紗布上的水分分蒸發(fā)越快，，需要吸收的的熱量越多，，濕球溫度下下降越多，干干濕球溫差越越大；反之，，干濕球溫差差越小。1、2濕空氣的含濕濕圖10/27/202226干濕球溫度在在h-d圖上的表示當(dāng)濕球紗布的的水溫達到空空氣的濕球溫溫度時，濕球球表面的飽和和空氣層與周周圍空氣之間間的總換熱量量為零，因此此可認(rèn)為周圍圍空氣由不飽和狀態(tài)變?yōu)闈袂虮砻婷娴娘柡涂諝鈿鉅顟B(tài)這一變變化過程，可可近似認(rèn)為是是等焓過程。Ahts濕球溫度與露露點溫度誰高高？t11、2濕空氣的含濕濕圖10/27/2022271、2濕空氣的含濕濕圖例1：已知空氣干干球溫度t=25℃，濕球溫度ts=17℃，大氣壓力B=101325Pa，試在h-d圖上確定該空空氣的狀態(tài)點點。t＝25ts＝17hΦ=100%A10/27/2022281、2濕空氣的含濕濕圖例2：已知空氣干干球溫度t=25℃，相對濕度Φ=50%，大氣壓力B=101325Pa，試在h-d圖上確定該空空氣的濕球溫溫度。Φ=100%Φ=50%t=25℃tsh10/27/2022291、2濕空氣的含濕濕圖三、含濕圖的應(yīng)用用1、確定濕空氣氣的狀態(tài)參數(shù)數(shù)在給定大氣壓壓力B時，只要知道道濕空氣的任任意兩個獨立立狀態(tài)參數(shù)，，就可在焓濕濕圖上確定該該空氣的其余余狀態(tài)參數(shù)。。例：已知B=101325Pa，t=22℃，Φ=65%，試在h-d圖上確定該空空氣的其它狀狀態(tài)參數(shù)。PqAdAΦ=65%Φ=100%t=22℃1htst110/27/2022301、2濕空氣的含濕濕圖2、表示濕空氣氣狀態(tài)的變化化過程空調(diào)系統(tǒng)典型型濕空氣處理理過程冷凍水回冷凍水供回風(fēng)10/27/2022311、2濕空氣的含濕濕圖空調(diào)系統(tǒng)典型型濕空氣狀態(tài)態(tài)的變化過程程(1)濕空氣的加熱過程（空氣加熱器器）利用熱水、蒸蒸汽、燃氣、、電阻絲、電電熱管等熱源源，通過熱表表面加熱濕空空氣，空氣不與熱媒媒直接接觸，因此，處理理過程中空氣氣中的含濕量不變，而溫度會升高。該過程A→B,其ε=+∞Φ=100%AB10/27/2022321、2濕空空氣氣的的含含濕濕圖圖利用用冷冷水水或或其其他他冷冷媒媒通通過過冷冷表表面面冷冷卻卻濕濕空空氣氣，，當(dāng)當(dāng)冷冷表表面面溫溫度度低于于濕濕空空氣氣的的干干球球溫溫度度而而又又高高于于其其露露點點溫溫度度時，，即即發(fā)發(fā)生生這這一一過過程程。。該該過過程程中中含濕濕量量不不變變，溫度度降降低低，在在h-d圖上上可可表表示示為為A→C，其其ε=-∞∞(2)濕空空氣氣的的干式式冷冷卻卻過過程程（空空氣氣冷冷卻卻器器））Φ=100%CA10/27/202233使空空氣氣和和低低于于其其露露點點溫溫度度的的表表面面接接觸觸時時，，則則部部分分水水蒸蒸氣氣將將會會在在冷冷表表面面凝結(jié)結(jié)，達達到到冷冷卻卻減減濕濕的的目目的的（（即即冷卻卻干干燥燥）該該過過程程為為在在h-d圖上上可可表表示示為為A→G。(3)濕空空氣氣的的減濕濕冷冷卻卻過過程程（空空氣氣冷冷卻卻器器））1、2濕空空氣氣的的含含濕濕圖圖Φ=100%GA10/27/2022341、2濕空空氣氣的的含含濕濕圖圖(4)濕空空氣氣的的等焓焓加加濕濕過程程(絕熱熱加加濕濕)利用用循循環(huán)環(huán)水水噴噴淋淋空空氣氣時時，，空空氣氣與與水水長長時時間間接接觸觸，，水水及及其其表表面面的的飽飽和和空空氣氣層層的的溫溫度度即即等等于于該該濕濕空空氣氣的的濕濕球球溫溫度度。。該過過程程為為A→E，其其ε=0Φ=100%EA10/27/2022351、2濕空空氣氣的的含含濕濕圖圖1、2濕空空氣氣的的含含濕濕圖圖(5)濕空空氣氣的的等焓焓減減濕濕過程程利用用固體體吸吸濕濕劑劑（硅硅膠膠、、分分子子篩篩、、氯氯化化鈣鈣等等））處處理理空空氣氣時時，，空空氣氣中中的的水水蒸蒸氣氣被被吸吸濕濕劑劑吸吸附附，，含含濕濕量量降降低低，，吸吸附附時時放放出出的的凝凝聚聚熱熱又又重重新新返返回回空空氣氣中中，，故故吸吸附附前前后后可可近近似似認(rèn)認(rèn)為為空空氣氣的的焓值值不不變變。該該過過程程為為A→D，其ε=0Φ=100%DA10/27/2022361、2濕空氣氣的含含濕圖圖1、2濕空氣氣的含含濕圖圖(6)濕空氣氣的等溫加加濕過程(噴蒸氣氣處理理過程程)利用干干式蒸蒸氣加加濕器器或電加濕濕器，將水水蒸氣氣直接接噴入入被處處理的的空氣氣中，，達到到對空空氣加加濕的的效果果。該該過程程的熱熱濕比比值等等于水水蒸氣氣的焓焓值，，大致致與等等溫線線平行行，可可近似似認(rèn)為為，該該過程程為等溫加加濕過過程。該該過程程為A→F。Φ=100%FA10/27/2022371、2濕空氣氣的含含濕圖圖10/27/2022381、2濕空氣氣的含含濕圖圖3、濕空空氣的的混合合過程程空調(diào)工工程中中，為為了節(jié)省冷冷量（（或熱熱量）），通常采采用部部分室室內(nèi)空空氣（（回風(fēng)風(fēng)）與與一定定數(shù)量量的室室外新新鮮空空氣（（新風(fēng)風(fēng)）混混合，，再進進行一一定的的空氣氣處理理后送送入被被空調(diào)調(diào)房間間，這這就需需要確確定新新風(fēng)與與回風(fēng)風(fēng)（兩兩種不不同狀狀態(tài)的的空氣氣）混混合后后空氣氣的狀狀態(tài)參參數(shù)。。兩種不不同狀狀態(tài)的的空氣氣混合合后的的狀態(tài)態(tài)參數(shù)數(shù)可以以通過過計算法法確定定，也可可在h-d圖上用用作圖圖法確定。。設(shè)有兩兩種狀狀態(tài)不不同的的空氣氣A與B，其干空氣氣質(zhì)量分別別為MA和MB，絕熱混合后其狀態(tài)用用C表示。10/27/2022391、2濕空氣的含含濕圖計算法:1、求混合后后的狀態(tài)點點C據(jù)質(zhì)量守恒恒原理有：：MA+MB=MC據(jù)熱量平衡衡有：MAhA+MBhB=(MA+MB)hC…………(1)據(jù)濕量平衡衡有：MAdA+MBdB=(MA+MB)dC…………(2)由（1）（2）式分別可可得：hC=(MAhA+MBhB)/(MA+MB)dC=(MAdA+MBdB)/(MA+MB)由hc及dC可在h-d圖上確定定混合后后的狀態(tài)態(tài)點C10/27/2022401、2濕空氣的的含濕圖圖作圖法：：2、混合前前后狀態(tài)態(tài)點的關(guān)關(guān)系由(1)式得MA(hA-hC)=MB(hC-hB)MA/MB=(hC-hB)/(hA-hC)由(2)式得MA(dA-dC)=MB(dC-dB)MA/MB=(dC-dB)/(dA-dC)故有：(hC-hB)/(hA-hC)=(dC-dB)/(dA-dC)=MA/MB說明：在在h－d圖上，表表示線段段BC與線段AC斜率相同同，且C為公共點點，即：：點A、B、C在同一直直