焓湿图PPT课件

大型商用中央空调 房间空调与大型商用空调的区别 房间空气调节器 家用空调器 制冷量小于14000W 不带风道 采用空气冷却冷凝器 全封闭型电动机 压缩机 以创造室内舒适环境为目的的家用和类似用途的空气处理设备 中央空调是由一台主机 或一套制冷系统或供风系统 通过风道送风或冷热水源带动多个未端的方式来控制不同的房间以达到室内空气调节的目的的空调系统 中央空调的任务是对一定环境的空气的温度 湿度 气流速度及空气的洁净度进行调节 空气既是需要利用空调技术对特定空间空气环境进行调节和控制的主体 又是空调工程中需要根据不同要求进行热湿处理的对象 因此 全面 深入地了解空气的特性 熟悉反映空气状态的参数及相互间关系的线图 会熟练运用焓湿图是学习和掌握中央空调技术的重要基础 空气的焓湿图及应用 我们常说的空气是干空气和水蒸气的混合物 空气中水蒸气含量的变化对空气的干燥和潮湿程度会产生重要影响 从而对人的舒适感及健康 产品产量和质量 生产工艺过程 设备状况 处理空气的能耗等都有极大的影响 基于上述种种原因 平时可以忽略的空气中的水蒸气 在空调范畴里不仅不能忽略而且还要把它放在非常重要的地位来对待 空气的状态参数 空气的状态参数 空气除了组成 性质 状态等定性的描述外 为便于对其进行处理和调控 还需要有对空气进行定量分析和描述的物理量 称为空气的状态参数 状态参数通常是指识别某一个或某一类客观事物的数值特征或数量特征的度量 可以说每一个客观的物体都有其特定的 状态参数 从空调的目的出发 主要从压力 温度 湿度和能量特性四个方面来描述空气的状态 所涉及的参数即为空气的状态参数 空气的的状态参数 温度 露点温度tL 干球温度t 湿球温度tS湿度 含湿量d 相对湿度 压力 大气压力B 水蒸气分压力 饱和水蒸气分压力 焓 h 空气的状态参数 露点温度任一状态的未饱和空气 在保持所含水蒸气量不变的条件下 使其温度逐渐降低 当温度低于某一个临界温度时 空气中的水蒸气便开始凝结出来 这个临界温度就称为这个状态空气的露点温度 露点温度通常用tL表示 单位为 在含湿量不变时 空气温度下降 由未饱和状态变为饱和状态 此时空气的相对湿度 1O0 在空调技术中 把空气降温至露点温度 达到除湿干燥空气的目的 空气的状态参数 湿度 在空调工程中 测量和调节空气的湿度是仅次于温度控制的重要任务 尤其是需要知道空气中水蒸气的含量有多少和某一状态空气吸收水蒸气的能力有多大时 这两种情况可以分别用含湿量d和相对湿度 这两个湿度类状态参数来度量 空气的状态参数 含湿量定义为每千克干空气中含有的水蒸气量 相对湿度定义为空气中的水蒸气分压力与相同温度下饱和空气的水蒸气分压力之比 含湿量这个参数只能反映空气中水蒸气量含量的多少 不能直观地反映空气是否饱和 即是否还能容纳水蒸气 空气的状态参数 焓 焓表示空气含有的总热量 在空调工程中 最常见的空气处理过程是冷却或加热空气 经常会碰到诸如将空气从30 冷却到20 需要多少冷量 或将5 的冷空气加热到20 需要多少热量之类的问题 焓是代表空气能量状态的参数 并能进行空气能量变化的计量 焓严格来说应称为比焓或质量焓 但工程上常简称为焓 用h表示 空气的状态参数 通常在进行空调方面的计算时 一般都认为大气压力基本不变 在大气压力不变的条件下 理论上知道下面五个 组 参数中的任意两个 组 就可以利用公式求解出其余的几个 组 参数 这两个 组 参数称为独立参数 1 干球温度或饱和水蒸气分压力 此两者为非独立参数 两者任知其一 2 湿球温度3 含湿量或水蒸气分压力或露点温度 此三者为非独立参数 三者任知其一 4 相对湿度5 焓 空气状态参数之间的关系 空气的状态参数 已知温度t和含湿量d 求解焓h的公式从式可看出 空气的焓不仅与温度有关 还与其所含水蒸气的多少有关 因此在空调工程中 空气被处理时焓增加 减少还是不变 要由温度和含湿量二者的变化情况决定 空气的状态参数 已知干球温度t 饱和水蒸气分压力 和相对湿度 求解含湿量d的公式 空气的状态参数 空气的状态参数 空气的状态参数 空气的焓湿图 焓湿图最基本的应用是查找参数 此外 焓湿图还可以用于判断空气的状态 表示空气的状态变化和处理过程等 焓湿图的组成 焓湿图看上去比较复杂 实际上只有6种线条45 的等焓线垂直的等含湿量线近似水平的等温线弧型的等相对湿度线水蒸气分压力线热湿比线 焓湿图简要说明图 等线 等相对湿度线的绘制要借助等t线和等d线来确定 例如绘制80 的等相对湿度线 首先选择一个温度 例如10 查附录A得到该温度下的饱和水蒸气分压力pqb 根据公式计算d这样 由选择的t和计算得的d就确定了一点 再计算下一个温度确定另一点 最后把所有点连接起来就绘制出80 的等相对湿度线了 100 等相对湿度线 饱和线 0 h d 焓湿图的组成 焓湿图的组成 关于焓湿图 需要特别注意以下几点1 饱和空气线即相对湿度为100 的等相对湿度线 见图1 2中最右下方的弧线 这条弧线通常称为 饱和线 其上每一点都是空气的饱和状态 饱和空气的一个特点就是干球温度 湿球温度 露点温度完全相等 2 大部分焓湿图中没有画出等湿球温度线 因为等湿球温度线与等焓线基本平行 故工程上近似地用等焓线代替等湿球温度线 即过某一点的等湿球温度线就是过该点的等焓线 3 焓湿图中也没有等露点温度线 等含湿量线就是等露点温度线 因为露点温度的定义已说明含湿量相同的状态点 露点温度均相同 焓湿图的组成 空气干球温度 湿球温度和露点温度在焓湿图上的查找方法 干球温度tg 湿球温度ts 露点温度tL tg ts tL 等焓线 等含湿量线 焓湿图的组成 2 热湿比和热湿比线为了说明空气状态变化的方向和特征 常用空气状态变化前后的焓差 h和含湿量差 d的比值来表示 这个比值称为热湿比 单位为kJ kg 也称为角系数 即在空调过程中 空气常常由一个状态 A 变为另一个状态 B 在整个状态变化过程中 如果空气的热湿变化是同时进行的 那么在焓湿图上 状态A和状态B之间的直线连线就是空气状态变化的过程线 称为热湿比线 焓湿图的组成 从热湿比的定义式可知 实际上是直线的斜率 而直线的斜率与直线的起始位置无关 两条斜率相同的直线必然平行 根据直线斜率的特性 在焓湿图上以任意点为中心作出一系列不同值的 标尺线 实际应用时 只需把等值的 标尺线平移到空气状态点 就可画出该空气状态的变化过程线了 该作法称为平行线法 参见图1 3 图1 3平行线法绘制热湿比线 焓湿图的组成 热湿比线的另一种作法是辅助点法 图1 4 在焓湿图上找到空气的初状态点A 任取一个 d值 则可计算出 h d 在焓湿图上找到比A点的焓值大 h的等焓线 和比A点的含湿量值大 d的等含湿量线 以及这两条线的交点B 连接A B两点 这条连线就是所要作的热湿比线 图1 4辅助点法绘制热湿比线 焓湿图的组成 如果忽略空气与所含干空气两者质量的微小差异 将分子 分母同乘qmkg的空气量 将得到可见 质量为qmkg的空气量在被处理过程中所得到 或失去 的热量Q和湿量W的比值 与相应1kg 干 空气的比值是完全一致的 焓湿图的组成 对于空调专业人员来说 焓湿图是一个重要的工具 无论是工程设计 系统调试 还是运行管理 都需要用到焓湿图 焓湿图的应用主要包括确定空气所处状态查找空气状态参数分析空气状态变化过程确定两种不同状态空气混合后的状态点 焓湿图的应用 1 确定空气状态及查找参数 根据任意两个独立的空气状态参数 就可以在焓湿图上找到相应的状态点 并可判断出空气是处于什么状态 还可查找出其他的状态参数 焓湿图的应用 例1 2 已知某日气象台预报的天气温度是30 相对湿度是60 1 在焓湿图中标出相应状态点 2 查出该状态空气的其余参数 3 画出过此状态点的等湿球温度线和等露点温度线 焓湿图的应用 解 1 在焓湿图上找到30 等温线与60 等相对湿度线的交点A 2 由过A点的45 斜线查得其焓为71kJ kg干 过A点的垂直线查得其含湿量为16 15g kg干 水蒸气分压力为25 50 102Pa 30 图1 5已知干球温度和相对湿度求其他参数 16 15g kg干 25 50 102Pa 71kJ kgg 焓湿图的应用 3 过A点作等湿球温度线 其实就是等焓线并以虚线表示 与饱和线相交于B点 由于饱和线上的干球温度与湿球温度相同 故B点的干球温度也就是B点的湿球温度 也即A点的湿球温度为23 9 30 图1 5已知干球温度和相对湿度求其他参数 16 15g kg干 25 50 102Pa 23 9 71kJ kg干 焓湿图的应用 4 过A点作等露点温度线 其实就是等含湿量线并以点划线表示 与饱和线相交于C点 由于饱和线上的干球温度与露点温度相同 故C点的干球温度也就是C点的露点温度 也是A点的露点温度 为21 8 30 图1 5已知干球温度和相对湿度求其他参数 16 15g kg干 25 50 102Pa 23 9 21 8 71kJ kgg 焓湿图的应用 5 找到30 等温线与饱和线的交点D D点的水蒸气分压力即为A点的饱和水蒸气分压力 其值为42 2 102Pa 30 图1 5已知干球温度和相对湿度求其他参数 16 15g kg干 25 50 102Pa 23 9 21 8 42 2 102Pa 71kJ kgg 焓湿图的应用 例1 3 为了知道某房间内空气的状态 使用一个干湿球温度计进行实测 测得干球温度为30 湿球温度为20 求该房间内空气的其他参数 解 1 先在饱和线上找到干球温度为20 的状态点B 由于B点在饱和线上 此点的干球温度与湿球温度相等 故B点的湿球温度也为20 焓湿图的应用 2 过B点 作等湿球温度线 近似以等焓线代替 与30 的等温线相交于A点 此点就是房间内空气的状态点 由于A点在饱和线的上部区域 故房间空气为未饱和空气 3 其余参数的查找方法参见例1 2 图1 6已知干 湿球温度求其他参数 焓湿图的应用 例1 4 已知大气压力pB 101325Pa 空气初状态A的温度tA 20 相对湿度 A 60 当空气吸收Q 10000kJ h的热量和W 2kg h的湿量后 空气状态发生变化 变化后的焓hB 59kJ kg干 求空气终状态B 解 1 平行线法求终状态B1 在焓湿图上根据tA 20 A 60 确定出空气的初状态点A 60 20 100 A 焓湿图的应用 2 求热湿比值3 根据 值在焓湿图的标尺上找到 5000kJ kg的参照线 过A点作与 5000kJ kg平行的线 焓湿图的应用 4 过程线与hB 59kJ kg干的等焓线的交点B 就是所求的终点状态B 5 查焓湿图得B点的空气其他状态参数为tB 28 B 51 dB 12g kg干 hB 59kJ kg干 焓湿图的应用 2 辅助点法求终状态B1 计算热湿比2 因为 还可以用 h d 10 3表示 故任取 d 4g kg干 则由 h d 10 3得 h d 10 3 5000 4 10 3kJ kg干 20kJ kg干 焓湿图的应用 3 由于空气状态是在吸热 吸湿后由A变到B 因此空气的焓和含湿量均要增大 于是分别在初状态点A的右边作与其相差 d 4g kg干的等含湿量线和相差 h 20kJ kg干的等焓线 设两线的交点为B 则AB 的连线就是 5000kJ kg的空气状态变化过程线 4 过程线与h 59kJ kg干的等焓线的交点B就是所求的终点状态点B h 59kJ kg干 59kJ kg干 B 焓湿图的应用 2 表示空气的状态变化过程空调的一个基本任务就是对空气进行这样和那样的 加工 例如将冬季的室外冷空气加热 将夏季的室外热空气冷却 对空气进行除湿或加湿等 这些对空气的加工过程统称为 热湿处理 热湿处理过程中空气的状态要发生变化 因为空气的每个状态在焓湿图上都可以用一个点来表示 而连续的点就是线 因此空气状态变化的情况可以在焓湿图上用线条表示出来 焓湿图的应用 1 加热过程是等湿加热过程或等含湿量加热过程的简称 特点空气的含湿量保持不变 dB dA 即 d 0 但温度升高 焓增加 hB hA 即 h 0 在焓湿图上用垂直向上的直线A B表示 空气状态变化的热湿比值为 A B 100 d 焓湿图的应用 空气通过电加热器和热水或蒸汽加热器时所发生的状态变化过程即为加热过程 加热器的加热量为Q qm hB hA kw式中qm 空气的质量流量 单位为kg s 焓湿图的应用 2 冷却过程凡是空气在状态变化过程中温度要降低的过程统称为冷却过程 按冷却过程是否有结露现象发生 冷却过程又可分为干冷过程和湿冷过程两种 焓湿图的应用 1 干冷过程即等湿冷却过程或称等含湿量冷却过程 特点空气的含湿量保持不变 dc dA 即 d 0 但温度降低 不低于露点温度 焓减小 hc hA 即 h 0 在焓湿图上用垂直向下的直线A C表示 空气状态变化的热湿比值为 A B 100 C d 焓湿图的应用 空气通过制冷装置的蒸发器或空调设备的表冷器 冷却盘管时无结露现象发生 以及与温度为tl的水进行热湿交换时的状态变化过程均为干冷过程 在干冷过程中空气放出的热量也即处理空气所需要的冷量为Q qm hC hA kw 焓湿图的应用 2 湿冷过程又称为减焓减湿过程 特点空气的温度要降低到其露点温度以下 因此会有结露现象发生 这就意味着空气的含湿量要减少 dc dA 即 d 0 焓湿图的应用 湿冷过程在焓湿图上一般用直线A C 表示 空气状态的实际变化过程是先由A点到饱和线上的C 点 再保持饱和状态由C 点减含湿量变化到C 点 由于湿冷过程不仅空气的焓要减小 h 0 含湿量也要减少 d 0 因此其热湿比值为 A B 100 C C C d 焓湿图的应用 空气通过制冷装置的蒸发器或空调设备的表冷器 冷却盘管时 有结露现象发生以及与温度低于tl的水进行热湿交换时的状态变化过程均为湿冷过程 湿冷过程是夏季空调中最常用的空气热湿处理过程 在此过程中 空气放出的热量也即处理空气所需要的冷量 又称为制冷量 为Q qm hB hA kW湿冷过程凝结出的水蒸气量为W qm dB dA g s 焓湿图的应用 3 等焓过程凡是空气在状态变化过程中焓保持不变的过程统称为等焓过程或绝热过程 按空气在等焓变化过程中含湿量是增加还是减少 等焓过程又分为等焓加湿过程和等焓减湿过程两种 1 等焓加湿过程特点焓不变 h 0 含湿量增加 d 0 又称为绝热加湿过程 在焓湿图上用45 的直线A D表示 A B 100 C D d h C C 焓湿图的应用 在等焓加湿过程中 空气状态变化的焓湿比值为当往空气中喷雾 微小水滴 加湿时 工程上把此过程当作等焓加湿过程对待 同理 水在空气中的自然蒸发 工程上也当作等焓加湿过程对待 空气经雾化式或自然蒸发式加湿装置处理 或与温度为tS的水进行热湿交换时的状态变化过程均按等焓加湿过程对待 等焓加湿过程对空气的加湿量为W qm dD dA g s 焓湿图的应用 2 等焓减湿过程特点空气的焓不变 h 0 含湿量减少 d 0 在焓湿图上用45 直线A E表示 空气状态变化的焓湿比值为用固体吸湿剂 如硅胶 处理空气时 工程上近似按等焓减湿过程对待 该过程从空气中除去的湿量为W qm dE dA g s A B 100 C D E d h C C 焓湿图的应用 4 等温加湿过程简称等温过程特点空气的温度不变 含湿量增加 在焓湿图上用接近水平的直线A F表示 工程上把对空气进行喷蒸汽加湿处理的过程视为等温加湿过程 该过程的加热量为Q qm hF hA kW该过程的加湿量为W qm dF dA g s A B 100 C D E F d h t C C 焓湿图的应用 加热过程A B冷却过程A C干冷过程A C湿冷过程A C 等焓过程等焓加湿过程A D等焓减湿过程A E等温过程A F 焓湿图的应用 例1 5 考察一个等湿降温过程 设空气初状态的干球温度为33 含湿量为14g kg干 查焓湿图 求当空气终状态的干球温度分别为33 28 21 和19 4 时 相应的湿球温度 露点温度 相对湿度和焓 焓湿图的应用 例1 6 要使初状态干球温度t 33 湿球温度tS 23 3 流量 10000m3 h的空气通过空气处理装置后 降温到开始结露 问需要多少制冷量 解 分析由于空气降温减焓放出的热量 就是空气处理装置需要吸收的热量 也即所要求的制冷量 因此本题实质上是求空气经处理装置处理前后的焓值变化引起的热量变化 1 根据已知条件查焓湿图得初状态h1 69kJ kg干 终状态h2 55kJ kg干 焓湿图的应用 2 制冷量为空气的密度 取了一个 常数 1 2kg m3 焓湿图的应用 例1 7 如果例1 6中 经空气处理装置处理后空气终状态的干球温度为19 4 湿球温度为14 3 求终状态空气的露点温度 含湿量 焓和相对湿度 并计算处理空气所需要的制冷量和从空气中凝结出来的水蒸气量 kg h 解 1 根据题给干球温度和湿球温度条件查焓湿图 可得终状态空气的其他参数露点温度 11 含湿量 8 2g kg干焓 40kJ kg干相对湿度 60 焓湿图的应用 2 处理空气所需制冷量为 焓湿图的应用 3 查焓湿图得初状态空气的含湿量为14g kg干 则空气在从初状态变到终状态的过程中凝结出来的水蒸气量为 焓湿图的应用 例1 7与例1 6的比较同样是把空气从33 冷却降温到19 4 两者需要的能量却相差一倍 原因在于例1 7的空气处理过程中 有大量的水蒸气从空气中凝结出来 需要额外消耗大量的冷量来 吸收 水蒸气凝结时所放出的凝结潜热 由此可见 在进行空气处理时 使空气降温去湿所消耗的冷量要比仅使空气降温需要的冷量大得多 焓湿图的应用 焓湿图的应用 3 确定两种不同状态空气混和后的状态点假设将A B两种状态的空气进行混合 混合后的状态为C 则根据能量守恒定律和质量守恒定律 混合前后空气的能量不变 水蒸气的含量也不变 于是有 混合后的空气状态点C就在A B两个状态点的连线上 且分别与B A两点间的距离 长度 与参与混合的两种空气的质量成反比 图1 9两种不同状态空气的混合图示 焓湿图的应用 如果根据式 1 15 计算出混合点C在过饱和区 图1 10 则说明