湿空气物理性质焓湿图.ppt

湿空气的组成和状态参数湿空气的焓湿图湿球温度焓湿图的应用 第一章湿空气的物理性质和焓湿图 湿空气的组成状态参数压力温度密度与比容湿度露点温度焓 第一节湿空气的组成和状态参数 湿空气的组成湿空气 由干空气和一定量的水蒸汽混合而成干空气由氮 氧 氩 二氧化碳 氖 氦和其它一些微量气体组成的混合气体 确定干空气的热工性质 将海平面高度的清洁干空气成分作为标准组成水蒸汽对湿空气的状态变化影响很大 空气 湿空气 第一节湿空气的组成和状态参数 常温常压下干空气可认为是理想气体 湿空气也可近似当作理想气体 状态参数间的关系可用理想气体状态方程式表示 或 下标g表示干空气q表示水蒸汽 第一节湿空气的组成和状态参数 一 压力1 大气压力 B或p绝对压力 当地大气压与工作压力之和 绝对压力为湿空气的状态参数 2 水蒸汽分压力与饱和水蒸汽分压力根据道尔顿原理 水蒸汽分压力的大小反映了水蒸汽含量的多少 第一节湿空气的组成和状态参数 饱和空气 在一定温度下 含有最大限度水蒸汽的湿空气 饱和空气所具有的水蒸汽分压力 叫做该温度下湿空气的饱和水蒸汽分压力 饱和水蒸汽分压力仅取决于温度 如果温度发生变化 它们也将相应地随着变化 第一节湿空气的组成和状态参数 二 温度温度高低用温标衡量 绝对温标 开氏温标 符号T 单位K摄氏温标 符号t 单位 华氏温标 符号t 单位 F换算关系 第一节湿空气的组成和状态参数 三 密度与比容密度 单位容积的湿空气所具有的质量 比容 单位质量的湿空气所占有的容积 湿空气的计算中往往以含1kg干空气的湿空气作为计算基础 第一节湿空气的组成和状态参数 四 湿度表示湿空气中水蒸汽含量多少的物理量1 绝对湿度绝对湿度 单位容积湿空气中含有水蒸汽的质量 绝对湿度为该温度和水蒸汽分压力下的水蒸汽密度 绝对湿度是表示单位容积中所含水蒸汽量的多少 第一节湿空气的组成和状态参数 2 含湿量在湿空气中与1kg干空气同时并存的水蒸汽量 因水蒸汽含量少 改变单位 第一节湿空气的组成和状态参数 3 相对湿度湿空气的水蒸汽压力与同温度下饱和湿空气的水蒸汽压力之比 表示饱和空气 表示干空气 第一节湿空气的组成和状态参数 含湿量与相对湿度的联系 第一节湿空气的组成和状态参数 即湿空气的相对湿度可用空气的含湿量与同温度下的饱和含湿量之比来计算 及 故 所以 五 露点温度露点温度指在含湿量不变的条件下 湿空气达到饱和时的温度 用tl表示 为空气是否结露的临界温度 空气的露点温度只取决于空气的含湿量 空气调节中常利用露点温度达到干燥空气的目的 冷却空气到露点温度之下 第一节湿空气的组成和状态参数 六 焓空调中 空气的压力变化很小 近似于等压过程 因此可直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化 已知干空气的定压比热 水蒸汽的定压比热 干空气的焓 水蒸汽的焓 第一节湿空气的组成和状态参数 显热 随温度而变的热量 代入数据 潜热 0 时dkg水的汽化潜热 随d变 与t无关 湿空气的焓 第一节湿空气的组成和状态参数 解 1 理想气体的状态方程式 例1 1已知大气压力为101325Pa 温度t 20 求 1干空气的密度 2相对湿度为90 时的湿空气密度 第一节湿空气的组成和状态参数 2 湿空气的密度 大气压力一定焓i为纵坐标含湿量d为横坐标 且两坐标之间的夹角等于或大于135 第二节湿空气的焓湿图 1 等温线 2 等相对湿度线 因1 84t与2500相比很小 故等温线可近似看作是平行的 第二节湿空气的焓湿图 3 水蒸汽分压力线 4 热湿比线热湿比 湿空气状态变化前后的焓差与含湿量差之比 第二节湿空气的焓湿图 热湿比表示了空气状态变化的方向和特征 热湿比也为总空气量G在处理过程中所得到 失去 的热量Q和湿量W的比值 若A状态的湿空气 其热量Q变化 可正可负 和湿量W变化 可正可负 已知 则其热湿比可知 得为正 失为负 故热湿比有正有负热湿比代表初始点与终态点直线的斜率 称角系数 第二节湿空气的焓湿图 例 已知B 101325Pa 湿空气温度tA 28 相对湿度 A 51 确定其含湿量和焓值 例 已知B 101325Pa 湿空气温度tA 28 露点温度tl 20 确定其点及其参数 例1 3 已知B 101325Pa 湿空气初参数tA 20 A 60 当加入10000kJ h的热量和2kg h湿量后 温度tB 28 求湿空气的终状态 第二节湿空气的焓湿图 解法1 3 过A点作与所求热湿比的平行线 此线与tB 28 等温线的交点即为所求湿空气的终状态点B 1 由tA 20 A 60 定A点 2 求热湿比 第二节湿空气的焓湿图 解法2 3 过A点任选一 d 或 i 的线段长度 按iA i的等i线与dA d的等d线的交点与A的联线即符合所求热湿比线 1 由tA 20 A 60 定A点 2 由热湿比求 i d 4 此线与tB 28 线的交点为所求终状态点B 第二节湿空气的焓湿图 注意 附录1 2给出的i d图是以标准大气压B 101325Pa为条件作出的 不同地区应使用符合本地区大气压的i d图 当缺少这种i d图时 简便易行的方法是利用标准大气压的i d图加以修改 其它形式的焓湿图 焓湿图 焓 含湿量构成斜角坐标温湿图 温度 含湿量构成直角坐标温焓图 温度 焓构成直角坐标 第二节湿空气的焓湿图 热力学湿球温度湿球温度在i d上的表示湿球温度 干湿球温度计 第三节湿球温度 湿球温度 在定压绝热条件下 空气与水直接接触达到热湿平衡时的绝热饱和温度 也称热力学湿球温度 用ts表示 图1 7绝热加湿小室 绝热加湿器 第三节湿球温度 一 热力学湿球温度 当装置在稳定的均匀流动状态下工作 在流量不变情况下 能量平衡方程式为 移项可得 即 空气焓的增量等于蒸发的水量所具有的焓 热力学湿球温度等值线为一直线 第三节湿球温度 二 湿球温度在i d图上的表示 表示热力学湿球温度等值线状态变化的角系数为 2 作 4 19ts的热湿比线 即为等湿球温度线 等湿球温度线在i d图上的表示 第三节湿球温度 当ts 0 时 0等湿球温度线与等焓线完全重合 当ts 0 时 0 当ts 0 时 0 在工程计算中 空调工程中一般ts 30 4 19ts等湿球温度线与 0等焓线非常接近 可近似认为等焓线即为等湿球温度线 第三节湿球温度 3 B点的温度tB即为A状态空气的湿球温度ts 湿球温度在焓湿图上的表示 1 在i d图上 找出已知状态点A点 A B tB 第三节湿球温度 2 由S点沿等i线与t 45 等温线相交得A点 例1 4 已知B 101325Pa t 45 ts 30 试i d在图上确定该湿空气状态 解1 近似作图法 A S ts t 3 A点即为所求的湿空气状态点 第三节湿球温度 2 由S点作 4 19ts的热湿比线 该线与t 45 等温线相交得A 点 解2 准确作图法 A S ts t 3 A 点即为所求的湿空气状态点 第三节湿球温度 三 干湿球温度计 利用普通水银温度计 将其球部用湿脱脂棉纱布包敷 则成为湿球温度计 湿球温度计指示温度值为球表面水的温度 只有在热湿交换达到平衡 即稳定条件下的读数才为湿球温度ts 干湿球温度计是测定空气温度 湿度的一种仪器 有固定式和通风式两种 第三节湿球温度 干湿球温度计中平衡关系 空气对湿球的传热量Q1与湿纱布上水分蒸发需热量Q2相等 即Q1 Q2 干湿球温度计读数差值的大小 间接反映了空气相对湿度的状况 例如 干球18度 湿球15度时 其度差3度之纵栏与湿球15度之横栏交叉68度就是表示空气的相对湿度为68 实测应用中 为保证空气流速v 2 5m s 常采用通风式干湿球温度计 第三节湿球温度 空气状态及其参数的确定独立参数 空气状态变化过程在i d图上的表示两种不同状态空气混合过程的计算 第四节焓湿图的应用 例1 4 已知B 101325Pa t 20 60 确定其ts tl A L tl 3 S L点对应的温度ts tl即为A状态空气的湿球温度ts和露点温度tl 解 1 在i d图上 找出已知状态点A点 S ts 一 空气状态及其参数的确定 第四节焓湿图的应用 二 空气状态变化过程在i d图上的表示 B A 加热器加热 1 等湿 干式 加热过程途径 加热器加热加热器 表面式空气加热器 电加热器热源 热水 蒸汽及电能等状态变化 等湿 增焓 升温过程 第四节焓湿图的应用 B C A 加热器加热 表冷器冷却 2 等湿 干式 冷却过程 途径 表冷器冷却 冷表面温度高于空气露点温度冷源 冷水或其它冷媒状态变化 等湿 减焓 降温过程 第四节焓湿图的应用 B C D A 固体吸湿剂吸湿 i const 3 等焓减湿过程 途径 固体吸湿剂 如硅胶 吸湿状态变化 等焓 减湿 升温过程 第四节焓湿图的应用 B C D E A 循环水喷淋 i const 4 等焓加湿过程 途径 喷水室喷淋循环水冷源 循环水循环水温将稳定在湿球温度上状态变化 等焓 加湿 降温过程 第四节焓湿图的应用 B C F D E A 喷干蒸汽 5 等温加湿过程 途径 喷干蒸汽冷源 100 左右的蒸汽状态变化 等温 加湿 增焓过程 第四节焓湿图的应用 B C F D E G A 6 减湿冷却 冷却干燥 过程 途径 表冷器 喷水室 冷却 冷表面温度 水温 低于空气露点温度冷源 冷水或其它冷媒状态变化 减湿 减焓 降温 第四节焓湿图的应用 注意 第四节焓湿图的应用 L O 为了便于控制 等焓加湿 冷却减湿过程一般是处理到机器露点 机器露点 处理终态点的等d线与 90 95 的交点 喷水室比表冷器具有较高的 值 热湿比 及 0两条线 将i d图分为四个象限 B C D E A 0 0 空气状态变化的四个象限 第四节焓湿图的应用 若有两种不同状态的空气A与B 其质量分别为GA与GB 混合后状态为C 质量为GC 据质量与能量守恒原理 则有 1 42 1 43 1 42 1 43 三 两种不同状态空气混合过程的计算 第四节焓湿图的应用 1 44 1 45 因此 A B C在同一条直线上 第四节焓湿图的应用 B C A 显然 参与混合的两种空气的质量比与C点分割两状态联线的线段长度成反比 混合点靠近空气质量大的一端 dA dB dC iB