空调工程单元2湿空气的焓湿学基础.ppt

通风空调,TONG FENG KONG TIAO,单元2 湿空气的焓湿学基础,,目 录,湿空气的组成和状态参数,湿空气的焓湿图,湿空气状态参数的计算方法,2.1,2.2,2.3,其他类型焓湿图,2.4,,2.1 湿空气的组成和状态参数,大气：环绕地球周围的空气。大气中含有多 种气体、水蒸汽和污染物质。 干空气：从大气中除去全部水蒸汽和污染 物，所剩下的即干空气。由氮(70%)、氧 (20%)、氩、二氧化碳、氖和其他一些微量 气体组成。 湿空气：干空气和水蒸汽的混合气体。湿空 气中水蒸气含量很少，主要来自于海洋、江 河、湖泊表面的水分蒸发，各种生物的生理 过程及工艺生产过程。 湿空气中干空气的含量比较稳定，水蒸汽的 含量很少，而且也不稳定，常常随着气候、 季节、湿源等各种因素影响。水蒸汽的含量 虽少，但其变化会引起湿空气干、湿程度的 改变，进而对人体感觉、产品质量、工艺过 程和设备维修等有直接影响。,2.1.1 湿空气的组成和物理性质,,湿空气的状态参数：压力、温度、比容、密度、含湿量、相 对湿度、焓。 大气压力 地球表面的空气层在单位面积上形成的压力，它的单位以帕 （Pa）或千帕（kPa）表示。 水蒸汽分压力 湿空气中水蒸汽分压力是指在某一温度下，水蒸汽独占湿空 气的容积时所产生的压力。大气压力等于干空气分压力和水 蒸汽分压力之和。 Tip: 湿空气温度越高，空气中饱和水蒸汽分压力也就越大，说明该空气能容 纳的水气数量越多，反之亦然。水蒸汽分压力是衡量湿空气干燥与潮湿 的基本指标，是一个重要的参数。,2.1.2 湿空气的状态参数,,温度 T=273.15+t 密度和比容v 空气密度：单位体积空气所具有的质量。 比容：单位质量空气所占有的体积。 湿空气是由干空气和水蒸汽混合而成，而干空气和水蒸汽是 均匀混合并占有相同的体积，因此，湿空气的密度等于干空 气的密度和水蒸汽的密度之和，单位为kg/m3。,,含湿量d 含湿量d是指对应于1干空气的湿空气中所含有的水蒸汽 量，单位是kg/kg干空气 。 Tip: 空气湿度的表示方法除含湿量以外，还可用绝对湿度（湿空 气中水蒸汽的密度），即每m3 空气中所含有的水蒸汽量 （kg/ m3湿空气）来表示。考虑到在近似等压的条件下，湿 空气体积随温度变化而改变，而空调过程经常涉及湿空气的 温度变化，因此，空调中常用含湿量代替绝对湿度来确切表 示湿空气中水蒸汽的绝对含量。,,相对湿度 空气中的水蒸汽分压力与同温度下饱和湿空气中的水蒸汽分 压力的比值,,湿空气的焓 1kg干空气的焓和d kg水蒸汽的焓的总和，称为（1d）kg 湿空气的焓。如取0的干空气和0的水焓值为零，则湿 空气的焓（kJ/kg）表达为 Tip: 从式可以看出，（1.011.84 d）t是与温度有关的热量，称为“显热”； 而2500 d是0时d水的汽化热，它仅随含湿量的变化而变化，与温度 无关，故称为“潜热”。当温度和含湿量升高时，焓值增加；反之，焓值 降低。而在温度升高，含湿量减少时，由于2500比1.84和1.01大得多， 焓值不一定会增加。,,湿空气焓湿图 1.等温线 2.等相对湿度线 3.含湿量线 4.水蒸汽分压力线 5.等焓线 6.热湿比线 热湿比线的3种画法 1.从事先画好的方向线中选出与算得的值相同的方向线，以它为依据，用三角板推平行线，通过已知初状态点A作平行线，就可得到该状态的变化过程线。 2. 按照已知的热湿比值，用计算的方法直接画出空气状态变化过程线。,2.2 湿空气的焓湿图,2.2.1 焓湿图的构成及绘制原理,,露点温度：在含湿量不变的条件下，湿空气达到饱和时的温 度。随着空气温度下降，对应饱和含湿量减少，而实际含湿 量没变，相对湿度增加。当温度降低到露点温度时，相对湿 度达到100%，再降低温度，会有凝结水产生。只要含湿量不 变，露点温度就不变。,空调技术中利用露点温度：利用露点温度来判断保温材料是否选择的合适，如冬季围护结构的内表面是否结露，夏季送风管道和制冷设备保温材料外表面是否结露；利用低于空气露点温度的水去喷淋热湿空气，或者让热湿空气流过其表面温度低于露点温度的表面冷却器，从而使该空气达到冷却减湿的处理。,2.2.2 露点温度和湿球温度,,热力学湿球温度 ： 通常把在定压绝热条件下，空气与水直接接触达到稳定热湿 平衡时的绝热饱和温度称为热力学湿球温度。,假设有一理想绝热加湿系统，壁面与外界环境完全绝热。加 湿系统内装有有温度为tw的水，状态为p,t1,d1,h1的湿空气进入 加湿器，与水有充分接触时间和接触面积，湿空气离开加湿 系统已经完全达到饱和状态，湿空气的温度等于水温。,,湿球温度 ： 通常由水银温度计或酒精温度计测出。如果用两只相同的温度计，将一 只的感温包包裹上纱布，纱布下端浸入成有水的玻璃小杯中，在毛细作 用下纱布经常处于湿润状态，将此温度计称为湿球温度计，测得温度为 湿球温度。另一只未包裹纱布的温度计测得温度为干球温度，即实际空 气温度。湿球温度ts可以看成是确定空气状态的又一独立参数。,空气调节中湿球温度的应用：由于这个参数比较容易量测，是测定工作中必须使用的参数。除此之外，可以利用湿球温度来衡量使用喷水室、蒸发冷却器、冷却塔、蒸发式冷凝器等设备的冷却和散热效果，并判断它们的使用范围。,,1、确定湿空气状态参数 2、表示湿空气的状态变化过程 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 等温加湿过程 几种典型湿空气的状态变化过程,2.2.3 焓湿图的应用,,空气的基本处理过程,,,,几种典型湿空气的状态变化过程,,,计算法;图解法 现有MAkg/h状态hA、dA的空气 和MBkg/h状态hB、dB的空气相 混合，混合后的空气质量 （MA+MB）kg/h，混合后空气 状态hC、dC。 混合过程符合热平衡和湿平衡 MAh A+MB hB= （MA+MB）hC MA dA +MB dB = （MA+MB）dC,3、确定两种不同状态空气混合后的参数,,根据三角形相似原理：,混合点在AB上的位置,混合点C将线段AB分成两段，两段长度之比和参与混合的两种空气质量成反比，混合点靠近质量大的空气状态一端。,求混合空气状态点很简单，只要已知参与混合的两种空气状态及质量