濕空氣物理性質(zhì)焓濕圖.ppt

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濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù) 濕空氣的焓濕圖 濕球溫度 焓濕圖的應(yīng)用,,第一章 濕空氣的物理性質(zhì)和焓濕圖,濕空氣的組成 狀態(tài)參數(shù) 壓力 溫度 密度與比容 濕度 露點(diǎn)溫度 焓,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),濕空氣的組成 濕空氣：由干空氣和一定量的水蒸汽混合而成 干空氣由氮、氧、氬、二氧化碳、氖、氦和其它一些微量氣體組成的混合氣體。 確定干空氣的熱工性質(zhì)：將海平面高度的清潔干空氣成分作為標(biāo)準(zhǔn)組成 水蒸汽對濕空氣的狀態(tài)變化影響很大。 空氣：濕空氣,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),常溫常壓下干空氣可認(rèn)為是理想氣體。 濕空氣也可近似當(dāng)作理想氣體。 狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系可用理想氣體狀態(tài)方程式表示。,或,下標(biāo)g表示干空氣 q表示水蒸汽,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),一、壓力 1、大氣壓力：B或p 絕對壓力：當(dāng)?shù)卮髿鈮号c工作壓力之和； 絕對壓力為濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。 2、水蒸汽分壓力與飽和水蒸汽分壓力 根據(jù)道爾頓原理： 水蒸汽分壓力的大小反映了水蒸汽含量的多少。,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),飽和空氣：在一定溫度下，含有最大限度水蒸汽的濕空氣。 飽和空氣所具有的水蒸汽分壓力，叫做該溫度下濕空氣的飽和水蒸汽分壓力。 飽和水蒸汽分壓力僅取決于溫度。 如果溫度發(fā)生變化，它們也將相應(yīng)地隨著變化。,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),二、溫度 溫度高低用溫標(biāo)衡量。 絕對溫標(biāo)（開氏溫標(biāo)），符號T，單位K 攝氏溫標(biāo)，符號t，單位℃ 華氏溫標(biāo)，符號t，單位F 換算關(guān)系：,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),三、密度與比容 密度：單位容積的濕空氣所具有的質(zhì)量,比容：單位質(zhì)量的濕空氣所占有的容積,濕空氣的計算中往往以含1kg干空氣的濕空氣作為計算基礎(chǔ)。,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),四、濕度 表示濕空氣中水蒸汽含量多少的物理量 1、絕對濕度 絕對濕度：單位容積濕空氣中含有水蒸汽的質(zhì)量。 絕對濕度為該溫度和水蒸汽分壓力下的水蒸汽密度。 絕對濕度是表示單位容積中所含水蒸汽量的多少。,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),2、含濕量 在濕空氣中與1kg干空氣同時并存的水蒸汽量。,因水蒸汽含量少，改變單位：,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),3、相對濕度 濕空氣的水蒸汽壓力與同溫度下飽和濕空氣的水蒸汽壓力之比。,表示飽和空氣；,表示干空氣；,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),含濕量與相對濕度的聯(lián)系：,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),即濕空氣的相對濕度可用空氣的含濕量與同溫度下的飽和含濕量之比來計算。,及,故,所以,五、露點(diǎn)溫度 露點(diǎn)溫度指在含濕量不變的條件下，濕空氣達(dá)到飽和時的溫度，用tl表示。 為空氣是否結(jié)露的臨界溫度。 空氣的露點(diǎn)溫度只取決于空氣的含濕量。 空氣調(diào)節(jié)中常利用露點(diǎn)溫度達(dá)到干燥空氣的目的：冷卻空氣到露點(diǎn)溫度之下。,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),六、焓 空調(diào)中，空氣的壓力變化很小，近似于等壓過程，因此可直接用空氣的焓變化來度量空氣的熱量變化。,已知干空氣的定壓比熱,水蒸汽的定壓比熱,干空氣的焓,水蒸汽的焓,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),顯熱，隨溫度而變的熱量,代入數(shù)據(jù)：,潛熱，0℃時dkg水的汽化潛熱，隨d變，與t無關(guān)。,濕空氣的焓：,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),解：,1、理想氣體的狀態(tài)方程式,例1－1已知大氣壓力為101325Pa，溫度t＝20℃，求：1干空氣的密度；2相對濕度為90％時的濕空氣密度。,,第一節(jié) 濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù),2、濕空氣的密度,大氣壓力一定 焓i為縱坐標(biāo) 含濕量d為橫坐標(biāo)，且兩坐標(biāo)之間的夾角等于或大于135。,,第二節(jié) 濕空氣的焓濕圖,1、等溫線,2、等相對濕度線,因1.84t與2500相比很小，故等溫線可近似看作是平行的。,,第二節(jié) 濕空氣的焓濕圖,3、水蒸汽分壓力線,4、熱濕比線 熱濕比：濕空氣狀態(tài)變化前后的焓差與含濕量差之比,,第二節(jié) 濕空氣的焓濕圖,熱濕比表示了空氣狀態(tài)變化的方向和特征,熱濕比也為總空氣量G在處理過程中所得到（失去）的熱量Q和濕量W的比值。,若A狀態(tài)的濕空氣，其熱量Q變化（可正可負(fù)）和濕量W變化（可正可負(fù)）已知，則其熱濕比可知。 得為正，失為負(fù)；故熱濕比有正有負(fù) 熱濕比代表初始點(diǎn)與終態(tài)點(diǎn)直線的斜率，稱角系數(shù)。,,第二節(jié) 濕空氣的焓濕圖,例：已知B＝101325Pa，濕空氣溫度tA＝28℃，相對濕度φA＝51％，確定其含濕量和焓值。 例：已知B＝101325Pa，濕空氣溫度tA＝28℃， 露點(diǎn)溫度tl ＝ 20℃ ，確定其點(diǎn)及其參數(shù)。 例1－3：已知B＝101325Pa，濕空氣初參數(shù)tA＝20℃，φA＝60％，當(dāng)加入10000kJ/h的熱量和2kg/h濕量后，溫度tB＝28℃，求濕空氣的終狀態(tài)。,,第二節(jié) 濕空氣的焓濕圖,解法1：,3、過A點(diǎn)作與所求熱濕比的平行線，此線與tB＝28℃等溫線的交點(diǎn)即為所求濕空氣的終狀態(tài)點(diǎn)B。,1、由tA＝20℃，φA＝60％定A點(diǎn),2、求熱濕比,,第二節(jié) 濕空氣的焓濕圖,解法2：,3、過A點(diǎn)任選一△d （或△i）的線段長度，按iA＋ △i的等i線與dA＋ △d的等d線的交點(diǎn)與A的聯(lián)線即符合所求熱濕比線。,1、由tA＝20℃，φA＝60％定A點(diǎn),2、由熱濕比求△i：△d,4、此線與tB＝28℃線的交點(diǎn)為所求終狀態(tài)點(diǎn)B。,,第二節(jié) 濕空氣的焓濕圖,注意： 附錄1－2給出的i－d圖是以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓B＝101325Pa為條件作出的。 不同地區(qū)應(yīng)使用符合本地區(qū)大氣壓的i－d圖。 當(dāng)缺少這種i－d圖時，簡便易行的方法是利用標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的i－d圖加以修改。 其它形式的焓濕圖： 焓濕圖：焓、含濕量構(gòu)成斜角坐標(biāo) 溫濕圖：溫度、含濕量構(gòu)成直角坐標(biāo) 溫焓圖：溫度、焓構(gòu)成直角坐標(biāo),,第二節(jié) 濕空氣的焓濕圖,熱力學(xué)濕球溫度 濕球溫度在i－d上的表示 濕球溫度（干濕球溫度計）,,第三節(jié) 濕球溫度,濕球溫度：在定壓絕熱條件下，空氣與水直接接觸達(dá)到熱濕平衡時的絕熱飽和溫度，也稱熱力學(xué)濕球溫度，用ts表示。,圖1－7 絕熱加濕小室（絕熱加濕器）,,第三節(jié) 濕球溫度,一、熱力學(xué)濕球溫度,當(dāng)裝置在穩(wěn)定的均勻流動狀態(tài)下工作，在流量不變情況下，能量平衡方程式為：,移項(xiàng)可得：,即：空氣焓的增量等于蒸發(fā)的水量所具有的焓。 熱力學(xué)濕球溫度等值線為一直線。,,第三節(jié) 濕球溫度,二、濕球溫度在i－d圖上的表示,表示熱力學(xué)濕球溫度等值線狀態(tài)變化的角系數(shù)為：,2:作ε=4.19ts的熱濕比線，即為等濕球溫度線。,等濕球溫度線在i－d圖上的表示：,,第三節(jié) 濕球溫度,當(dāng)ts=0℃時，ε=0 等濕球溫度線與等焓線完全重合； 當(dāng)ts＞0℃時，ε＞0； 當(dāng)ts＜0℃時，ε＜0。 在工程計算中，空調(diào)工程中一般ts≤30℃，ε=4.19ts等濕球溫度線與ε=0等焓線非常接近，可近似認(rèn)為等焓線即為等濕球溫度線。,,第三節(jié) 濕球溫度,3: B點(diǎn)的溫度tB即為A狀態(tài)空氣的濕球溫度ts 。,濕球溫度在焓濕圖上的表示：,1:在i－d圖上，找出已知狀態(tài)點(diǎn)A點(diǎn)；,,A,B,tB,,,,第三節(jié) 濕球溫度,2:由S點(diǎn)沿等i線與t＝45℃等溫線相交得A點(diǎn)。,例1－4：已知B＝101325Pa，t＝45℃，ts＝30℃，試i－d在圖上確定該濕空氣狀態(tài)。,解1：近似作圖法,,A,S,ts,t,3: A點(diǎn)即為所求的濕空氣狀態(tài)點(diǎn)。,,,,第三節(jié) 濕球溫度,2:由S點(diǎn)作ε=4.19ts的熱濕比線，該線與t＝45℃等溫線相交得A’點(diǎn)。,解2：準(zhǔn)確作圖法,,A’,S,ts,t,3: A’點(diǎn)即為所求的濕空氣狀態(tài)點(diǎn)。,,,,第三節(jié) 濕球溫度,三、干濕球溫度計,利用普通水銀溫度計，將其球部用濕脫脂棉紗布包敷，則成為濕球溫度計。 濕球溫度計指示溫度值為球表面水的溫度。,只有在熱濕交換達(dá)到平衡，即穩(wěn)定條件下的讀數(shù)才為濕球溫度ts。 干濕球溫度計是測定空氣溫度、濕度的一種儀器，有固定式和通風(fēng)式兩種。,,第三節(jié) 濕球溫度,干濕球溫度計中平衡關(guān)系： 空氣對濕球的傳熱量Q1與濕紗布上水分蒸發(fā)需熱量Q2相等，即Q1 ＝ Q2 。 干濕球溫度計讀數(shù)差值的大小，間接反映了空氣相對濕度的狀況。 例如：干球18度，濕球15度時，其度差3度之縱欄與濕球15度之橫欄交叉68度就是表示空氣的相對濕度為68%。 實(shí)測應(yīng)用中，為保證空氣流速v≥2.5m/s，常采用通風(fēng)式干濕球溫度計。,,第三節(jié) 濕球溫度,空氣狀態(tài)及其參數(shù)的確定 獨(dú)立參數(shù)：,空氣狀態(tài)變化過程在i－d圖上的表示 兩種不同狀態(tài)空氣混合過程的計算,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,例1－4：已知B＝101325Pa，t＝20℃，φ＝60％，確定其ts、 tl 。,,A,L,tl,3: S、L點(diǎn)對應(yīng)的溫度ts、 tl即為A狀態(tài)空氣的濕球溫度ts和露點(diǎn)溫度tl 。,解：1:在i－d圖上，找出已知狀態(tài)點(diǎn)A點(diǎn)；,S,ts,,,,一、空氣狀態(tài)及其參數(shù)的確定,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,二、空氣狀態(tài)變化過程在i－d圖上的表示,,,B,A,加熱器加熱,1、等濕（干式）加熱過程 途徑：加熱器加熱 加熱器：表面式空氣加熱器、電加熱器 熱源：熱水、蒸汽及電能等 狀態(tài)變化：等濕、增焓、升溫過程,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,,,B,C,A,加熱器加熱,表冷器冷卻,2、等濕（干式）冷卻過程,途徑：表冷器冷卻，冷表面溫度高于空氣露點(diǎn)溫度 冷源：冷水或其它冷媒 狀態(tài)變化：等濕、減焓、降溫過程,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,,,B,C,D,A,固體吸濕劑吸濕,i=const,3、等焓減濕過程,途徑：固體吸濕劑（如硅膠）吸濕 狀態(tài)變化：等焓、減濕、升溫過程,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,,,B,C,D,E,A,循環(huán)水噴淋,i=const,4、等焓加濕過程,途徑：噴水室噴淋循環(huán)水 冷源：循環(huán)水 循環(huán)水溫將穩(wěn)定在濕球溫度上 狀態(tài)變化：等焓、加濕、降溫過程,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,,,B,C,F,D,E,A,噴干蒸汽,5、等溫加濕過程,途徑：噴干蒸汽 冷源：100℃左右的蒸汽 狀態(tài)變化：等溫、加濕、增焓過程,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,,,B,C,F,D,E,G,A,6、減濕冷卻（冷卻干燥）過程,途徑：表冷器（噴水室）冷卻，冷表面溫度（水溫）低于空氣露點(diǎn)溫度 冷源：冷水或其它冷媒 狀態(tài)變化：減濕、減焓、降溫,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,注意：,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,,,L,O,為了便于控制，等焓加濕、冷卻減濕過程一般是處理到機(jī)器露點(diǎn)。,機(jī)器露點(diǎn)：處理終態(tài)點(diǎn)的等d線與φ＝90％～95％的交點(diǎn)。 噴水室比表冷器具有較高的φ值。,,熱濕比ε＝∞及ε＝0兩條線，將i－d圖分為四個象限。,,,B,C,D,E,A,ε=0,ε=0,ε=＋∞,ε=－∞,Ⅱ,Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ,空氣狀態(tài)變化的四個象限,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,若有兩種不同狀態(tài)的空氣A與B，其質(zhì)量分別為GA與GB，混合后狀態(tài)為C，質(zhì)量為GC，據(jù)質(zhì)量與能量守恒原理，則有：,（1－42）,（1－43）,（1－42）,（1－43）,三、兩種不同狀態(tài)空氣混合過程的計算,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,,（1－44）,（1－45）,因此，A，B，C在同一條直線上。,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,,,B,C,A,顯然，參與混合的兩種空氣的質(zhì)量比與C點(diǎn)分割兩狀態(tài)聯(lián)線的線段長度成反比。,混合點(diǎn)靠近空氣質(zhì)量大的一端。,,,,,,,,,,dA,dB,dC,iB,iC,dA,iA,(質(zhì)量點(diǎn)與之不相鄰的線段對應(yīng)。),,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,,,B,C,A,解：1在i－d圖上，根據(jù)已知條件確定狀態(tài)點(diǎn)A、B，并用直線相連；,,,,3將線段五等分，則C點(diǎn)如圖示。查C點(diǎn)的4個參數(shù) ( i, d還可計算求)。,,,,2混合點(diǎn)C在線段上的位置應(yīng)符合：,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,,,W2,N,W1,,,思考題：,已知N、W1、W2點(diǎn)，請用目前所學(xué)空氣處理過程表示出從W1→N、W2→N的實(shí)現(xiàn)方法。,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,,,W2,N,W1,,,,第四節(jié) 焓濕圖的應(yīng)用,,,L,,,,,,1,2,3,4,5,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,