湿空气的计算

第八章湿空气学习重点掌握湿空气、饱和湿空气、未饱和湿空气、露点、绝对湿度、相对湿度、比湿度等概念;掌握湿空气状态参数的意义及计算方法;掌握用解析法和图解法计算湿空气的热力过程的方法。8-1湿空气的一般概念湿空气—干空气和水蒸气的混合物。常温常压下，湿空气中水蒸气的分压力很低，可看作理想气体，因而湿空气可看作理想气体混合物。即未饱和湿空气—过热水蒸气＋干空气，如点A所示。保持T=const，↑mv→pv↑→(pv＝ps)→水蒸气达到饱和状态。即水蒸气的含量达到对应温度下的最大值。饱和湿空气—饱和水蒸气＋干空气，如点B所示。保持pv=const，↓T，当温度降至pv所对应的饱和温度时，水蒸气达到饱和状态，如C所示。如继续冷却，有露滴出现。露点温度（露点）—pv对应的饱和温度。记作ts或Ts。8-2绝对湿度、相对湿度和含湿量绝对湿度、相对湿度和含湿量均为描述湿空气中水蒸气含量的参数。绝对湿度—每立方米湿空气中含有的水蒸气的质量。按理想气体状态方程式，有TspvpsACB相对湿度说明了吸收水蒸气的能力。φ↓→吸收水蒸气的能力↑，当φ＝100%（饱和湿空气）→吸收水蒸气的能力为零。由理想气体状态方程，相对湿度可表示为相对湿度的测量：毛发湿度计干湿球温度计含湿量d—单位质量干空气的湿空气所含有的水蒸气的质量。单位g/kg(干空气)。即按理想气体状态方程，有即将Rg,a＝287.1J/(kg·K)及Rg,v＝461.5J/(kgK)代入上式，即有因,由得8-3湿空气的焓—含湿量图工程上还常用焓-含湿量图（h-d图）分析湿空气的状态变化及其水蒸气含量的变化。湿空气过程分析是按单位质量干空气所对应的湿空气进行计算。因此，湿空气的焓值为1kg干空气的焓与dg水蒸气的焓之和，即式中，h、ha、hv的单位为kJ/kg(干空气)；d的单位为g/kg(干空气)。若规定0℃时干空气的焓及饱和水的焓为零，则有将其代入焓的表达式可得焓-含湿量图上有下述图线①定含湿量线。为一组垂直线。②定焓线。一组与垂直线成135°角的直线。③定温线。当温度为定值时，焓h和含湿量d之间保存线性关系，故定温线为一组直线，但不同温度的定温线其斜率不同。④定相对湿度线。一组曲线。φ＝100％的曲线即为饱和曲线，100％的区域则为未饱和湿空气区。⑤含湿量与水蒸气分压力的换算关系线，即pv＝f(d)线。该线给出了pv与d的对应数值。附录中的焓-含湿量图是按湿空气压力等于0.1MPa的条件所绘制的，若用于分析湿空气压力范围为0.1±0.025MPa的湿空气性质，所得结果的误差小于2％。利用焓-含湿量图，可以确定湿空气的各种参数，也可以表示和分析湿空气的变化过程。8-4湿空气的热力过程湿空气热力过程的分析，主要讨论湿空气的状态变化，及其与外界的能量交换情况。一、加热过程加热过程一般在定压条件下完成。特征：湿空气T↑，d=const。过程线沿定含湿量线向温度升高的方向进行，过程中，h↑，φ↑。加热过程中，吸热量等于焓值的增加，即二、冷却及冷却去湿过程未饱和湿空气和饱和湿空气的冷却过程具有不同的特点。未饱和湿空气的冷却过程中，湿空气T↓，d=const。过程线沿定含湿量线向温度降低的方向进行，过程中，h↓，φ↑。如将湿空气继续冷却至3点，温度降至其露点温度，当湿空气温度降至其露点温度，达到饱和状态后再进一步冷却，就有水蒸气不断凝结析出，湿空气的含湿量随之降低，即饱和湿空气的冷却过程伴随着去湿作用，所以常被称为冷却去湿过程。在焓-含湿量图上，湿空气的冷却去湿过程沿着φ＝100％的相对湿度线含湿量减小的方向进行。过程中，湿空气T↓，h↓。如在冷却去湿过程中，含单位质量干空气的湿空气析出的水份为d3-d4。由热力学第一定律知，冷却去湿过程中，湿空气的焓降应等于冷却介质带走的热量与凝结水带走的能量之和，即式中：q为冷却介质带走的热量；hv为凝结水的比焓。三、绝热加湿过程在绝热的条件下，湿空气吸收水分，其含湿量增加的过程，称为湿空气的绝热加湿过程。绝热加湿过程中，单位质量干空气的湿空气吸收的水分为d2－d1，湿空气的焓增为水分带入的能量，即式中：hv为水的焓。因为水分带入湿空气中的能量0.001(d2－d1)hv与湿空气的焓h1、h2相比很小，可忽略不计，即.绝热加湿过程中，水分蒸发生成水蒸气需从空气中吸收汽化潜热，使得湿空气的温度降低，所以该过程也称为蒸发冷却过程。四、绝热混合过程将状态不同的湿空气气流混合，可得到满足温度及湿度要求的湿空气。气流绝热混合所得到的湿空气的状态，取决于混合前湿空气各气流的流量及状态。设混合前湿空气各气流的流量、含湿量及比焓分别为，，…，、d1，d2，…，dn和h1，h2，…，hn，而混合后湿空气的流量、含湿量及比焓为d及h，则根据质量守恒定律，有根据热力学第一定律，有根据混合前湿空气各气流的流量和状态，即可按以上三式确定绝热混合后湿空气的流量和状态。