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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(duì)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(duì)壓力：當(dāng)?shù)卮髿鈮号c工作壓力之和； 絕對(duì)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(duì)溫標(biāo)（開氏溫標(biāo)），符號(hào)T，單位K 攝氏溫標(biāo)，符號(hào)t，單位℃ 華氏溫標(biāo)，符號(hào)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：?jiǎn)挝蝗莘e的濕空氣所具有的質(zhì)量,比容：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的濕空氣所占有的容積,濕空氣的計(jì)算中往往以含1kg干空氣的濕空氣作為計(jì)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(duì)濕度 絕對(duì)濕度：?jiǎn)挝蝗莘e濕空氣中含有水蒸汽的質(zhì)量。 絕對(duì)濕度為該溫度和水蒸汽分壓力下的水蒸汽密度。 絕對(duì)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(shí)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(duì)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(duì)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(duì)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(jì)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(shí)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(shí)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(duì)濕度為90％時(shí)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(shí)，簡(jiǎn)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(jì)）,,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(shí)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(dòng)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(shí)，ε=0 等濕球溫度線與等焓線完全重合； 當(dāng)ts＞0℃時(shí)，ε＞0； 當(dāng)ts＜0℃時(shí)，ε＜0。 在工程計(jì)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(jì),利用普通水銀溫度計(jì)，將其球部用濕脫脂棉紗布包敷，則成為濕球溫度計(jì)。 濕球溫度計(jì)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(jì)是測(cè)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(jì)中平衡關(guān)系： 空氣對(duì)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(jì)讀數(shù)差值的大小，間接反映了空氣相對(duì)濕度的狀況。 例如：干球18度，濕球15度時(shí)，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(duì)濕度為68%。 實(shí)測(cè)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(jì)。,,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(jì)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(duì)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(gè)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(gè)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(jì)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(zhǎng)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(duì)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(gè)參數(shù) ( i, d還可計(jì)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(qǐng)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,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,