《空氣的物理性質(zhì)》PPT課件.ppt

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下篇 空氣調(diào)節(jié),單元8 濕空氣焓濕圖及 應(yīng)用,【知識(shí)點(diǎn)】濕空氣的物理性質(zhì)；濕空氣焓濕圖的使用方法及空氣參數(shù)空氣焓濕圖確定方法；熱濕比的概念及應(yīng)用；兩種不同狀態(tài)空氣混合點(diǎn)的確定方法（幾何法和公式法）。 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】了解濕空氣的物理性質(zhì)；掌握濕空氣焓濕圖的使用方法及空氣參數(shù)空氣焓濕圖確定方法；掌握熱濕比的概念及應(yīng)用；掌握兩種不同狀態(tài)空氣混合點(diǎn)的確定方法（幾何法和公式法）。,濕空氣是指干空氣和水蒸氣的混合氣體，凡含有水蒸氣的空氣就是濕空氣。在空調(diào)工程中，研究與改造的對象是空氣環(huán)境，所使用的媒介物往往也是濕空氣，因而需要對空氣的物理性質(zhì)有所了解。,目 錄,8.1,8.2,,,焓濕圖的應(yīng)用,濕空氣的物理性質(zhì),8.1 濕空氣的物理性質(zhì),,8.1.1 濕空氣組成,濕空氣是由干空氣（完全不含水蒸氣的空氣）和水蒸氣組成的。干空氣是由氮、氧、氬、二氧化碳、氖和其它一些微量氣體所組成的混合氣體。廣泛的測定結(jié)果表明，干空氣的組成比例是比較穩(wěn)定的，如表8.1所示。雖然在某些局部范圍內(nèi)，可能因?yàn)槟承┮蛩氐淖兓?，如二氧化碳的含量隨植物生長狀態(tài)、氣象條件、海水表面溫度、污染狀態(tài)等有較大的變化，從而使得空氣的組成比例有所改變，但是由于其平均含量非常小，其含量的變化對干空氣的熱工特性影響很小，可以不予考慮。因此，在研究干空氣物理性質(zhì)時(shí)，允許將干空氣作為一個(gè)整體來對待。,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),表8.1 干空氣的標(biāo)準(zhǔn)成分,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),在濕空氣中，水蒸氣所占的百分比是不穩(wěn)定的，常常隨著海拔、地區(qū)、季節(jié)、氣候、濕源等各種條件的變化而變化，因?yàn)樗魵庠趦H有壓力變化的情況下就能夠液化，而干空氣只有其溫度降低到一定臨界溫度以下后才能液化。相對來說，濕空氣中的水蒸氣數(shù)量很少，它來源于地球上的海洋、江河、湖泊表面的水分蒸發(fā)，各種生物的代謝過程，以及生產(chǎn)工藝過程。雖然濕空氣中水蒸氣的含量少，但其變化會(huì)引起濕空氣干、濕度變化，進(jìn)而對人體感覺、產(chǎn)品質(zhì)量、工藝過程和設(shè)備維護(hù)等都有直接影響，這是不容忽視的；同時(shí)，濕空氣中水蒸氣含量的變化又會(huì)使?jié)窨諝獾奈锢硇再|(zhì)隨之變化。因此，從空氣調(diào)節(jié)的角度來說，空氣的潮濕程度是我們十分關(guān)心的問題。,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),,8.1.2 濕空氣物理性質(zhì),濕空氣的物理性質(zhì)除和它的組成成分有關(guān)外，還決定于它所處的狀態(tài)。濕空氣的狀態(tài)通?？梢杂脡毫?、溫度、相對濕度、含濕量及焓等參數(shù)來度量和描述。這些參數(shù)稱為濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。 所謂理想氣體，就是假設(shè)氣體分子是一些有彈性的、不占有空間的質(zhì)點(diǎn)，分子相互之間沒有作用力。通風(fēng)空調(diào)工程中所涉及濕空氣的壓力和溫度都可以看作屬于這個(gè)范疇。因?yàn)樵跓崃W(xué)中，常溫常壓下的干空氣可視為理想氣體；同時(shí)，濕空氣中水蒸氣含量一般很少，只有幾克到幾十克，在通風(fēng)空調(diào)中應(yīng)用的濕空氣，其中水蒸氣的質(zhì)量份額最大不超過5%，而且濕空氣中的水蒸氣大多處于過熱狀態(tài)，水蒸氣的分壓力很小，比容很大。,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),這樣干空氣可以為理想氣體，水蒸氣也可視為理想氣體，所以濕空氣可視為理想氣體。因此，濕空氣可以應(yīng)用道爾頓分壓力定律，并且也可用理想氣體狀態(tài)方程來表示，即 （8-1） （8-2） 式中 為氣體的絕對壓力(Pa)； 為氣體的比容(m3/ kg) ； 為氣體的總體積(m3)； 為氣體的總質(zhì)量(kg)； 為氣體的熱力學(xué)溫標(biāo)(K)； 為氣體常數(shù)[J/(kgK)]，取決于氣體的性質(zhì)。其中干空氣和水蒸氣的氣體常數(shù)分別為： =287J/(kgK)， = 46lJ/(kgK)。,,,,,,,,,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),8.1.2.1 壓力 （1）大氣壓力 大氣壓力是指大氣層在地球表面單位面積上形成的壓力稱為大氣壓力。大氣壓力不是一個(gè)定值，它隨著各個(gè)地區(qū)的海拔高度的增加而減小，同時(shí)還隨著季節(jié)、天氣的變化而稍有高低的。在北緯45處的海平面上，空氣溫度為0℃，所測得的平均大氣壓力為B=101325Pa，稱為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓或物理大氣壓。大氣壓力不同，空氣的狀態(tài)參數(shù)也要發(fā)生變化。如圖8.1所示。 在空調(diào)系統(tǒng)中，空氣的壓力常用儀表測定，但儀表指示的壓力不是空氣壓力的絕對值，而是與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ牟钪?，稱為工作壓力（也叫表壓力）。它不能代表空氣壓力的真正大小，只有空氣的絕對壓力才是空氣的一個(gè)基本狀態(tài)參數(shù)。工作壓力與絕對壓力的關(guān)系為： 壓力 = 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?+ 工作壓力,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),,圖8.1 大氣壓力與海拔高度的關(guān)系,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),需要說明的是，凡是沒有特別指明是工作壓力的，均應(yīng)理解為絕對壓力。由于大氣壓力不是定值，因地而異。因此，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)當(dāng)考慮由于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱牟煌鸬恼`差修正。由于工作壓力是空氣壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ牟钪担⒉淮砜諝鈮毫Φ恼嬲笮?，只有絕對壓力才是空氣的一個(gè)基本狀態(tài)參數(shù)。 （2）水蒸氣分壓力 水蒸氣分壓力是指濕空氣中水蒸氣的分壓力，是指濕空氣中的水蒸氣單獨(dú)占有濕空氣的體積，并具有與濕空氣相同溫度時(shí)所具有的壓力。根據(jù)氣體分子運(yùn)動(dòng)論的學(xué)說，氣體分子越多，撞擊容器壁面的機(jī)會(huì)越多，表現(xiàn)出的壓力也就越大。因而，水蒸氣分壓力的大小也就反映了水蒸氣含量的多少。,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),根據(jù)道爾頓分壓力定律：混合氣體總壓力等于各組成氣體分壓力之和。濕空氣的總壓力就等于干空氣分壓力和水蒸氣分壓力之和，即 （8-3） 式中 為濕空氣的總壓力，即當(dāng)?shù)卮髿鈮海≒a）； 為干空氣分壓力（Pa）； 為水蒸氣分壓力（Pa）。 必須指出，濕空氣容納水蒸氣的數(shù)量、或反映水蒸氣含量的分壓力是有一定限度的。在一定溫度下，空氣中的水蒸氣含量越多，空氣就越潮濕，水蒸氣分壓力也越大，如果空氣中水蒸氣的數(shù)目超過某一限量時(shí)，多余的水蒸氣就會(huì)凝結(jié)成水從空氣中析出。因此，濕空氣中含水蒸氣的分壓力大小，是衡量濕空氣干燥與潮濕程度的基本指標(biāo)。由干空氣和過熱蒸汽組成的濕空氣稱為未飽和空氣；由干空氣和飽和水蒸氣組成的濕空氣稱為飽和空氣，相應(yīng)的水蒸氣分壓力稱之為飽和水蒸氣分壓力。,,,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),8.1.2.2 溫度 溫度是分子動(dòng)能的宏觀結(jié)果，是表示濕空氣冷熱程度的物理量。濕空氣中的干空氣和水蒸氣總是均勻混合的，故濕空氣溫度與干空氣溫度均相等。目前國際上常用的有絕對溫標(biāo)（又稱開氏溫標(biāo)），符號(hào)為 ，單位為K；攝氏溫標(biāo)，符號(hào)為 ，單位為℃；有的國家也采有華氏溫標(biāo)，符號(hào)為 ，單位為℉。 熱力學(xué)溫度是以氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能趨于零的溫度為起點(diǎn)，定為0K，以水的三相點(diǎn)溫度為定點(diǎn)，定義為273.16K，1K即為水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的 。 實(shí)用的攝氏溫度1℃和開氏溫度1 K的分度是相等的，兩者的關(guān)系為： ≈ （8-4） 華氏溫度1℃和開氏溫度1 K的分度是不相等的，兩者的關(guān)系為： （8-5）,,,,,,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),溫度是空氣調(diào)節(jié)中的一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)空氣受熱后其內(nèi)部分子動(dòng)能增大，則表現(xiàn)為溫度的升高。 8.1.2.3 濕度 空氣的濕度決定于空氣中所含水蒸氣的分量。濕度分為絕對濕度和相對濕度。 （1）絕對濕度——在每濕空氣中所含有水蒸氣的質(zhì)量，其數(shù)值等于水蒸氣在其分壓力與溫度下的密度，是該點(diǎn)水蒸氣比容的倒數(shù)。根據(jù)定義則有： （8-6） 由狀態(tài)方程可得 （8-7）,,,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),如圖8.2所示。絕對濕度使用起來很不方便，因?yàn)樵谒终舭l(fā)和凝結(jié)時(shí)，濕空氣中的水蒸氣質(zhì)量是變化的，而且濕空氣的容積還隨著溫度的變化而變化。因此，即使水蒸氣質(zhì)量不變，由于濕空氣容積的改變，絕對濕度亦將相應(yīng)地變化，因而絕對濕度不能確切地反映濕空氣中水蒸氣量的多少，或者說絕對濕度只能說明濕空氣含水蒸氣的多少，不能說明空氣的干燥和潮濕程度，也不能說明空氣吸收水蒸氣的能力。 （2）相對濕度——空氣中水蒸氣分壓力和同溫度下飽和水蒸氣分壓力之比，也稱為飽和度。相對濕度反映了濕空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度。根據(jù)定義則有： （8-8） 由狀態(tài)方程可得 （8-9）,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),,圖8.2 水蒸氣的壓力—容積圖,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),從上式可知，相對濕度表征空氣接近飽和的程度，如果溫度發(fā)生變化，它們也將相應(yīng)地隨著發(fā)生變化。 值小，說明空氣飽和程度小，即空氣越干燥，吸收水蒸氣的能力強(qiáng)； 值大，說明空氣飽和程度大，即空氣越潮濕，吸收水蒸氣的能力弱。 當(dāng) 為100%，說明濕空氣飽和；當(dāng) 為0，指的是干空氣。 8.1.2.4 含濕量 含濕量是指在濕空氣中每kg干空氣所含有得水蒸氣量稱為含濕量。根據(jù)定義則有： （8-10） 若濕空氣中含有1kg干空氣及 kg水蒸氣，則相應(yīng)地該濕空氣質(zhì)量應(yīng)為 kg。由于干空氣和水蒸氣在常溫常壓下都可以當(dāng)作理想氣體，因此能夠分別應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程式。,,,,,,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),對于水蒸氣 （8-11 a） 對于干空氣 （8-11b） 又由于空氣中氣體分子得自由度很大，因此濕空氣中干空氣和水蒸氣是均勻混合的，兩者具有相同的容積和相等的溫度，即 、 ；又知道干空氣和水蒸氣的氣體常數(shù)，將其和式（8-11）代入到式（8-10）中，可以得到 （8-12a） 或 （因?yàn)? ） （8-12b） 當(dāng) 為定值時(shí)，空氣中水蒸氣的含量只取決于空氣中水蒸氣分壓力 的大小，含濕量是隨水蒸氣分壓力的大小而增減的， 與 在本質(zhì)上是同一參數(shù)。,,,,,,,,,,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),利用相對濕度的定義式（8-8）可得到含濕量的另一表達(dá)式如下： （8-12c） 另外，對于濕空氣 （8-13a） 對于飽和空氣 （8-13b） 式中 為空氣的飽和含濕量，單位為 。 由上面（8-13）兩式相比可得： 在式（8-14）中B比 和 大得多，如果把 視為1，在工程中應(yīng)用只會(huì)造成2%～3%的誤差。因此，相對濕度 又可以近似表達(dá)為 （8-15）,,,,,,,,,,,,,（8-14）,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),式中 為濕空氣的飽和濕度比，即飽和度。 需要注意：① 表示空氣接近飽和的程度，也就是空氣在一定溫度下吸收水分的能力，但并不反映空氣中水蒸氣含量的多少；而 可表示空氣中水蒸氣的含量，但卻無法直觀地反映出空氣的潮濕程度和吸收水分的能力。②由工程熱力學(xué)的知識(shí)我們知道，飽和水蒸氣分壓力是溫度的單值函數(shù)， 即 。 8.1.2.5 焓 在空氣調(diào)節(jié)工程中，濕空氣的狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生變化，常需要確定狀態(tài)變化過程內(nèi)熱量的交換量。從熱工基礎(chǔ)可知，在壓力不變化的情況下，焓差值等于熱交換量。而在空氣調(diào)節(jié)過程里，濕空氣的狀態(tài)變化過程可以看成是在定壓下進(jìn)行的，所以能夠用濕空氣狀態(tài)變化前后的焓差值來計(jì)算空氣得到或失去的熱量。,,,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),1kg干空氣焓和 kg水蒸氣的焓兩者的總和，稱為 kg濕空氣的焓。如果取0℃的干空氣和0℃的水的焓值為0，則濕空氣的焓表達(dá)式如下： （8-16） 其中，干空氣的焓為 ；水蒸氣的焓 。 式中 ——干空氣的定壓比熱，在常溫下為 ，kJ/（kg℃）； ——水蒸氣的定壓比熱，在常溫下為 ，kJ/（kg℃）； 2500 —— 0℃時(shí)水的汽化潛熱，kJ/kg。 將比熱代入式（8-16），得到濕空氣焓的計(jì)算式如下： （8-17a） 或 （8-17b）,,,,,,,,,,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),在式中 是隨著溫度的變化而變化的熱量，稱為“顯熱”。而 是0℃時(shí) kg水的汽化熱，它僅隨含濕量的變化，而與溫度無關(guān)，故稱為“潛熱”。由此可見，濕空氣的焓將隨著溫度和含濕量的升高而加大，隨其降低而減小。在使用焓這個(gè)參數(shù)時(shí)，必須注意2500較 大得多，因而在空氣溫度升高的同時(shí)，若含濕量有所下降，其結(jié)果是濕空氣的焓不一定會(huì)增加。 8.1.2.6 干、濕球溫度和露點(diǎn)溫度 根據(jù)空氣溫度形成的過程和用途不同可將空氣的溫度區(qū)分為干球溫度、濕球溫度和露點(diǎn)溫度。干球溫度是指干球溫度表所指示的溫度。一般情況下指干球溫度，用t表示。濕球溫度是指濕球溫度表所指示的溫度。用 表示。濕球溫度的形成過程在實(shí)際工程中可看成等焓過程。,,,,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),對于一定狀態(tài)的空氣，干、濕球溫度的差值就反映了空氣的干濕程度，關(guān)系如下： （8-18） 其中， 式中 ——濕球溫度下飽和水蒸氣分壓力(Pa)； ——空氣流過濕球的速度（m/s）， ≥2.5～4m/s。 ——大氣壓力（Pa）。 露點(diǎn)溫度是指在大氣壓力一定、某含濕量下的未飽和空氣因冷卻達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度。用 表示。在冬天的玻璃窗上或夏季的自來水管上常?？梢钥吹接心Y(jié)水或露水存在。這一現(xiàn)象可以用露點(diǎn)溫度形成來解釋。在空調(diào)工程中的很多除濕過程，就是利用結(jié)露規(guī)律進(jìn)行的。,,,,,,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),8.1.2.7 密度和比體積 密度是指單位容積空氣所具有的質(zhì)量。根據(jù)定義則有： 而單位質(zhì)量的空氣所占有的容積稱為空氣的比容。比容和密度互為倒數(shù)，則有： （8-20） 因此，密度和比體積只能作為一個(gè)狀態(tài)參數(shù)。 由前述已知，濕空氣為干空氣與水蒸氣的混合物，兩者混合均勻并占有相同的容積。因此，濕空氣的密度 為干空氣密度 和水蒸氣密度 之和，即： （8-21）,,（8-19）,,,,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),將 、 及 、 代入上式，經(jīng)過整理得到： （8-22） 由上式說明，干空氣比濕空氣重，含濕量越大，濕空氣就越輕。,,,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,,8.2.1 濕空氣焓濕圖,我們已經(jīng)介紹了空氣的主要參數(shù)，其中溫度t、含濕量d和大氣壓力B為基本參數(shù)，它們決定了空氣的狀態(tài)，并可以由此計(jì)算出該空氣狀態(tài)的其余參數(shù)。在工程應(yīng)用中，用公式計(jì)算和用查表方法來確定空氣狀態(tài)和參數(shù)，但是比較繁瑣，而且對空氣的狀態(tài)變化過程的分析也缺乏直觀的感性認(rèn)識(shí)。因此，為了便于工程實(shí)際應(yīng)用，通常把一定大氣壓力下，各種參數(shù)之間的相互關(guān)系作成線算圖來進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)所取坐標(biāo)系的不同，線算圖也有好幾種，國內(nèi)常用的是焓濕圖，簡 稱 圖。,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,8.2.1.1 焓濕圖坐標(biāo)選定 一般平面圖形僅能有兩個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)。而濕空氣的狀態(tài)取決于t、d、B三個(gè)基本狀態(tài)參數(shù)，因而應(yīng)有三個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)。為了能在平面圖形上確定空氣的狀態(tài)、就必須假設(shè)一個(gè)基本參數(shù)為已知，通常選定大氣壓力B為已知（在空氣調(diào)節(jié)中，空氣狀態(tài)變化過程可以認(rèn)為是在一定的大氣壓力下進(jìn)行的），如此剩下t、d兩個(gè)坐標(biāo)參數(shù)，但是由于焓h與溫度t有關(guān)，為應(yīng)用方便，用焓h代替溫度t，因而選定了h、d為坐標(biāo)軸，橫坐標(biāo)為含濕量d，縱坐標(biāo)為焓h；同時(shí)，為了圖面開闊、線條清晰，兩坐標(biāo)軸之間的夾角取135，這樣就可以繪制焓濕圖了，如圖8.3所示。另外，在實(shí)用中，為避免圖面過長，常取一水平線代替實(shí)際的d軸。,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,圖8.3 濕空氣的焓濕圖,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,8.2.1.2 等溫線 等溫線是根據(jù)公式 繪制的。當(dāng) 時(shí)，上式是一直線方程，當(dāng)溫度取某一定值時(shí)，根據(jù)過兩點(diǎn)可作一條直線的原理，即可在 圖上做出該條等溫線。 其中 是截距， 是斜率。即定溫線的斜率為 （8-23） 顯然， 恒為定值，并隨t值的增加有微小增加，所以各條 等溫線是不平行的。但由于 的數(shù)值比2500 小的多，t值變化對等溫線斜率的影響很小，因此，各條等溫線可近似看作是平行的，如圖8.4所示。,,,,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,,圖8.4 等溫線的繪制,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,8.2.1.3 等相對濕度線 等相對濕度線是根據(jù)公式 繪制的。從公式可知，含濕量是大氣壓力B、相對濕度 和飽和水蒸汽分壓力 的函數(shù)。由于大氣壓力B在繪圖時(shí)已取為定值，因而飽和水蒸汽分壓力 是溫度的單值函數(shù)，可根據(jù)空氣溫度t從水蒸汽性質(zhì)表中查取。因此，實(shí)際上有： （8-24） 上式當(dāng) 取一系列常數(shù)時(shí)，即可根據(jù)d與t的關(guān)系在 圖上繪出等 線。在一定的大氣壓力B下，當(dāng)相對濕度 為常數(shù)時(shí)，含濕量d值取決于飽和水蒸汽分壓力 ，而 又是溫度t的單值函數(shù)，其值可由附錄或水蒸汽性質(zhì)標(biāo)查出。任取溫度t查取 ，然后由上式計(jì)算出含濕量d。當(dāng)取不同的值 （ =1，2，……， ）時(shí)，可從水蒸汽性質(zhì)表中查取 ，計(jì)算出相應(yīng)的 。由于每一對（ ， ）可在 圖上定出一個(gè)狀態(tài)點(diǎn)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,把 個(gè)狀態(tài)點(diǎn)連接起來，就得出了 等相對濕度線，如圖8.5所示。 8.2.1.4 水蒸汽分壓力線 公式 可以變換為 。 當(dāng)大氣壓力B為定值時(shí)，上式為 的函數(shù)形式，水蒸汽分壓力 僅僅取決于含濕量d。因此可以在d軸的上方設(shè)一水平線，標(biāo)出d值所對應(yīng)的 值即可。 以上為 圖的基本組成部分。在 圖上，任意一點(diǎn)都代表著空氣的一個(gè)狀態(tài)，它的各種狀態(tài)參數(shù)均可由圖查出。此外，為了說明空氣自一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的熱濕變化過程，在 圖上還標(biāo)有熱濕比線 。,,,,,,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,圖8.5 等相對濕度線的繪制,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,8.2.1.5 熱濕比線 在空氣調(diào)節(jié)過程中，被處理空氣常常由一個(gè)狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)狀態(tài)。在整個(gè)變化過程中，如果空氣的熱、濕變化是同時(shí)進(jìn)行的，那么在 圖上由狀態(tài)A到狀態(tài)B的直線連線，就應(yīng)代表空氣狀態(tài)的變化過程。為了說明空氣狀態(tài)變化的方向和特征，常用狀態(tài)變化前后焓差和含濕量差的比值來表示，稱為熱濕比 。即： （8-25） 總空氣量 所得到（或失去）的熱量 和 濕量的比值， 與相應(yīng)于1kg空氣的這個(gè)比值（ ），應(yīng)當(dāng)是完全一致的。則：,,,,,,,,,（8-26）,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,式中 和 是以kg來度量的，若改用g為單位，則公式變?yōu)槿缦滦问剑? 熱濕比 就是直線AB的斜率，它反映了過程線的傾斜角度，故又名“角系數(shù)”，如圖8.6所示。斜率與起始位置無關(guān)，因此，起始狀態(tài)不同的空氣只要斜率相同，其變化過程必定互相平行。根據(jù)這一特性，可以在 圖上以任意點(diǎn)為中心作出一系列不同值的 標(biāo)尺線。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，只需要把等值的 標(biāo)尺線平移到空氣狀態(tài)點(diǎn)，就可以繪出該空氣的狀態(tài)變化過程了。在工程中，除了用平行線法作熱濕比線外，還采用在圖上直接繪制 線的方法，此方法要更精確些。,,,,（8-27）,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,圖8.6 熱濕比與狀態(tài)變化過程線,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,圖中缺少空氣的另一狀態(tài)參數(shù)——密度（或比容）的等值線。這是因?yàn)樵诳照{(diào)應(yīng)用范圍內(nèi)，空氣的密度變化不大，一般是在1.26～1.12kg/m3之間，在計(jì)算時(shí)常取為1.2 kg/m3，因而 圖上不再標(biāo)出。 還需要指出的是，在不同的大氣壓力B下，如果 值相同，用公式（8-14）求得的d值則不同。d值隨著大氣壓力B的增加而減小，隨著大氣壓力B的減小而增加，因此繪出的等線也不同，如圖8.7所示。但在大氣壓力B相差不大時(shí)，所得結(jié)果誤差不大。如果大氣壓力減小1000Pa左右時(shí)，空氣得比容、含濕量只增大1%左右，相對濕度減小2%，這時(shí)采用一個(gè) 圖，工程上是允許的。但當(dāng)大氣壓力變化大時(shí)，就需要有若干 張 圖。,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,圖8.7 相對濕度隨大氣壓力變化圖,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,,8.2.2 濕空氣焓濕圖應(yīng)用,8.2.2.1 空氣狀態(tài)變化過程在圖上的表示 利用 圖不僅能夠確定空氣的狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)，而且可以表示空氣的狀態(tài)變化，各種變化過程的方向和特征可用角系數(shù) 來表示，下面介紹幾種典型的過程，如圖8.8所示。 （1）等濕（干式）加熱過程 空氣調(diào)節(jié)中常用表面式空氣加熱器（或電加熱器）來處理空氣。當(dāng)空氣通過加熱器時(shí)獲得了熱量，提高了溫度，但含濕量并沒變化。因此，空氣狀態(tài)變化是等濕增焓升溫過程，過程線為A→B。在狀態(tài)變化過程中 ， ＞ ，故其熱濕 比 為： （8-28）,,,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,,圖8.8 幾種典型的空氣狀態(tài)變化過程,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,（2）等濕（干式）冷卻過程 如果用表面式冷卻器處理空氣，且其表面溫度比空氣露點(diǎn)溫度高，則空氣將在含濕量不變的情況下冷卻，其焓值必相應(yīng)減少。因此，空氣狀態(tài)為等濕、減焓，降溫過程，如圖中A→C由于 ， ＜ ，故其熱濕比 為： （8-29） （3）等焓減濕過程 用固體吸濕劑（例如硅膠）處理空氣時(shí)，水蒸氣被吸附，空氣的含濕量降低，空氣失去潛熱，而得到水蒸氣凝結(jié)時(shí)放出的汽化熱使溫度增高，但焓值基本沒變，只是略微減少了凝結(jié)水帶走的液體熱，空氣近似按等焓減濕升溫過程變化。如圖中A→D所示，其 值為 （8-30）,,,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,（4）等焓加濕過程 用噴水室噴循環(huán)水處理空氣時(shí)，水吸收空氣的熱量而蒸發(fā)為水蒸氣空氣失掉顯熱量，溫度降低，水蒸氣到空氣中使含濕量增加，潛熱量也增加。由于空氣失掉顯熱，得到潛熱，因而空氣焓值基本不變。所以稱此過程為等焓加濕過程。由于此過程與外界沒有熱量交換，故又稱為絕熱加濕過程。此時(shí)，循環(huán)水溫將穩(wěn)定在空氣的濕球溫度上。如圖A→E所示。由于狀態(tài)變化前后空氣焓值相等，因而 為 此過程和濕球溫度計(jì)表面空氣的狀態(tài)變化過程相似。嚴(yán)格地講，空氣的焓值也是略有增加的，其增加值為蒸發(fā)到空氣中的水的液體熱。但因這部分熱量很少，因而近似認(rèn)為絕熱加濕過程是一等焓過程。,,,（8-31）,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,（5）等溫加濕過程 如圖中A→F過程。這也是一個(gè)典型的狀態(tài)變化過程，是通過向空氣噴蒸汽而實(shí)現(xiàn)的?？諝庵性黾铀魵夂?，其焓和含濕量都將增加，焓的增加值為加人蒸汽的全熱量，即 （8-32） 式中 —— 每kg干空氣增加的含濕量 [kJ/kg(da)]； —— 水蒸氣的焓，其值為 [kJ/kg]。 此過程的 值為 （8-33） 如果噴入蒸汽溫度為100℃左右，則 ≈ 2690，該過程線與等溫線近似平行，故為等溫加濕過程。,,,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,（6）減濕冷卻（或冷卻干燥）過程 如果用表面冷卻器處理空氣，當(dāng)冷卻器的表面溫度低于空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣中的水蒸氣將凝結(jié)為水，從而使空氣減濕（或謂干燥），空氣的變化過程為減濕冷卻過程或冷卻干燥過程，此過程線如圖A→G，因?yàn)榭諝忪手导昂瑵窳烤鶞p少，故熱濕比 為： （8-34） 如果用水溫低于空氣露點(diǎn)溫度的水處理空氣，也能實(shí)現(xiàn)此過程。 以上介紹了空氣調(diào)節(jié)中常用的六種典型空氣狀態(tài)變化過程。從圖8.8可看出代表四種過程的 和 =0的兩條線將 圖平面分成了四個(gè)象限，每個(gè)象限內(nèi)的空氣狀態(tài)變化過程都有各自的特征，詳見表8.2,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,表8.2 空氣狀態(tài)變化的四個(gè)象限及特征表,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,,8.2.2.2 兩種不同狀態(tài)空氣的混合 不同狀態(tài)的空氣互相混合，在空調(diào)過程中是最基本、最節(jié)能的處理過程，主要是從節(jié)省冷量或熱量的角度考慮，以提高空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。例如，在空調(diào)一次（或二次）回風(fēng)系統(tǒng)中，經(jīng)常遇到兩種不同狀態(tài)空氣的混合情況，新回風(fēng)的混合，冷熱風(fēng)的混合，干濕風(fēng)的混合等等。當(dāng)然，前提應(yīng)滿足新鮮空氣的需要量。 （1）混合空氣狀態(tài)點(diǎn)的確定 如圖8.9所示。在混合過程中，如與外界沒有熱、濕交換，根據(jù)質(zhì)量平衡、熱量平衡和濕量平衡可以列出下列的方程式。 質(zhì)量平衡： 能量平衡：,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,濕量平衡： 聯(lián)解上面的方程式可得： 綜合（8-35）和（8-36）兩式可得 （8-37） 即可以推出 （8-38）,,（8-35）,,（8-36）,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,顯然，在 圖中 是直線BC的斜率，而 是直線CA的斜率。 兩斜率相等，因此兩直線互相平行。又因?yàn)镃為公共點(diǎn)，因而A、B、C必然在同一條直線上。 根據(jù)三角形相似原理和平行切割定理，即可以確定比例關(guān)系： 此結(jié)果表明：當(dāng)兩種不同狀態(tài)的空氣混合時(shí)，混合點(diǎn)在過兩種空氣狀態(tài)點(diǎn)的連線上，并將過兩狀態(tài)點(diǎn)的連線分為兩段。所分兩段線段的長度之比與參與混合的兩種狀態(tài)空氣的質(zhì)量成反比，即混合點(diǎn)靠近質(zhì)量大的空氣狀態(tài)點(diǎn)一端。,,,,,（8-39）,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,（2）霧區(qū)點(diǎn)的確定 如果混合點(diǎn)C出現(xiàn)在“有霧區(qū)”，這種空氣狀態(tài)只能是暫時(shí)的，多余的水蒸汽會(huì)立即凝結(jié)，從而從空氣中分離出來，空氣仍然恢復(fù)到飽和狀態(tài)。在空氣變化過程中，凝結(jié)的水分帶走了水的顯熱，因此空氣的焓略有降低?？諝庾兓^程C→D，并存在如下的關(guān)系： （8-40） 式中 、 、 是三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的未知數(shù)。如圖8.10所示，要確定焓值，必須通過試算法，從點(diǎn)C引出很多過程線，分別 與 的飽和線交于不同的D點(diǎn)，從其中找出一組 、 、 值正好符合公式的恒等關(guān)系，則該 即為真正的飽和空氣焓，D點(diǎn)就是所求的混合空氣狀態(tài)點(diǎn)。實(shí)際上，由于水帶走的顯熱很少，因此空氣變化的過程線也可以近似看作等焓過程。,,,,,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,圖8.10 過飽和區(qū)空氣狀態(tài)的變化過程,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,圖8.9 兩種狀態(tài)空氣的混合在 圖上表示,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,,圖8.11 例8-1圖,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,【例8-1】 某空調(diào)系統(tǒng)采用新風(fēng)和部分室內(nèi)回風(fēng)混合處理后送入空調(diào)房間，如圖8.11所示，已知大氣壓力 =101325Pa，回風(fēng)量 =10000kg/h，回風(fēng)狀態(tài)的 =20℃， =60％。新風(fēng)量 =2500kg/h，新風(fēng)狀態(tài)的 =35℃， =80％。試確定出空氣的混合狀態(tài)點(diǎn)C。 【解】 兩種不同狀態(tài)空氣的混合狀態(tài)點(diǎn)可根據(jù)混合規(guī)律用作圖法確定，也可以用計(jì)算方法得出，在此采用計(jì)算法求解。 在大氣壓力 =101325Pa的圖上，由已知條件確定出A，B兩種空氣的狀態(tài)點(diǎn)，并查得： = 42.5kJ/kg(da)， =8.8g/kg(a)， =109.4 kJ/kg(da)， =29.0 g/kg(da)，經(jīng)過計(jì)算可得,,,,,,,,,,,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,由求出的 ， ，即可在 圖上確定出空氣的混合狀態(tài)點(diǎn) C及其余參數(shù)，如圖8.11所示。 實(shí)際根據(jù)混合規(guī)律，空氣的混合狀態(tài)點(diǎn)C必定在過 連線上的中間位置，因此，只需計(jì)算出 、 中的任一個(gè)，即可 在 圖上由 或 線與 連線的交點(diǎn)確定出空氣的混合狀態(tài)點(diǎn)C及其余參數(shù)。,,,,,,,,,,,復(fù) 習(xí) 思 考 題,8-1、相對濕度和含濕量有什么區(qū)別和聯(lián)系？ 8-2、熱濕比的物理意義是什么？ 8-3、已知某一狀態(tài)濕空氣的溫度為30℃，相對濕度為50％，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?01325Pa，試求該狀態(tài)濕空氣的密度、含濕量、水蒸氣分壓力和露點(diǎn)溫度。 8-4、已知某房間體積為100m3，室內(nèi)溫度為20℃，壓力為101325Pa，現(xiàn)測得水蒸氣分壓力為1600Pa，試求：（1）相對濕度和含濕量；（2）房間中濕空氣、干空氣和水蒸氣的質(zhì)量；（3）空氣的露點(diǎn)溫度。 8-5、100kg溫度為22℃、含濕量為5.5g/kg(da)的空氣中加入1kg的水蒸氣，試求加濕后空氣的含濕量、相對濕度和焓。設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?01325Pa。,8-6、2kg壓力為 101325Pa、溫度為 32℃、相對濕度為 50％的濕空氣，處理后的溫度為 22℃，相對濕度為85％。試求：（1）狀態(tài)變化過程的熱濕比；（2）空氣處理過程中的熱交換量和濕交換量。 8-7、試用輔助點(diǎn)法做出起始狀態(tài)溫度為18℃，相對濕度為45％，熱濕比 為5000和－2000kJ/kg的空氣狀態(tài)變化過程線。 8-8、已知空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量及其狀態(tài)參數(shù)為 =200kg/h， =31℃， =80％。回風(fēng)量及其狀態(tài)參數(shù)為 =1400 kg/h， =22℃， =60％，試求新、風(fēng)回混合后混合空氣的溫度、含濕量和焓。,復(fù) 習(xí) 思 考 題,,,,,,,,復(fù) 習(xí) 思 考 題,8-9、狀態(tài)為 =24℃， =55％， =14℃， =95％的兩種空氣混合，已知混合空氣的溫度為 =20℃，總風(fēng)量為11000 kg/h，試求所需要的兩種不同狀態(tài)的空氣量。 8-10、某空調(diào)系統(tǒng)每小時(shí)需要 =25℃、 =60%的濕空氣15000m3。若新空氣 =5℃、 =80%；循環(huán)空氣 =26℃、 =70%。將新空氣加熱后，與循環(huán)空氣混合送入空調(diào)系統(tǒng)。試求（1）需將新空氣加熱到多少度？（2）新空氣與循環(huán)空氣進(jìn)行絕熱混合，它們的質(zhì)量各為多少kg？,,,,,,,,,,,,Thank you,