焓湿图的应用实例

关于焓湿图的应用实例第1页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

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。

【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。第2页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三【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25.50×102Pa71kJ/kgg第3页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三3)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25.50×102Pa23.9℃71kJ/kg干第4页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三4)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25.50×102Pa23.9℃21.8℃71kJ/kgg第5页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三5)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25.50×102Pa23.9℃21.8℃42.2×102Pa71kJ/kgg第6页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三【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℃。第7页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三2)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第8页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三【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φA＝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℃，

φA＝60％确定出空气的初状态点A。60％20℃100％A第9页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三2)求热湿比值

3)根据ε值在焓湿图的标尺上找到

ε＝5000kJ/kg的参照线，过A点作与ε＝5000kJ/kg

平行的线。第10页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三4)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℃

φB=51%

dB=12g/kg干

hB=59kJ/kg干第11页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三(2)辅助点法求终状态B1)计算热湿比

2)因为ε还可以用Δh/Δd×10－3表示，故任取Δd＝4g/kg干，则由

ε＝Δh/Δd×10－3

得

Δh=εΔd×10－3=5000×4×10－3kJ/kg干

=20kJ/kg干第12页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三3)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Δd＝4g/kg干的等含湿量线和相差Δh

＝20kJ/kg干的等焓线，设两线的交点为B′，则AB′的连线就是ε＝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′第13页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

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。

第14页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三(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Δd＝0)，但温度升高，焓增加(hB＞hA，即Δh＞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AB100%d第15页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三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。

(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。第16页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三1)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Δd＝0)，但温度降低(不低于露点温度)，焓减小(hc＜hA，即Δh＜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AB100%Cd第17页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三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)kw2)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Δd＜0)。第18页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三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(Δh

＜0)，含湿量也要减少(Δd

＜0),因此其热湿比值为AB100%CCCd第19页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三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(hA-hC)kW湿冷过程凝结出的水蒸气量为W=qm(dA-dC)g/s第20页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

(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(Δh＝0)，含湿量增加(Δd＞0)。又称为绝热加湿过程。在焓湿图上用45°的直线A－D表示。AB100%CDdhCC第21页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三在等焓加湿过程中，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第22页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三2)等焓减湿过程特点空气的焓不变(Δh＝0)，含湿量减少(Δd＜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/sAB100%CDEdhCC第23页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三(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/sAB100%CDEFdhtCC第24页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三加热过程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第25页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

【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。

第26页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

【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干第27页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三2)制冷量为在求解式中，忽略了空气质量流量qV单位kg/s中的kg与焓h单位kJ/kg干中的kg干两者的差别。且空气的密度ρ取了一个“常数”

1.2kg/m3。第28页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

【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%

第29页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三2)处理空气所需制冷量为第30页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三3)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第31页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

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。第32页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

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，于是有第33页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三由式(1－11)和(1-12)可分别导出混合后的空气状态参数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