湿空气的物理性质与焓湿图

1湿空气的物理性质和h-d图的应用2020/3/232湿空气的概念湿空气的基本状态参数湿空气的焓湿图湿球温度及露点温度焓湿图的应用本节主要内容31.湿空气的概念•什么是湿空气?–大气＝干空气＋水蒸气•常温常压下湿空气可看作是理想气体:–水蒸气是过热状态，分子无体积，分子间无内聚力:(P10MPa)PV=RT•大气压随海拔高度变化–海平面：B=101325Pa=1.01325Bar，–饱和水蒸气分压力一般为1000-2000Pa4•大气由一定量的干空气和一定量的水蒸气混合而成，我们称其为湿空气。注意空气环境内的空气成分和人们平时说的“空气”，实际是干空气加水蒸气，即湿空气。1.湿空气的概念返回5压力密度含湿量相对湿度焓由于空气和水蒸汽所组成的湿空气也应遵循理想气体的变化规律基本参数TmRPVg或TRPvg2.湿空气的基本状态参数返回Rg=287J／(kg·K)Rq＝46lJ／(kg·K)6由道尔顿分压定律1niipp湿空气的总压力为PqgPPP或qgPPB水蒸汽分压力大小直接反映了水蒸汽含量的多少从气体分子运动论的观点来看压力返回7湿空气的密度＝干空气密度+水蒸气密度0.003480.00134gqqgqgqPPPBRTRTTT密度：单位容积的湿空气所具有的质量返回密度8gqmmd由Vg=Vq=VTg=Tq=T，以及Rg=287J／(kg·K)Rq＝46lJ／(kg·K)gqgqgqqgpppppRpRd622.0461287当大气压力B一定时，水汽分压力只取决于含湿量dqP返回含湿量：含有1kg干空气中的湿空气所带有的水蒸气的质量含湿量9湿空气的水蒸汽压力与同温度下饱和湿空气的水蒸气压力之比，表明湿空气的饱和程度%100.bqqPP空气温度与饱和水蒸汽压力及饱和含湿量的关系如下表2.1：相对湿度10湿空气的相对湿度与含湿量之间的关系可导出：qqpBpd622.0%100)()(.bqqbPBPBdd返回%100.bqqPPbqbqPBPd..622.0bqbqbPBPd..622.0(1)(2)(1)(2)11（1+d）千克湿空气的焓为或干空气的焓+水蒸汽的焓焓)84.12500(01.1)2500(..tdtdtCtCigpgphtCigpg.hgtCtCigpqpq..2500hqdtdi2500)84.101.1(h12•干空气的定压比热:Cp,g=1.01kJ/(kg·℃)•水蒸汽的定压比热:Cp,q=1.84kJ/(kg·℃)•式中2500为t=0℃时水蒸汽的汽化潜热返回例题焓13例题1、已知大气压力为101325Pa，温度t=20°C。（1)求干空气的密度；（2）求相对湿度为90%时的湿空气密度。14解答：（1）、已知干空气的气体常数R=287J/(kg·K),此时干空气压力即为大气压力B，所以31013250.003480.003481.204/287293gBBkgmTT15（2）、由表2.1查，20°C的水蒸汽饱和压力为Pq.b=2331Pa。则由%100.bqqPP3/195.129323319.000134.0293101325003484.0mkgTPTBqqg00134.0003484.0162、试求例一（2）中空气的含湿量及焓值17由：)84.12500(01.1)2500(..tdtdtCtCigpgp或dtdi2500)84.101.1(焓返回bqbqPBPd..622.0解答：含湿量183.湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图是在不同的大气压力B下，纵坐标是其焓值，横坐标是含湿量值。19qP（10Pa）d0102030500030002000100006000-2000等焓线等湿线等干球温线等相对湿度线3.湿空气的焓湿图20热湿比：湿空气的焓变化与含湿量变化之比（kJ/kg）3.湿空气的焓湿图di△h21一般的，若在h-d图上有A、B两状态点则由A至B的热湿比，则为：1000ABABiiddAdBd3.湿空气的焓湿图hAhBhA-hB22例题：已知大气压B=101325Pa，湿空气的初参数tA=20°C，φA=60%，当加入10000KJ/s的热量和0.2kg/s湿量后，温度tB=28°C，求湿空气的终状态返回23•湿球温度(Wetbulbtemperature)：在定压绝热条件下，空气与水直接接触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度，也称热力学湿球温度。•即近似等焓变化4.湿球温度及露点温度24简言之，露点温度就是当湿空气下降到一定温度，有凝结水出现时的温度。4.湿球温度及露点温度露点温度(dewpointtemperature)：湿空气冷却到相对湿度φ=100%时的温度。25空气的湿球温度和露点温度4.湿球温度及露点温度返回265.焓湿图的应用•湿空气的焓湿图不仅能表示其状态和各状态参数，同时还能表示湿空气状态的变化过程，并能方便地求得两种或多种湿空气的混合状态。湿空气的加热过程湿空气状态变化过程等焓减湿过程等焓加湿过程湿空气的冷却过程27变化过程的特征表湿空气的加热过程湿空气的冷却过程等焓减湿过程等焓加湿过程ABABACCEAEADD等温加湿过程AF冷却除湿过程AG多变过程FGⅠⅡⅢⅣ28象限热湿比状态参数变化趋势过程特征hdtⅠε0＋＋±增焓增湿Ⅱε0＋－＋增焓，减湿，升温Ⅲε0－－±减焓，减湿Ⅳε0－＋－减焓，增湿，降温h-d图中不同象限内湿空气状态变化过程的特征29典型的湿空气处理过程几种典型的空气处理过程301、等湿加热过程（A-B）：电加热器或热水（蒸汽）加热器来处理空气2、等湿冷却过程A-C：用表面冷却器或蒸发器冷却空气3、冷却减湿过程A-G：用表面冷却器或蒸发器冷却空气（表冷器表面温度低于处理的空气露点温度）314、等温加湿过程A-F：通过向空气中喷水蒸气或与空气温度相同的水而实现5、等焓加湿过程A-E：采用喷水室喷循环水对空气进行加湿处理6、等焓减湿过程A-D：用固体吸湿剂（硅胶或氯化钙）处理空气32两种或多种状态湿空气的混合1、混合原理湿平衡:热平衡:CABCCABCBAddddiiiiGGhC-hBhA-hCGAhA+GBhB=(GA+GB)hCGAdA+GBdB=(GA+GB)dC33两种状态的空气混合规律在i-d图的表示ACBCdAhAdBhBhCdCBA34例题：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）35例题：某空调系统采用新风和部分室内回风混合处理后送入空调房间，已知大气压力B=101325Pa，回风量Ga=10000kg/h,回风温度ta=20℃，φ=60%。新风量Gb=2500kg/h，新风温度tb=35℃，φ=80%。试确定空气的混合状态点C点。36中、俄使用的i-d图RH=100%RH=40%RH=60%RH=80%RH=20%0102050403060-10C500060001000200030004000-2037西欧、美、日等国使用的焓湿图0.0300.0280.0260.0240.0220.0200.0180.0160.0140.0120.0100.0080.0060.0040.0020.000-1001020304050H=20Btu/lbH=30Btu/lbH=40Btu/lbH=50Btu/lbRH=40%RH=60%RH=80%RH=20%RH=100%d(kg/kg)38练习思考题1、已知湿空气的一个状态参数（比如温度），能不能确定其他参数？2、焓湿图有几条主要参数线？分别表示哪一个物理量？试绘出简单的焓湿图。3、热湿比有什么物理意义？为什么说在焓湿图的工程应用中热湿比起到至关重要的作用?39练习思考题4、分别简述工程上怎样实现等焓过程、等温过程和等湿过程的空气处理。5、冷水温度为10℃的自来水管通过空气温度为20℃的空调房间，请问室内相对湿度是多少时管壁结露？6、在1000kg的空气（20℃，60%）中加入1000kJ的热量和2kg的水汽，试求空气的终状态。40