1、 湿空气的物理性质及其焓湿图湿空气的物理性质及其焓湿图1.1.湿空气的物理性质湿空气的物理性质1.1 1.1 湿空气的组成湿空气的组成 自然界的空气是由多种气体和水蒸气组成的混自然界的空气是由多种气体和水蒸气组成的混合物，通常称为湿空气。从湿空气中除去水蒸气，合物，通常称为湿空气。从湿空气中除去水蒸气，剩下的混合气体称为干空气。干空气由氮（剩下的混合气体称为干空气。干空气由氮（N2N2，78.09%78.09%）、氧（）、氧（O2O2，20.95%20.95%）、二氧化碳（）、二氧化碳（CO2CO2，0.03%0.03%）,以及氖（以及氖（NeNe）、氦（）、氦（HeHe）、氩（）、氩（ArA
2、r）等其）等其它一些稀有气体（它一些稀有气体（0.93%0.93%）所组成。）所组成。v 湿空气中水蒸气含量很少，并且没有固定湿空气中水蒸气含量很少，并且没有固定比例，它随着气候以及产生水蒸气的来源情况比例，它随着气候以及产生水蒸气的来源情况而经常变化。空气中含有水蒸气的多少，直接而经常变化。空气中含有水蒸气的多少，直接影响到人们的日常生活，影响到许多工业生产影响到人们的日常生活，影响到许多工业生产过程以及对产品和物质的贮存保管。因此，尽过程以及对产品和物质的贮存保管。因此，尽管水蒸气的含量很少，它却是影响空气物理性管水蒸气的含量很少，它却是影响空气物理性质的一个重要因素。质的一个重要因素。v
3、 湿空气中还含有一些尘粒、烟雾、微生物湿空气中还含有一些尘粒、烟雾、微生物以及废气等污染物质，这些污染物质含量不多，以及废气等污染物质，这些污染物质含量不多，却直接影响着空气的洁净程度却直接影响着空气的洁净程度。PP1.2 1.2 湿空气的物理性质和状态参数湿空气的物理性质和状态参数 湿空气的物理性质不仅取决于空气的组成成分，而且还与所湿空气的物理性质不仅取决于空气的组成成分，而且还与所处的状态有关，表示湿空气状态的参数称为状态参数，常用的状处的状态有关，表示湿空气状态的参数称为状态参数，常用的状态参数有：态参数有：大气压力、大气压力、密度、含湿量密度、含湿量、相对湿度、露点温度、湿球温度、焓
4、、相对湿度、露点温度、湿球温度、焓1.1.大气压力大气压力 地球表面单位面积上的空气压力称为大气压力，地球表面单位面积上的空气压力称为大气压力，用符号用符号P P 表示，单位表示，单位P Pa a或或kPkPa a。大气压力不是一个定值，它随着各个地区海拔高度的不同而大气压力不是一个定值，它随着各个地区海拔高度的不同而存在着差异，同时还随着季节、天气的变化少有变化。存在着差异，同时还随着季节、天气的变化少有变化。v上海市上海市 海拔高度为海拔高度为4 45 5m m，v夏季大气压力为夏季大气压力为100510053 3mbarmbar，v冬季大气压力为冬季大气压力为102510251 1mba
5、rmbar；v西安市西安市 海拔高度为海拔高度为3963969 9m m，v夏季大气压力为夏季大气压力为9599592 2mbarmbar，v冬季大气压力为冬季大气压力为9789787 7mbarmbar；v西宁市西宁市 海拔高度为海拔高度为226122612 2m m，v夏季大气压力为夏季大气压力为7737735 5mbarmbar，v冬季大气压力冬季大气压力7757751 1mbarmbar。压力相同，温度不同，空气的容重和密度也不同压力相同，温度不同，空气的容重和密度也不同 v温度 容重N/m3 密度kgm3v0 1270 1293v5 1247 1270v10 1224 1248v15
6、 1202 1226v20 1180 1.205v25 1162 1185v30 1143 1165v35 1123 1.146v40 1105 11282.2.温度温度 温度是分子动能的宏观结果，分子动能越大，温度越高温度是分子动能的宏观结果，分子动能越大，温度越高。目前通用的温标有两个：目前通用的温标有两个：（1 1）开尔文温标。也称开氏温标，用符号表示，单位为）开尔文温标。也称开氏温标，用符号表示，单位为K K，它是以分子热运动平均动能趋于零的温度为起点，它是以分子热运动平均动能趋于零的温度为起点，定为定为0K,0K,以水的三项点温度为定点，定为以水的三项点温度为定点，定为273.15K
7、273.15K。（2 2）摄氏温标。用符号表示，单位为）摄氏温标。用符号表示，单位为，它是以水的冰，它是以水的冰点温度为起点，定为点温度为起点，定为00，以水的沸点温度为定点，定，以水的沸点温度为定点，定为为100100。16.273Tt3.3.水蒸气分压力水蒸气分压力 湿空气中，水蒸气单独占有湿空气的容积，并具湿空气中，水蒸气单独占有湿空气的容积，并具有与湿空气相同的温度时，所产生的压力，称为水蒸有与湿空气相同的温度时，所产生的压力，称为水蒸气的分压力。气的分压力。湿空气中的水蒸气含量愈多，其分压力就愈大，湿空气中的水蒸气含量愈多，其分压力就愈大，换言之，水蒸气分压力的大小直接反映了水蒸气含
8、量换言之，水蒸气分压力的大小直接反映了水蒸气含量的多少。的多少。qgPPP4.4.湿空气的密度湿空气的密度 单位容积空气所具有的质量称为空气的单位容积空气所具有的质量称为空气的密度，单位为密度，单位为/m/m。（1 1）湿空气比干空气轻。）湿空气比干空气轻。（2 2）空气越潮湿，水蒸气含量越大，则空气密度）空气越潮湿，水蒸气含量越大，则空气密度越小，大气压力也越低。所以，阴雨天大气压力比越小，大气压力也越低。所以，阴雨天大气压力比晴天低。晴天低。（3 3）温度越高，则空气密度越小，大气压力也越）温度越高，则空气密度越小，大气压力也越低，所以，同一个地区夏天比冬天气压低。低，所以，同一个地区夏天
9、比冬天气压低。TPTBqqg00134.0003484.05.5.湿空气的含湿量湿空气的含湿量 在湿空气中，每千克干空气所含有的水蒸气量称为在湿空气中，每千克干空气所含有的水蒸气量称为含湿量。含湿量。（1 1）当大气压力一定时，含湿量随着水蒸气分压力升）当大气压力一定时，含湿量随着水蒸气分压力升高而增大，反之亦然。高而增大，反之亦然。（2 2）当含湿量一定时，水蒸气分压力随大气压力升高）当含湿量一定时，水蒸气分压力随大气压力升高而上升，随大气压力降低而下降。而上升，随大气压力降低而下降。qqPBPd622.06.6.相对湿度相对湿度 湿空气的干湿程度对于生产和人体生理的影响，并不湿空气的干湿程
10、度对于生产和人体生理的影响，并不单纯地取决于空气中含有水蒸气量的多少，而是取决于空单纯地取决于空气中含有水蒸气量的多少，而是取决于空气接近饱和的程度如何。气接近饱和的程度如何。100%100%相对湿度正是反映这种接近程度的一个状态参数，定相对湿度正是反映这种接近程度的一个状态参数，定义为空气中水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气分压力之义为空气中水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气分压力之比。比。qbqPPv愈小，则空气饱和程度愈小，空气愈干燥，愈小，则空气饱和程度愈小，空气愈干燥，吸水能力愈强；吸水能力愈强；愈大，则空气饱和程度愈愈大，则空气饱和程度愈大，空气愈湿润，吸收水汽的能力愈弱。大，空气愈湿
11、润，吸收水汽的能力愈弱。为为100100的湿空气是饱和湿空气的湿空气是饱和湿空气。v 湿空气的含湿量和相对湿度同为湿空气的湿空气的含湿量和相对湿度同为湿空气的状态参数，但意义却不相同，相对湿度能够表状态参数，但意义却不相同，相对湿度能够表示空气的饱和程度，但不能表示水蒸气的含量；示空气的饱和程度，但不能表示水蒸气的含量；相反，湿空气的含湿量它能表示水蒸气的含量，相反，湿空气的含湿量它能表示水蒸气的含量，却不能够表示空气饱和程度。却不能够表示空气饱和程度。结论：结论：qbqbqqPBPPBPd622.0622.0 7.7.湿空气的露点温度湿空气的露点温度 饱和空气的水蒸气分压力决定于空气饱和空气
12、的水蒸气分压力决定于空气的温度。空气的温度愈高，相应的的温度。空气的温度愈高，相应的 Pqb Pqb 愈愈大。因此，当空气的温度改变时，随着大。因此，当空气的温度改变时，随着PqbPqb值的变化，饱和空气和未饱和空气两种状态值的变化，饱和空气和未饱和空气两种状态是可以相互转化的。在不改变空气压力和含是可以相互转化的。在不改变空气压力和含湿量的前提下，若将水蒸气分压力为湿量的前提下，若将水蒸气分压力为PqPq的未的未饱和空气进行冷却，使其温度由原来的饱和空气进行冷却，使其温度由原来的t t降降低到低到tltl，若对应于若对应于tltl的的PqbPqb值恰与值恰与PqPq值相等，值相等，则则100
13、100，该未饱和空气就变成了饱和该未饱和空气就变成了饱和空气。在含湿量不变的条件下，使未饱和空空气。在含湿量不变的条件下，使未饱和空气达到饱和状态的温度为露点温度气达到饱和状态的温度为露点温度如果空气的温度继续下降，则饱和空气中如果空气的温度继续下降，则饱和空气中的水蒸气便有一部分凝结成水滴而被分离的水蒸气便有一部分凝结成水滴而被分离出来，这种现象称为结露出来，这种现象称为结露 什么叫结露？什么叫结露？空气结露是常见的一种现象例如秋季凌晨树干、叶、草皮上的露珠，例如秋季凌晨树干、叶、草皮上的露珠，冬季玻璃窗户上的露水等，都是由于空气冬季玻璃窗户上的露水等，都是由于空气接触到冷表面后，温度降到露
14、点以下，以接触到冷表面后，温度降到露点以下，以致达到饱和而析出凝结水的缘故。致达到饱和而析出凝结水的缘故。当空气与低于其露点温度的表面接触当空气与低于其露点温度的表面接触时，将不仅使空气的温度降低，同时还有时，将不仅使空气的温度降低，同时还有水分析出。在空调技术中，常应用这个原水分析出。在空调技术中，常应用这个原理来达到使空气冷却减湿的目的理来达到使空气冷却减湿的目的。v8 8空气的湿球温度空气的湿球温度tstsv 湿球温度湿球温度tsts，是用湿球温度计在空气中测是用湿球温度计在空气中测量出来的温度值。量出来的温度值。v若空气中水蒸气达到饱和状态，那么纱布上的若空气中水蒸气达到饱和状态，那么
15、纱布上的水就不会汽化，则湿球温度计的读数就与干球水就不会汽化，则湿球温度计的读数就与干球温度计相同。若空气中的水蒸气未达到饱和，温度计相同。若空气中的水蒸气未达到饱和，那么湿球纱布上的水就会不断汽化，汽化需要那么湿球纱布上的水就会不断汽化，汽化需要吸收汽化潜热，水温就因此而下降，所以湿球吸收汽化潜热，水温就因此而下降，所以湿球温度一般低于干球温度。温度一般低于干球温度。v空气中所含水蒸气越少，其湿球温度越低，干、空气中所含水蒸气越少，其湿球温度越低，干、湿球温差就越大；反之，干、湿球温差越小，湿球温差就越大；反之，干、湿球温差越小，表明空气越湿润。表明空气越湿润。d9.9.湿空气的焓湿空气的焓
16、 湿空气的焓是指每湿空气的焓是指每1 1干空气的焓干空气的焓 和和 水蒸气的水蒸气的焓焓hq hq 两者的和，用符号两者的和，用符号 h h 表示，单位为表示，单位为kJ/kJ/干干hgdtdtdth250084.101.184.1250001.1qgdhhhttChpgg01.1ttChpqq84.1250025002.2.1 2.2.1 湿空气的焓湿图（湿空气的焓湿图（h h-d d）焓湿图（焓湿图（h h-d-d）的组成：等温线的组成：等温线t t，等焓线等焓线h h，等含湿量线等含湿量线d d，等相对湿度线等相对湿度线，水蒸气分压力线水蒸气分压力线P Pq q，角系数线。角系数线。2.
17、2 2.2 湿空气的焓湿图及其应用湿空气的焓湿图及其应用2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 D(g/Kg)-25-15-55152535455565758595105115125135145%RHh (KJ/Kg)65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0-5-10-15-20-25T-30 2 2.2.2 焓湿图的应用 1.1.由两个已知状态参数，确定其它状态参数。一般由由两个已知状态参数，确定其它状态参数。一般由t t，t ts s（夏季）或夏季）或t t，（冬季）来确定其
18、它状态参数。冬季）来确定其它状态参数。2.2.湿空气状态变化过程在湿空气状态变化过程在h h-d-d 图上的表示图上的表示 1 1）干加热过程：等）干加热过程：等d d 过程；过程；2 2）干冷却过程：等）干冷却过程：等d d 过程；过程；3 3）喷水加湿过程：等）喷水加湿过程：等h h 过程；过程；4 4）吸附减湿过程：等）吸附减湿过程：等h h 过程；过程；5 5）喷蒸汽加湿过程：等）喷蒸汽加湿过程：等t t 过程；过程；6 6）冷却干燥过程：降温减湿过程。）冷却干燥过程：降温减湿过程。=-=+加热加热等温加湿等温加湿绝热加湿绝热加湿绝热除湿绝热除湿降温除湿降温除湿=000冷却冷却3.3.
19、不同状态空气的混合过程在不同状态空气的混合过程在h h-d-d图上的表示图上的表示状态为状态为A A（h hA A，d dA A）的湿空气，质量流量为的湿空气，质量流量为M MA A（kg/skg/s）；）；状态为状态为B B（h hB B，d dB B）的湿空气，质量流量为的湿空气，质量流量为M MB B（kg/skg/s）；）；混合状态为混合状态为C C（h hC C，d dC C）混合后的空气质量流量为：混合后的空气质量流量为：M MC C=M MA A+M MB B根据热平衡关系式：根据热平衡关系式：M MA A h hA A+M M B B h hB B=（M MA A+M MB B
20、）h hC C根据湿平衡关系式：根据湿平衡关系式：M MA A d dA A+M M B B d dB B=（M MA A+M MB B）d dC C 混合后空气焓值：混合后空气焓值：h hC C=（M MA A h hA A+M M B B h hB B）/（M MA A+M MB B）混合后空气含湿量：混合后空气含湿量：d dC C=（M MA Ad dA A+M M B Bd dB B）/（M MA A+M MB B）Mixing of air at different stateACBGA=2 kg/s GB=1 kg/sABC21ABBCCABCCAMMhhhhddddCBAC 第二
21、章 复习思考题v2.1 2.1 湿空气是由哪些成分组成的？为什么要把含湿空气是由哪些成分组成的？为什么要把含量很少的水蒸气当作一个重要成分来考虑？它对量很少的水蒸气当作一个重要成分来考虑？它对湿空气的性质产生什么影响？湿空气的性质产生什么影响？v2.2 2.2 天气从晴转阴，为什么大气压力要下降？为天气从晴转阴，为什么大气压力要下降？为什么在同一地区冬季的大气压高于夏季的大气压？什么在同一地区冬季的大气压高于夏季的大气压？v2.32.3请解释下列物理现象：请解释下列物理现象：v在寒冷的冬季，人在室外说话时，为什么能看得见在寒冷的冬季，人在室外说话时，为什么能看得见从嘴里冒出的从嘴里冒出的“白气
22、白气”？v为什么浴室在夏天不像冬天那样雾气腾腾？为什么浴室在夏天不像冬天那样雾气腾腾？v试说明秋天早晨的雾是怎样形成的，为什么空气温试说明秋天早晨的雾是怎样形成的，为什么空气温度一提高雾就消失了？度一提高雾就消失了？v冬天，有些汽车把热风吹到司机前面的挡风玻璃上冬天，有些汽车把热风吹到司机前面的挡风玻璃上就可以防止结霜，这是什么原因？就可以防止结霜，这是什么原因？v冬季室内供暖，为什么会导致空气干燥？应采取什冬季室内供暖，为什么会导致空气干燥？应采取什么措施方可使空气湿润些？么措施方可使空气湿润些？v2.4 湿空气的水蒸气分压力和湿空气中水蒸气饱和分压力有什么区别？它们是否受大气压力的影响？v
23、2.5 两种空气环境的相对湿度都一样，但一个温度高，一个温度低，试问从吸湿能力上看，能说它们是同样干燥吗？为什么？v2.6 在某一空气环境中，让1kg温度为t的水吸收空气的热全部蒸发，试问此时空气状态如何变化？在i-d图上又如何表示？v2.7 在大气压力变化时，湿空气的哪些状态参数也随之发生变化？怎样变化？v2.8 测得空调房间的干球温度、湿球温度和大气压力后，应怎样计算该房间空气的含湿量、相对湿度和焓?第二章 习 题v2.12.1试求试求t=26t=26时干空气的密度。当地大气压力时干空气的密度。当地大气压力B=101325PaB=101325Pa。v2.2 2.2 已知空气温度已知空气温度
24、t=-10t=-10，大气压力大气压力B=101325PaB=101325Pa，相相对湿度对湿度=70%=70%。试比较干空气和湿空气的密度。试比较干空气和湿空气的密度。v2.3 2.3 已知房间内空气温度已知房间内空气温度t=20t=20，相对湿度相对湿度=50%=50%，所所在地区大气压力在地区大气压力B=101325PaB=101325Pa，试计算空气的含湿量。试计算空气的含湿量。v2.4 2.4 某地大气压力某地大气压力B=101325PaB=101325Pa。测得当时空气温度测得当时空气温度t=30t=30，相对湿度相对湿度=80%=80%。试计算该空气的含湿量。若试计算该空气的含湿
25、量。若空气达到饱和状态（空气达到饱和状态（=100%=100%），），试计算该空气的饱和试计算该空气的饱和含湿量、焓和密度。含湿量、焓和密度。v 2.52.5已知房间内空气干球温度为已知房间内空气干球温度为2020，相对湿度，相对湿度=55%=55%，所在地区大气压力为所在地区大气压力为101325 101325 PaPa。如果穿过如果穿过室内的冷水管道表面温度为室内的冷水管道表面温度为88，那末管道表面会不，那末管道表面会不会产生凝结水？为什么？如有，应采取什么措施？会产生凝结水？为什么？如有，应采取什么措施？v 2.62.6已知空气的温度已知空气的温度t=22t=22，含湿量含湿量d=8.
26、22g/kgd=8.22g/kg干，干，大气压力大气压力B=101325PaB=101325Pa。试计算该空气的相对湿度和试计算该空气的相对湿度和焓值。焓值。v 2.72.7已知某地的大气压力已知某地的大气压力B=101325PaB=101325Pa，温度温度t=22t=22，相对湿度相对湿度=55%=55%。试利用试利用h h-d-d图求空气的湿球温度图求空气的湿球温度tsts和露点温度和露点温度t tl l。2.8 2.8 已知空气的大气压力为已知空气的大气压力为101325 101325 PaPa，试利用试利用h h-d-d图确定图确定下列各空气状态的其他参数。下列各空气状态的其他参数。
27、t=22t=22，=64%=64%；h h=44kJ/kg,d=7g/kg=44kJ/kg,d=7g/kg干干 ；t=28t=28（干球温度），干球温度），t tl l=22=22（露点温度）；露点温度）；d db b=14.7g/kg=14.7g/kg干干(饱和含湿量饱和含湿量)，=70%=70%；t tl l=15(=15(露点温度露点温度)，d=11 g/kgd=11 g/kg干。干。2.9 2.9 对于初始状态为对于初始状态为t=16t=16，d=9 g/kgd=9 g/kg干的空气，加入总干的空气，加入总热量热量Q=5.82KW,Q=5.82KW,加入总湿量加入总湿量W=2.5kg/
28、h(6.94W=2.5kg/h(6.9410-10-4kg/s)4kg/s)。试在试在h h-d-d图上画出空气状态变化过程线。如果图上画出空气状态变化过程线。如果从空气中减去从空气中减去5.825.82KWKW的热量和的热量和2.52.5kg/hkg/h的湿量，此时变的湿量，此时变化过程线又如何表示化过程线又如何表示?(?(B=101325Pa)B=101325Pa)2.10 已知大气压力B=101325Pa，空气温度t1=18，1=50%，该空气吸收了热量Q=3.89KW和湿量W=0.000056kg/s后，其温度t2=25。试利用h-d图求出状态变化后空气的其他参数2，h2,d2。2.1
29、1 现将两种空气加以混合：第一种的风量为G1=4000m3/h,空气状态参数为t1=20,1=80%;第二种的G2=6000 m3/h，空气状态参数为t2=30，2=50%。所在地区的大气压力为B=101325Pa，空气的密度=1.204kg/m3。试确定混合空气的状态参数。2.12 某空调工程所需的总送风量为19100kg/h（5.31kg/s）,其中回风量为14750 kg/h（4.10 kg/s），回风参数tN=20,N=55%;新风量为4350 kg/h（1.21 kg/s）,新风参数tW=34,W=60%。试求混合空气的状态。（所在地区大气压力B=101325Pa）2.13 某城市夏季空气调节室外计算干球温度为34，室外计算湿球温度为28.2，所在地区大气压力为101325Pa。试在h-d图上确定夏季室外空气状态点，并求出相对湿度、含湿量和焓值。
