空气调节_02_第二讲湿空气的物理性质与焓湿图.ppt

1,第二讲湿空气的物理性质和i-d图的用法,华中科技大学制冷与低温工程系2009年9月,2,湿空气的概念湿空气的基本状态参数湿空气的焓湿图湿球温度焓湿图的应用,本节主要介绍以下内容,3,1.湿空气的概念,什么是湿空气?大气干空气水蒸气常温常压下湿空气可看作是理想气体:水蒸气是过热状态，分子无体积，分子间无内聚力:(P10MPa)PV=RT各组分同大气压随海拔高度变化海平面：B=101325Pa=1.01325Bar，饱和水蒸气分压力一般为10002000Pa注意：海拔较高的城市不能使用海平面的i-d图！,4,1.湿空气的概念,大气由一定量的干空气和一定量的水蒸气混合而成，我们称其为湿空气。,注意,空气环境内的空气成分和人们平时说的“空气”，实际是干空气加水蒸气，即湿空气。,5,2.湿空气的基本状态参数,湿空气的主要参数(1)干球温度(drybulbtemperature)水蒸气分压力Pq饱和水蒸气分压力Pqb=f(t)密度和比容含湿量(humidityratio/moisturecontent)：,大气压力B,kg/kg干空气,6,2.湿空气的基本状态参数,压力密度含湿量相对湿度焓露点温度,由于空气和水蒸汽所组成的湿空气也应遵循理想气体的变化规律,本小节将以以上公式为基本介绍,或,7,压力,由道尔顿定律分压定律,湿空气的总压力为P,或,水蒸汽分压力大小直接反映了水蒸汽含量的多少,从气体分子运动论的观点来看,8,密度,湿空气的密度干空气密度+水蒸气密度,单位容积的湿空气所具有的质量，称为密度,9,含湿量,在湿空气中与lkg干空气同时并存的水蒸汽量称为含湿量,由Vg=Vq=VTg=Tq=T，以及Rg=287J(kgK)Rq46lJ(kgK),当大气压力B一定时，水汽分压力只取决于含湿量d,10,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气压力之比,湿空气的相对湿度与含湿量之间的关系可导出,表明湿空气的饱和程度,11,焓,干空气的焓,+,（1+d）千克湿空气的焓为,或,比焓,12,焓,干空气的定压比热:Cp,g=1.005kJ/(kg.)水蒸汽的定压比热:Cp,q=1.84kJ/(kg.)式中2500为t=0时水蒸汽的汽化潜热,13,露点温度(dewpointtemperature),温度下降到使得空气的d值等于表中某一饱和含湿量值时，这个所对应的温度称为该未饱和空气的露点温度。,换言之，露点温度就是当湿空气下降到一定温度，有凝结水出现时的温度,出现结露现象,无结露现象,14,空气的湿球温度和露点温度,15,露点温度(dewpointtemperature)?,与Pq相关或在一定大气压下与d相关的温度,露点温度与干球温度有关吗?,干球温度、湿球温度和露点温度在大小上有什么区别?,16,湿球温度,湿空气与周围环境热湿交换达到平衡时的绝热饱和温度即近似等焓变化,17,3.湿空气的焓湿图,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。,18,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（？）,0,10,20,30,19,24681012141618202224262830323436384042,d(g/Kg),-25,-15,-5,5,15,25,35,45,55,65,75,85,95,105,115,125,135,145,%RH,i(kJ/kg),湿空气焓湿图(i-d图)i-d图是如何画出来的？i=Cpt+(2500+Cpqt)d=Pq/Pqb2.饱和线随B的不同而不同。B下降，饱和线右移。3.热湿比=i/d,20,热湿比线,定义:湿空气的焓变化与含湿量变化之比即:或单位：kJ/kg,21,一般的，若在i-d图上有A、B两状态点（如下图），则由A至B的热湿比则为：,22,进一步，如有A状态的湿空气，其热量、湿量变化已知，则有：其中：负号表示热量（湿量）减小。热量、湿量的增量一正一负时为负。,23,dA,dB,A,B,iA,iB,空气状态变化在i-d图上的表示,24,A,B,B,用线确定空气终状态,25,4.湿球温度(Wetbulbtemperature),湿球温度的概念在空气调节中,至关重要,湿球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,26,热湿比为=i/d=4.19ts,4.湿球温度(Wetbulbtemperature),27,4.湿球温度(Wetbulbtemperature),定义：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空气绝热饱和温度特点：近似等焓增焓部分是液体显热：d4.19ts由湿球温度ts可得Pq=Pqb(ts)-A(t-ts)B其中经验式A=f(V),28,绝热加湿小室,稳定流动能量方程式,29,等湿球温度线,30,A,dA,dS,tB,tS,B,S,iS,iS,已知干湿球温度确定空气状态,31,5.焓湿图的应用,湿空气的焓湿图不仅能表示其状态和各状态参数，同时还能表示湿空气状态的变化过程，并能方便地求得两种或多种湿空气的混合状态。,湿空气的加热过程,湿空气状态变化过程,等焓减湿过程,等焓加湿过程,湿空气的冷却过程,32,变化过程的特征表,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,AB,AC,C,E,AE,AD,D,等温加湿过程AF,冷却干燥过程AG,多变过程,F,G,33,i-d图中不同象限内湿空气状态变化过程的特征,过程图,34,5、焓湿图的应用各种湿空气状态变化过程在焓湿图上的表示,=-,35,典型的湿空气处理过程,几种典型的空气处理过程,36,1、等湿加热过程（A-B）：电加热器或热水（蒸汽）加热器来处理空气2、等湿冷却过程A-C：用表面冷却器或蒸发器冷却空气3、减湿冷却过程A-G：用表面冷却器或蒸发器冷却空气（表冷器表面温度低于处理的空气露点温度）,37,4、等温加湿过程A-F：通过向空气中喷水蒸气或与空气温度相同的水而实现5、等焓加湿过程A-E：采用喷水室喷循环水对空气进行加湿处理6、等焓减湿过程A-D：用固体吸湿剂（硅胶或氯化钙）处理空气,38,不同状态空气的混合态在i-d图上的确定,两种状态的空气混合规律,dA,iA,dB,iB,iC,dC,B,C,A,39,5、焓湿图的应用：不同状态空气的混合,40,两种或多种状态湿空气的混合,1、混合原理热平衡湿平衡,41,过饱和区空气状态变化过程图,A,D,C,B,ic,tD,id,100%,42,5、焓湿图的应用：不同状态空气的混合,减少焓d4.19tc,进入结雾区如何变化？,d,43,中、俄使用的i-d图,RH=100%,RH=40%,RH=60%,RH=80%,RH=20%,0,10,20,50,40,30,60,-10,C,5000,6000,1000,2000,3000,4000,-20,44,西欧、美、日等国使用的焓湿图,45,非标准大气压下如何查焓湿图,附录中的i-d图是以标准大气压B0=101.325kpa做出的。当要查出非标准大气压下的状态点时。采用如下方法：已前面所学已知：我们常用t，来确定状态点。由上式，显然，B增大时，d减小；反之则增大。易得右边图形：,46,进一步，我们可以在标准图确定出相对准确的状态点，从而确定出我们常用的焓值。具体方法如下：由得：而：