第四章 湿空气的物理性质及其焓湿图.ppt

湿空气的物理性质 第四章湿空气的物理性质及其焓湿图 4 湿空气的焓湿图 湿球温度与露点温度 焓湿图的应用 空气状态参数的计算法及另一种焓湿图 基本要求 理解并掌握描述湿空气物理性质的参数 掌握湿空气焓湿图的组成及其绘制方法 掌握湿球温度和露点温度的概念和物理意义 熟练掌握焓湿图的应用 确定空气状态 表示空气的各种变化过程 表示空气的混合过程 了解空气状态参数的计算方法 第四章湿空气的物理性质及其焓湿图 湿空气的组成 干空气干空气 78 氮气 21 氧气 1 其他气体 成分比较稳定 水蒸汽含量很少 但对湿空气的物理性质影响很大 第一节湿空气的物理性质 干空气和水蒸汽满足理想气体的状态方程式 第一节湿空气的物理性质 干空气的气体常数 水蒸汽的气体常数 干空气 水蒸汽 1 湿空气的压力 大气压力 第一节湿空气的物理性质 道尔顿分压定律 海平面的标准大气压力为101325Pa 海拔越高 大气压力越低 单位换算见表1 2 2 湿空气的密度 第一节湿空气的物理性质 B 101325Pa t 20 时 第一节湿空气的物理性质 即大气压力B和温度t一定时 湿空气的密度比干空气的密度小 干空气的密度 湿空气的密度 3 湿空气的含湿量定义 对应于1kg干空气的湿空气所含有的水蒸汽量 即水蒸汽与干空气的质量 密度 之比 第一节湿空气的物理性质 当大气压力B一定时 含湿量只与水蒸汽压力有关 水蒸汽压力越大 则含湿量越大 饱和含湿量 即饱和湿空气的含湿量 第一节湿空气的物理性质 典型数据 t 20 时 空气的温度越高 对应的饱和水蒸汽压力越高 饱和含湿量越大 表1 3 4 湿空气的相对湿度定义 湿空气的水蒸汽压力与同温度下的饱和水蒸汽压力之比 第一节湿空气的物理性质 时 为干空气 时 为饱和湿空气 第一节湿空气的物理性质 要点 相对湿度表征湿空气中水蒸汽接近饱和含量的程度 湿空气的吸湿能力 越小 湿空气越不饱和 吸湿能力越大 含湿量与相对湿度的关系 第一节湿空气的物理性质 湿空气的焓 第一节湿空气的物理性质 干空气的焓 取0 时的焓为0 水蒸汽的焓 取0 时水的焓为0 湿空气的焓 注意 当t 0 时 例4 1 已知大气压力为101325Pa 温度t 20 1 求干空气的密度 2 求相对湿度为90 时的湿空气密度 第一节湿空气的物理性质 解 1 此时 2 由表1 3查得 t 20 时 第一节湿空气的物理性质 例4 2 试求例1 1 2 中空气的含湿量及焓值 第一节湿空气的物理性质 解 1 焓湿图 h d图 的组成 在一定的大气压力下 以焓为纵坐标 含湿量为横坐标而形成 两坐标之间的夹角等于135 第二节湿空气的焓湿图 2 等焓线与竖直线呈135 的斜直线 3 等含湿量线竖直线 单位为g kg干 第二节湿空气的焓湿图 第二节湿空气的焓湿图 4 等水蒸汽压力线由于 因此等水蒸汽压力线也为竖直线 单位为 5 等温线 第二节湿空气的焓湿图 当t const时 即等温线为直线 斜率为0 001 2500 1 84t 截距为1 01t 任意给定两点 h1 d1 h2 d2 就可以得到等温线 第二节湿空气的焓湿图 不同温度的等温线斜率0 001 2500 1 84t 不同 所以等温线并非平行线 但1 84t与2500相比很小 可以忽略不计 因此等温线可以近似看作是平行线 6 等相对湿度线 第二节湿空气的焓湿图 首先求不同温度对应的饱和水蒸汽压力 再连接各等温线与其对应的饱和水蒸汽压力线的交点 t 就可以得到的等相对湿度线 饱和线 第二节湿空气的焓湿图 当 求得不同温度对应的水蒸汽压力 连接各等温线与其对应的水蒸汽压力线的交点 t Pq 就可以得到的等相对湿度线 7 等热湿比线 第二节湿空气的焓湿图 定义 湿空气的焓变化量与含湿量变化量之比 或热量变化Q与湿量变化W之比 要点 热湿比可正可负 连接湿空气的初态和终态 得到的就是等热湿比线 热湿比即为斜率 等热湿比线代表湿空气状态变化的方向 第二节湿空气的焓湿图 的等热湿比线为等焓线 的等热湿比线为等含湿量线 等热湿比线在焓湿图的右下方 湿空气的焓湿图 8 湿空气状态的确定 第二节湿空气的焓湿图 独立参数 4个 焓h 含湿量d 水蒸汽压力 温度t 相对湿度 在大气压力B一定的条件下 已知任意两个独立参数 就可以在焓湿图上确定湿空气的状态 其余参数可以在焓湿图上查出 例4 3 已知B 101325Pa 湿空气初始状态的参数为 当加入Q 10000kJ h的热量和W 2kg h的湿量后 温度 求湿空气的终状态 第二节湿空气的焓湿图 解 1 根据已知参数在h d图上确定初始状态A A 3 过A点作的热湿比线 与的等温线的交点即为终状态B点 第二节湿空气的焓湿图 A B 2 求热湿比 1 湿球温度 第三节湿球温度与露点温度 定义 在定压绝热条件下 空气与水直接接触 达到热湿平衡时的饱和温度 假设有一个空气和水直接接触的绝热加湿的空间 空气和水有充分的接触面积和接触时间 水温为 湿空气的进口状态为 水不断汽化进入湿空气 所需的汽化潜热来自湿空气 使湿空气的温度降低 含湿量增大 最终 湿空气达到饱和 出口状态为 湿空气的能量守恒方程式 第三节湿球温度与露点温度 绝热过程的热湿比 等湿球温度线 第三节湿球温度与露点温度 过的等温线与饱和线的交点 绝热过程的终点 作的等热湿比线 得到的就是等湿球温度线 第三节湿球温度与露点温度 要点 当时 等湿球温度线与等焓线重合 当时 当时 等湿球温度线与等焓线不重合 第三节湿球温度与露点温度 由于较小 可以近似认为等湿球温度线就是等焓线 绝热过程近似为等焓过程 湿球温度也是湿空气状态的独立参数 但一般不能与焓组合来确定空气状态 对于饱和湿空气 干球温度等于湿球温度 对于未饱和湿空气 干球温度大于湿球温度 图示 1 已知湿空气状态 求湿球温度 第三节湿球温度与露点温度 过A点作等焓线 与饱和线交于B点 B点对应的温度即为湿球温度 A B 2 已知干球温度和湿球温度 确定湿空气状态 第三节湿球温度与露点温度 等温线与饱和线交于B点 A B 过B点作等焓线 与等温线交于A点 A点即为所求的湿空气状态 例1 4 湿球温度计 第三节湿球温度与露点温度 普通温度计的球部用湿纱布包裹 然后浸在装水的容器中 空气流过 普通温度计测得的是干球温度 实际温度 水吸收周围湿空气的热量而蒸发 在表面形成饱和空气层 湿球温度计测得的是湿球温度 空气 第三节湿球温度与露点温度 湿空气向水传递的热量 水蒸发需要的热量 当水和湿空气达到热湿平衡时 干球温度和湿球温度的差值越小 相对湿度越大 湿空气越接近于饱和 图示 2 露点温度 第三节湿球温度与露点温度 定义 在含湿量不变的条件下 湿空气达到饱和状态时的温度 过A点作等含湿量线与饱和线交于B点 B点对应的温度即为露点温度 A B 要点 露点温度也是湿空气状态的独立参数 但一般不与含湿量 或水蒸汽压力 组合来确定空气状态 对于饱和湿空气 干球温度等于露点温度 对于未饱和湿空气 干球温度大于露点温度 图示 露点温度可以用来判断湿空气是否结露 当表面温度低于湿空气的露点温度时 会出现结露现象 第三节湿球温度与露点温度 一 湿空气的变化过程1 等湿 加热过程实现途径 利用热水 蒸汽及电能等热源通过热表面加热湿空气处理设备 空气加热器 电加热器h d图上的表示 A B 第四节焓湿图的应用 2 冷却过程实现途径 利用冷水或制冷剂通过冷表面冷却湿空气处理设备 表面式冷却器 第四节焓湿图的应用 干冷 等湿冷却 当冷表面温度等于或高于湿空气的露点温度时 湿空气中的水蒸汽不会凝结 h d图上的表示 A C 第四节焓湿图的应用 湿冷 减湿冷却 当冷表面温度低于湿空气的露点温度时 湿空气中的水蒸汽会凝结 h d图上的表示 A G 第四节焓湿图的应用 3 等焓加湿过程实现途径 向湿空气喷水 为绝热加湿过程 近似为等焓加湿过程 处理设备 喷水室h d图上的表示 A E 第四节焓湿图的应用 4 等焓减湿过程实现途径 利用固体吸湿剂干燥空气处理设备 固体吸湿剂h d图上的表示 A D 第四节焓湿图的应用 5 等温加湿过程实现途径 向湿空气中喷蒸汽 第四节焓湿图的应用 热湿比 等温过程的热湿比 两者近似相等 即该过程近似为等温加湿过程 处理设备 蒸汽加湿器h d图上的表示 A F 第四节焓湿图的应用 二 湿空气的混合过程 第四节焓湿图的应用 不同状态的空气A和B混合到状态C 第四节焓湿图的应用 能量守恒 热平衡 质量守恒 湿平衡 整理得 线段和的斜率相同 因此A B C在同一条直线上 第四节焓湿图的应用 混合状态把两种状态连成的线段分为两段 各线段的长度与空气质量成反比 即混合状态靠近质量较大的状态一端 例1 5 已知 求混合后的空气状态 第四节焓湿图的应用 解 1 根据已知参数在h d图上确定状态A B 连接AB 2 混合点C在上 且 第四节焓湿图的应用 把5等分 在靠近A点的一端取1等分 即得到混合点C 3 查图得 4 计算结果与作图结果一致 C 一 空气状态参数的计算式 P17 18 二 另一种焓湿图把h d图沿竖直线镜像 再顺时针转90 第五节空气状态参数的计算法及另一种焓湿图 1 等饱和度线 饱和度 空气的含湿量与饱和含湿量之比 2 等湿球温度线 3 等比容线 4 显热比 SHF 显热比 空气的显热变化与全热变化之比 第五节空气状态参数的计算法及另一种焓湿图 三 动态焓湿图 小软件 确定空气的状态参数 计算空气的处理过程 1 湿空气的参数 2 湿空气焓湿图的组成 3 湿球温度与露点温度的概念 4 在焓湿图上确定空气的状态 5 在焓湿图上表示空气的各种变化过程 6 在焓湿图上表示空气的混合过程 第一章知识要点 1 空气的相对湿度与含湿量有什么区别 空气的吸湿能力大小由哪一个量反映 2 已知 B 101325Pa 温度t 32 相对湿度 求空气的含湿量及焓值 3 空调房间内空气的干球温度为20 外墙内表面的温度为7 为了不使墙面上产生凝结水 求室内空气允许的最