第八章---湿空气的状态参数与焓湿图的应用

1,第八章湿空气,2,本章内容,8.1湿空气的性质8.2湿空气的焓湿图8.3湿空气的基本热力过程,3,8.1湿空气的性质,组成：,4,湿空气：含有水蒸气的空气。,干空气：完全不含水蒸气的空气。,在干燥、空气调节以及精密仪表和电绝缘的防潮等对空气中的水蒸气特殊敏感的领域，则必须考虑空气中水蒸气的影响。,湿空气中水蒸气的分压力很低，可视水蒸气为理想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合气体。,一、湿空气的成分及压力,5,物理模型：,干空气：理想气体,水蒸气：近视作为理想气体,6,干空气的组成表,7,大气压力-地球单位表面上所受的大气的压力。,大气压力与海拔高度的关系。,标准大气压-1954年第十届国际计量大会决议声明，规定标准大气压值101.325kPa。,8,二、未饱和湿空气与饱和湿空气,未饱和湿空气：,饱和湿空气：,湿空气中的水蒸气未饱和，处于过热状态，湿空气还能吸收水份。,湿空气中的水蒸气已饱和，不能再吸收水份。,9,从未饱和到饱和的途径,T,s,pv,ps,a,b,d,c,e,结露,Td露点温度,10,露点：,结露：,湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度td称为露点温度，简称露点。,定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和，凝结成水（过程12）。,结霜：,11,td=ts(pv),结露与露点,湿润的夏天水管上常出现水珠?,冷水管t=20oC,T,s,d,td=28.98oC,干燥的冬天pv小，,td0oC,结霜,12,三、湿空气的分子量与气体常数,湿空气的平均分子量：,湿空气的气体常数：,13,四、绝对湿度与相对湿度,湿度：湿空气中水蒸气的含量。,1.绝对湿度,1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度：,饱和湿空气的绝对湿度达到最大值,绝对湿度,T,pv下水蒸气的密度,不常用,14,2、相对湿度湿空气中水蒸气含量与同温度下最大可能含量之比。,=0干空气0100时，由于水蒸汽的最大压力（饱和压力）psp，故,（1）,（2）,此时,15,五、含湿量（比湿度）1kg干空气中所含水蒸气的质量,a）当p一定时，,kg水蒸气/kg干空气,b)一定，,升温吸湿原理,讨论：,16,六、饱和度,饱和度D略小于相对湿度,，即D,，如,，则,。,17,七、湿空气比体积与密度,湿空气的比体积:1kg干空气和0.001dkg水蒸气所占据的体积。,18,八、湿空气的焓,湿空气的焓等于干空气的焓与水蒸气的焓之和。,湿空气的比焓是以1kg干空气为基准，也就是（1+0.001d）kg湿空气的焓，用h表示。,含有1kg干空气的空气的焓，单位为,1kg干空气的焓，单位为,含湿量，单位为,1kg水蒸气的焓，单位为,19,工程上取0的干空气和0的饱和水的焓值为0，则空气的焓为：,20,绝热饱和温度是在定压绝热条件下，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。,理论上,九、绝热饱和温度与湿球温度,1、绝热饱和温度（热力学湿球温度）,模型特点：1定压，绝热2接触时间无限长,21,质量平衡,能量平衡,22,23,干湿球温度计,干湿球温度计由两个温度计构成，如图所示。,如果将干湿球温度计置于通风良好的湿空气中，由于湿球温度计上湿布的水分蒸发,吸收汽化潜热，使湿纱布中的水温降低，湿球温度计读数下降。当水分蒸发所需要的热量等于周围空气所传给的热量时，湿球温度计读数维持在某一数值不变，这一温度值称为湿球温度tw。,干球温度计：测量空气温度t湿球温度计:测量湿球温度tw,干湿球温度计,2、湿球温度,湿球温度的概念在空气调节中,至关重要,24,当湿空气未饱和时，其相对湿度愈小，湿球温度计上纱布中水分蒸发愈快，需要的汽化潜热愈多，湿球温度愈低，干、湿球温度差就愈大；反之，湿空气的相对湿度越大，干、湿球温度之差就愈小；当湿空气的相对湿度等于1时，湿空气为饱和湿空气，干球温度与湿球温度相等。,干、湿球温度之差可以表征空气相对湿度的大小，它们之间的关系可以表达为,根据干湿球温度计测量的干、湿球温度就可以由上式确定空气相对湿度的大小。,例题8-1、8-2,25,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。,湿空气的焓湿图是湿空气工程计算的重要工具。,8.2湿空气的焓湿图,26,焓湿图组成,等焓线,等湿线,1.,d,2.,等温线,等相对湿度线,3.,5.,4.,水蒸汽分压力线,热湿比线,0,10,20,30,27,焓湿图的结构,d=0干空气,d,h,135度,28,焓湿图的结构,d,h,正斜率的直线,等干球温度线,29,焓湿图的结构,d,h,等相对湿度线是一组向上凸的线。=0，干空气线。=100%，饱和湿空气线，其左上部未饱和，右下部，过饱和，不稳定。,4.等线,B一定时，=f(d,t)。,30,h-d图都是在一定的大气压力B下绘制的，水蒸气的分压力最大也不可能超过B。如果B=1bar，此压力下水蒸气对应的饱和温度为99.63，因此当湿空气温度等于或高于99.63时，定义为=pv/B。,此时等线就是等d线，所以各等线与t=99.63的等温线相交后，向上折与等d线重合。,31,焓湿图的结构,d,h,32,焓湿图的结构,d,h,6、露点td,pv下的饱和湿空气,td,33,焓湿图的结构,d,h,7、湿球温度tw,绝热饱和温度,td,tw,t,34,焓湿图的结构,d,h,8、热湿比,h-d图上为直线的斜率,又称角系数：表示了湿空气变化过程方向与特征,35,焓湿图的结构,d,h,8、热湿比,1,2,已知初态1,过程斜率已知可确定终态,=4000,4000,36,h-d图四个区域的特征,37,h-d图中不同象限内湿空气状态变化过程的特征,38,不同的B有不同的h-d图,注意：,39,例1已知湿空气参数,h-d图应用:根据两个独立参数在焓湿图确定空气的状态点，并查出其它参数。,求其他参数,解：由温度及相对湿度在h-d图上确定点1的位置，由此读出,由h1与交点读出,由点1作垂线，与交点读出,与pv线交点读出,40,求:其他.,例2已知湿空气参数,解：利用h-d上等湿球温度线与等焓线平行及时干球温度等于湿球温度确定点1。,例题8-3,41,8.3湿空气的基本热力过程,一、单纯加热或冷却过程,d不变,d,h,1,2,2,加热,放热,42,二、冷却去湿过程,d,h,1,2,43,三、绝热加湿过程,蒸发冷却过程,44,四、绝热减湿过程,d,h,1,2,d1,h1,d2,h2,d2-d1,h水,t1,t2,固体吸湿剂,45,五、等温加湿过程,d,h,1,2,d1,h1,d2,h2,d2-d1,hV,t1,t2,蒸气,h2,h1,46,六、绝热混合过程,质量平衡,d1,d2,ma2,ma1,ma3,d3,能量平衡,47,六、绝热混合过程,d,h,1,2,h3,h2,3,h1,d1,d2,ma2,ma1,ma3,d3,ma1,ma2,48,为了确定混合点在h-d图中的位置，也可以通过热湿平衡关系求得h3或d3。,49,七、湿空气的蒸发冷却过程,直接蒸发冷却间接蒸发冷却,直接蒸发冷却是指当未饱和湿空气与水直接接触时，水会从周围湿空气中吸收汽化潜热而蒸发，从而使湿空气的温度降低的冷却方式。,间接蒸发冷却是指将直接蒸发冷却后的所得的湿空气通过间壁式换热器去冷却室外新风作为空调送风的冷却方式。,50,八、冷却塔中的热湿交换过程,冷却塔是通过被加热的冷却水与大气进行热湿交换，使冷却水的温度得到降低，从而重复循环使用的装置。,质量平衡,能量平衡,51,在焓-湿图中湿空气的加热过程如12所示。,加热后的湿空气送入干燥室吸收被干燥物料的水份。如果忽略干燥室与外界的热量交换，物料中水份蒸发所吸收的潜热完全来自湿空气，因此物料干燥过程对湿空气来说是绝热加湿过程，湿空气的含湿量d和相对湿度增加，其焓值基本不变，如23所示。,九、物料干燥过程,52,例题,d,h,1,2,已知空气的t1=20oC，p1=0.1MPa将其加热至t2=50oC，后送入干燥室，从干燥室排出时t3=30oC，求：1）2）从干燥室每吸收1kg水分所需空气量和加热量,h2,h1,3