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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(duì)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(duì)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(cè)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(zhǎng)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(duì)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(lái)對(duì)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(duì)來(lái)說(shuō)，濕空氣中的水蒸氣數(shù)量很少，它來(lái)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(guò)程，以及生產(chǎn)工藝過(guò)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(duì)人體感覺(jué)、產(chǎn)品質(zhì)量、工藝過(guò)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(lái)說(shuō)，空氣的潮濕程度是我們十分關(guān)心的問(wèn)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(duì)濕度、含濕量及焓等參數(shù)來(lái)度量和描述。這些參數(shù)稱(chēng)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(méi)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(guò)5%，而且濕空氣中的水蒸氣大多處于過(guò)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(lái)表示，即 （8-1） （8-2） 式中 為氣體的絕對(duì)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(chēng)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(cè)得的平均大氣壓力為B=101325Pa，稱(chēng)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(cè)定，但儀表指示的壓力不是空氣壓力的絕對(duì)值，而是與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ牟钪?，稱(chēng)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(duì)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(duì)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(shuō)明的是，凡是沒(méi)有特別指明是工作壓力的，均應(yīng)理解為絕對(duì)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?，它并不代表空氣壓力的真正大小，只有絕對(duì)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(shuō)，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(guò)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(guò)熱蒸汽組成的濕空氣稱(chēng)為未飽和空氣；由干空氣和飽和水蒸氣組成的濕空氣稱(chēng)為飽和空氣，相應(yīng)的水蒸氣分壓力稱(chēng)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(guó)際上常用的有絕對(duì)溫標(biāo)（又稱(chēng)開(kāi)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(guó)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(kāi)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(kāi)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(duì)濕度和相對(duì)濕度。 （1）絕對(duì)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(duì)濕度使用起來(lái)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(duì)濕度亦將相應(yīng)地變化，因而絕對(duì)濕度不能確切地反映濕空氣中水蒸氣量的多少，或者說(shuō)絕對(duì)濕度只能說(shuō)明濕空氣含水蒸氣的多少，不能說(shuō)明空氣的干燥和潮濕程度，也不能說(shuō)明空氣吸收水蒸氣的能力。 （2）相對(duì)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(chēng)為飽和度。相對(duì)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(duì)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(shuō)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(shuō)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(shuō)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(chēng)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(duì)于水蒸氣 （8-11 a） 對(duì)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(duì)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(duì)于濕空氣 （8-13a） 對(duì)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(duì)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(wú)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(guò)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(guò)程里，濕空氣的狀態(tài)變化過(guò)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(lái)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(chēng)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(chēng)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(wú)關(guān)，故稱(chēng)為“潛熱”。由此可見(jiàn)，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(guò)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(guò)程在實(shí)際工程中可看成等焓過(guò)程。,,,,,,8.1 濕空氣的物理性質(zhì),對(duì)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(guò)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(lái)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(lái)解釋。在空調(diào)工程中的很多除濕過(guò)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(chēng)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(guò)整理得到： （8-22） 由上式說(shuō)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(lái)確定空氣狀態(tài)和參數(shù)，但是比較繁瑣，而且對(duì)空氣的狀態(tài)變化過(guò)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(xiàn)算圖來(lái)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)所取坐標(biāo)系的不同，線(xiàn)算圖也有好幾種，國(guó)內(nèi)常用的是焓濕圖，簡(jiǎn) 稱(chēng) 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(guò)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(kāi)闊、線(xiàn)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(guò)長(zhǎng)，常取一水平線(xiàn)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(xiàn) 等溫線(xiàn)是根據(jù)公式 繪制的。當(dāng) 時(shí)，上式是一直線(xiàn)方程，當(dāng)溫度取某一定值時(shí)，根據(jù)過(guò)兩點(diǎn)可作一條直線(xiàn)的原理，即可在 圖上做出該條等溫線(xiàn)。 其中 是截距， 是斜率。即定溫線(xiàn)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(xiàn)是不平行的。但由于 的數(shù)值比2500 小的多，t值變化對(duì)等溫線(xiàn)斜率的影響很小，因此，各條等溫線(xiàn)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(xiàn)的繪制,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,8.2.1.3 等相對(duì)濕度線(xiàn) 等相對(duì)濕度線(xiàn)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(duì)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(xiàn)。在一定的大氣壓力B下，當(dāng)相對(duì)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(duì)（ ， ）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(lái)，就得出了 等相對(duì)濕度線(xiàn)，如圖8.5所示。 8.2.1.4 水蒸汽分壓力線(xiàn) 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(xiàn)，標(biāo)出d值所對(duì)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(shuō)明空氣自一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的熱濕變化過(guò)程，在 圖上還標(biāo)有熱濕比線(xiàn) 。,,,,,,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,圖8.5 等相對(duì)濕度線(xiàn)的繪制,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,8.2.1.5 熱濕比線(xiàn) 在空氣調(diào)節(jié)過(guò)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(guò)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(xiàn)連線(xiàn)，就應(yīng)代表空氣狀態(tài)的變化過(guò)程。為了說(shuō)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(lái)表示，稱(chēng)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(lái)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(xiàn)AB的斜率，它反映了過(guò)程線(xiàn)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(wú)關(guān)，因此，起始狀態(tài)不同的空氣只要斜率相同，其變化過(guò)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(xiàn)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，只需要把等值的 標(biāo)尺線(xiàn)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(guò)程了。在工程中，除了用平行線(xiàn)法作熱濕比線(xiàn)外，還采用在圖上直接繪制 線(xiàn)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(guò)程線(xiàn),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(xiàn)。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(xiàn)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(duì)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(duì)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(guò)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(guò)程的方向和特征可用角系數(shù) 來(lái)表示，下面介紹幾種典型的過(guò)程，如圖8.8所示。 （1）等濕（干式）加熱過(guò)程 空氣調(diào)節(jié)中常用表面式空氣加熱器（或電加熱器）來(lái)處理空氣。當(dāng)空氣通過(guò)加熱器時(shí)獲得了熱量，提高了溫度，但含濕量并沒(méi)變化。因此，空氣狀態(tài)變化是等濕增焓升溫過(guò)程，過(guò)程線(xiàn)為A→B。在狀態(tài)變化過(guò)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(guò)程,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,（2）等濕（干式）冷卻過(guò)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(guò)程，如圖中A→C由于 ， ＜ ，故其熱濕比 為： （8-29） （3）等焓減濕過(guò)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(méi)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(guò)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(guò)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(chēng)此過(guò)程為等焓加濕過(guò)程。由于此過(guò)程與外界沒(méi)有熱量交換，故又稱(chēng)為絕熱加濕過(guò)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(guò)程和濕球溫度計(jì)表面空氣的狀態(tài)變化過(guò)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(guò)程是一等焓過(guò)程。,,,（8-31）,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,（5）等溫加濕過(guò)程 如圖中A→F過(guò)程。這也是一個(gè)典型的狀態(tài)變化過(guò)程，是通過(guò)向空氣噴蒸汽而實(shí)現(xiàn)的?？諝庵性黾铀魵夂螅潇屎秃瑵窳慷紝⒃黾?，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(guò)程的 值為 （8-33） 如果噴入蒸汽溫度為100℃左右，則 ≈ 2690，該過(guò)程線(xiàn)與等溫線(xiàn)近似平行，故為等溫加濕過(guò)程。,,,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,（6）減濕冷卻（或冷卻干燥）過(guò)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(guò)程為減濕冷卻過(guò)程或冷卻干燥過(guò)程，此過(guò)程線(xiàn)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(guò)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(guò)程。從圖8.8可看出代表四種過(guò)程的 和 =0的兩條線(xiàn)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(guò)程都有各自的特征，詳見(jiàn)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(guò)程中是最基本、最節(jié)能的處理過(guò)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(mǎn)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(guò)程中，如與外界沒(méi)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(xiàn)BC的斜率，而 是直線(xiàn)CA的斜率。 兩斜率相等，因此兩直線(xiàn)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(xiàn)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(guò)兩種空氣狀態(tài)點(diǎn)的連線(xiàn)上，并將過(guò)兩狀態(tài)點(diǎn)的連線(xiàn)分為兩段。所分兩段線(xiàn)段的長(zhǎng)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(lái)，空氣仍然恢復(fù)到飽和狀態(tài)。在空氣變化過(guò)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^(guò)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(guò)試算法，從點(diǎn)C引出很多過(guò)程線(xiàn)，分別 與 的飽和線(xiàn)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(guò)程線(xiàn)也可以近似看作等焓過(guò)程。,,,,,,,,,,8.2 焓濕圖的應(yīng)用,圖8.10 過(guò)飽和區(qū)空氣狀態(tài)的變化過(guò)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(guò)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(guò) 連線(xiàn)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(xiàn)與 連線(xiàn)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(duì)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(duì)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(cè)得水蒸氣分壓力為1600Pa，試求：（1）相對(duì)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(duì)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(duì)濕度為 50％的濕空氣，處理后的溫度為 22℃，相對(duì)濕度為85％。試求：（1）狀態(tài)變化過(guò)程的熱濕比；（2）空氣處理過(guò)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(duì)濕度為45％，熱濕比 為5000和－2000kJ/kg的空氣狀態(tài)變化過(guò)程線(xiàn)。 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,