1、第八章 湿空气1本章内容本章内容8.1 湿空气的性质湿空气的性质8.2 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图8.3 湿空气湿空气的基本热力过程的基本热力过程28.1 8.1 湿空气的性质湿空气的性质组成组成：湿空气干空气水蒸气3湿空气：湿空气：含有水蒸气的空气。含有水蒸气的空气。干空气：干空气：完全不含水蒸气的空气。完全不含水蒸气的空气。在干燥、空气调节以及精密仪表和电绝缘的防在干燥、空气调节以及精密仪表和电绝缘的防潮等对空气中的水蒸气特殊敏感的领域，则必须考潮等对空气中的水蒸气特殊敏感的领域，则必须考虑空气中水蒸气的影响。虑空气中水蒸气的影响。湿空气中水蒸气的分压力很低，可视水蒸气为湿空气中水蒸气的
2、分压力很低，可视水蒸气为理想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合理想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合气体。气体。一、一、湿空气的成分及压力湿空气的成分及压力4水蒸气干空气 TRmVPTRmVPvvvaaa物理模型：物理模型：干空气：理想气体干空气：理想气体水蒸气：近视作为理想气体水蒸气：近视作为理想气体5 干空气的组成表 2O2NAr2CO0.00031.0000.01328.966成分分子量容积成分（摩尔成分）组成气体的部分分子量32.0000.20956.70428.0160.780921.87839.9440.00930.37144.016大气压力大气压力 -地球单位表面上所
3、受的大气的压力。大气压力与海拔高大气压力与海拔高度的关系。度的关系。标准大气压标准大气压 -1954年第十届国际计量大会决议声明，规定标准大气压值101.325kPa。vppBa vpppa7二、二、未饱和湿空气与饱和湿空气未饱和湿空气与饱和湿空气 未饱和湿空气：未饱和湿空气：饱和湿空气：饱和湿空气：湿空气中的水蒸气未饱和，处于过湿空气中的水蒸气未饱和，处于过热状态，湿空气还能吸收水份。热状态，湿空气还能吸收水份。湿空气中的水蒸气已饱和，不能湿空气中的水蒸气已饱和，不能再吸收水份。再吸收水份。)(tppsv)(tppsv8从未饱和到饱和的途径从未饱和到饱和的途径Tspvps1、T 加水蒸气加水
4、蒸气pvab3、pv 不变，不变，Ta ba ddc2、pv ，Ta ce结露结露Td 露点温度露点温度9露点露点：结露：结露：湿空气中的水蒸气分压力湿空气中的水蒸气分压力pv v对应的饱和温度对应的饱和温度td称为称为露点温度，露点温度，简称简称露点露点。定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和，定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和，凝结成水（过程凝结成水（过程12）。）。结霜：结霜：0dt10 td =ts(pv)结露与露点结露与露点湿润的夏天水管上常出现水珠湿润的夏天水管上常出现水珠?冷水管冷水管t=20oCTsdpv=0.04bar大气温度大气温度t=30oCtd=28.98oC干燥的冬天
5、干燥的冬天pv小，小，td0oC结霜结霜 11三、湿空气的分子量与气体常数湿空气的平均分子量：湿空气的平均分子量：()28.97(28.97 18.02)aavvavvvavavvvaavMr Mr MppBppMMMMBBBBppMMMBB湿空气的气体常数湿空气的气体常数：8314831428728.97 10.951 0.378vvRppMBB12四、四、绝对湿度与相对湿度绝对湿度与相对湿度湿度湿度：湿空气中水蒸气的含量。：湿空气中水蒸气的含量。1.1.绝对湿度绝对湿度 1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的气的绝对湿度绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密
6、度：，即湿空气中水蒸气的密度：饱和湿空气饱和湿空气的绝对湿度的绝对湿度达到最大值达到最大值绝对湿度绝对湿度T,pv下水蒸气的密度下水蒸气的密度不常用不常用TRVpmvvvvvvvmpVR TssvpR T13 2、相对湿度相对湿度 湿空气中水蒸气含量与同温度下最大可能含量之比。湿空气中水蒸气含量与同温度下最大可能含量之比。vsvspp01 =0 干空气干空气0 ts（p），），如在如在1atm时，时，t 100 时，时，由于水蒸汽的最大压力（饱和压力）由于水蒸汽的最大压力（饱和压力）ps p，故故v,maxsppp（1）vsppvvvgv1pvR Tsssgs1pvR T（2）此时此时vvv,
7、maxpppp14五、含湿量（比湿度）五、含湿量（比湿度）1 kg干空气中所含水蒸气的质量干空气中所含水蒸气的质量vamdma）当）当p一定时，一定时，vdpt v0.622ppspdssppp622.0vv0.622pppvaVdVvavg,vag,ap VR Tp VR Tva0.622ppkg水蒸气水蒸气/kg干空气干空气b)一定，一定，p、升温吸湿原理升温吸湿原理kg/kgDA讨论：讨论：15六、饱和度622622vvsssvspBpBpdDpdBpBpvsppppD饱和度D略小于相对湿度，即D，如，则。16七、七、湿空气比体积与密度湿空气比体积与密度湿空气的湿空气的比体积比体积:1k
8、g1kg干空气和干空气和0.001dkg0.001dkg水蒸气所占据的体积。水蒸气所占据的体积。aavmVvdpTRpTRRdRmVvpTRmRmVTRmRmpVTRmVpTRmVpaavaavvaavvaavvvaaa001606.01001.0)(vd001.0117八、八、湿空气的焓湿空气的焓湿空气的焓湿空气的焓等于干空气的焓与水蒸气的焓之和。等于干空气的焓与水蒸气的焓之和。)(/akgkJ湿空气的比焓是以1kg干空气为基准，也就是（1+0.001d）kg湿空气的焓，用h表示。vadhhh001.0)(/akgkJ)(/akgg)(/vkgkJhahdvh)(/akgkJ含有1kg干空气
9、的空气的焓，单位为1kg干空气的焓，单位为含湿量，单位为1kg水蒸气的焓，单位为18)85.12501(001.001.1)/(85.10/250184.12501)/(01.1式中01.1.,tdthKkgkJckgkJrttcrhtKkgkJcttchqpvpvapapa湿空气的焓值为水蒸气的比定压热容时水的汽化潜热空气的温度干空气的比定压热容；水工程上取工程上取00的干空气和的干空气和00的饱和水的饱和水的焓值为的焓值为0 0，则空气的焓为：，则空气的焓为：19 绝热饱和温度是在定压绝热条件下，空气与水直接接触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度，也称热力学湿球温度。理论上理论上九、绝热饱和
10、温度与湿球温度九、绝热饱和温度与湿球温度1、绝热饱和温度（热力学湿球温度）、绝热饱和温度（热力学湿球温度）模型特点：模型特点：1 定压，绝热定压，绝热2 接触时间无限长接触时间无限长20t2PPt1,d1h1,1t2,d2h2，2质量平衡质量平衡2121212121hhddhhmhddmhmhmhmhmlalaaalea能量平衡能量平衡1221ddmmdmmdmaeaea21012hh2222622.0%100sspBpdlvplvlvpvplvphhdttchhhhdttcdhdtchddhdtc12212122121222121112121hhddhl22 干湿球温度计 干湿球温度计干湿球
11、温度计由两个温度计构成，如图所示。由两个温度计构成，如图所示。如果将如果将干湿球温度计干湿球温度计置于通风置于通风良好的湿空气中，由于良好的湿空气中，由于湿球温度计湿球温度计上湿布的水分蒸发上湿布的水分蒸发,吸收汽化潜热，吸收汽化潜热，使湿纱布中的水温降低，湿球温度使湿纱布中的水温降低，湿球温度计读数下降。当水分蒸发所需要的计读数下降。当水分蒸发所需要的热量等于周围空气所传给的热量时，热量等于周围空气所传给的热量时，湿球温度计读数维持在某一数值不湿球温度计读数维持在某一数值不变，这一温度值称为变，这一温度值称为湿球温度湿球温度 tw。干球温度计干球温度计：测量空气温度：测量空气温度 t 湿球温
12、度计湿球温度计:测量湿球温度测量湿球温度 tw干湿球温度计干湿球温度计2 2、湿球温度、湿球温度湿球温度的概念在空气调节中湿球温度的概念在空气调节中至关重要至关重要23 当当湿空气湿空气未饱和时，其未饱和时，其相对湿度相对湿度愈小，愈小，湿球湿球温度计温度计上纱布中水分蒸发愈快，需要的汽化潜热上纱布中水分蒸发愈快，需要的汽化潜热愈多，愈多，湿球温度湿球温度愈低，干、湿球温度差就愈大；愈低，干、湿球温度差就愈大；反之，湿空气的相对湿度越大，干、湿球温度之反之，湿空气的相对湿度越大，干、湿球温度之差就愈小；当湿空气的差就愈小；当湿空气的相对湿度相对湿度等于等于1时时，湿空，湿空气为气为饱和湿空气，
13、干球温度与湿球温度饱和湿空气，干球温度与湿球温度相等。相等。干、湿球温度之差可以表征空气干、湿球温度之差可以表征空气相对湿度相对湿度的的大小，它们之间的关系可以表达为大小，它们之间的关系可以表达为 wftt 根据根据干湿球温度计测量的干湿球温度计测量的干、湿球温度就可干、湿球温度就可以由上式确定空气以由上式确定空气相对湿度相对湿度的大小。的大小。例题例题8-1、8-224湿空气的焓湿图是在不同的大气压力B下，纵坐标是其焓值，横坐标是含湿量值。湿空气的湿空气的焓湿图焓湿图是湿空气工程计算的重要工具。是湿空气工程计算的重要工具。8.2 湿空气的湿空气的焓湿图焓湿图 25焓湿图组成焓湿图组成等焓线
14、等湿线 1.d2.等温线等相对湿度线3.5.4.水蒸汽分压力线热湿比线0102030500030002000100006000-2000)10(2Papv26焓湿图焓湿图的的结构结构d=0 干空气干空气dh2、h 线线1、d 线线 人为将人为将 h 旋转旋转135度度 h135度度d27焓湿图焓湿图的的结构结构dh3、t 线线 正斜率的直线正斜率的直线 h等干球温度线等干球温度线tdtth)85.12501(001.001.10)85.12501(001.0consttdhtd28焓湿图焓湿图的的结构结构dhh等相对湿度线等相对湿度线是一组是一组向上凸的线。向上凸的线。=0，干空气线。，干空气
15、线。=100%，饱和湿，饱和湿空气线，其左上部未空气线，其左上部未饱和，右下部，过饱饱和，右下部，过饱和，不稳定。和，不稳定。t100%sspBpd622.04.4.等等线线dB 一定时，一定时，=f(d,t)。29 h-d 图都是在一定的大图都是在一定的大气压力气压力B 下绘制的，水蒸气下绘制的，水蒸气的分压力最大也不可能超过的分压力最大也不可能超过 B。如果。如果B=1bar，此压力下，此压力下水蒸气对应的饱和温度为水蒸气对应的饱和温度为99.63，因此当湿空气温，因此当湿空气温 度度等于或高于等于或高于99.63时，时，定定义为义为 =pv/B。此时此时等等线就是等线就是等d 线，所以各
16、等线，所以各等线与线与t=99.63的等温线的等温线相交后，向上折与等相交后，向上折与等d 线重合。线重合。30焓湿图焓湿图的的结构结构dhht0.6220.622vbvvbpdpppp5、线线vp100%dvpd31焓湿图焓湿图的的结构结构dhht6、露点露点td100%vppv下的饱和下的饱和湿空气湿空气1tdd32焓湿图焓湿图的的结构结构dhht7、湿球温度、湿球温度tw100%vp绝热饱和温度绝热饱和温度tdtwt1whhd33焓湿图焓湿图的的结构结构dhht8、热湿比热湿比100%vph-d图上为直线的斜率图上为直线的斜率又称角系数：表示了湿空气变化过程方向与特又称角系数：表示了湿空
17、气变化过程方向与特征征dhddhhddhh1000100010001212121234焓湿图焓湿图的的结构结构dhht8、热湿比热湿比100%vp12已知初态已知初态1过程斜率已知过程斜率已知可确定终态可确定终态=4000400035h-d图四个区域的特征 36象 限热湿比状态参数变化趋势过程特征idt0增焓、增湿0减焓，减湿0减焓，增湿，降温h-d图中不同象限内湿空气状态变化过程的特征图中不同象限内湿空气状态变化过程的特征37不同的不同的B B有不同的有不同的h h-d d图图注意：注意：381110.1MPa,20 C,65%pt144.0 kJ/kgh 干空气例例1 已知湿空气参数已知湿
18、空气参数h-d图应用图应用:根据两个独立参数在焓湿图确定空气的状态点，并查出其根据两个独立参数在焓湿图确定空气的状态点，并查出其它参数。它参数。求其他参数求其他参数解：由温度及相对湿度在解：由温度及相对湿度在h-d 图图上确定点上确定点1的位置，由此读出的位置，由此读出w16.8 Ct19.3g/kgd 干空气d13.5 Ct v1.3kPap 由由h1与与 交点读出交点读出100%由点由点1作垂线，与交作垂线，与交 点读出点读出100%与与 pv 线交点读出线交点读出391110.1MPa,30 C,25 Cwpttdv76.0kJ/kg67%18.2g/kg23 C2.8kPahdtp干空
19、气干空气求求:其他其他.例例2 已知湿空气参数已知湿空气参数解：利用解：利用h-d上等湿球温度线与上等湿球温度线与等焓线平行及等焓线平行及 时干球时干球温度等于湿球温度确定点温度等于湿球温度确定点1。100%例题例题8-3408.38.3 湿空气湿空气的基本热力过程的基本热力过程 一、单纯加热或冷却过程一、单纯加热或冷却过程d不变不变12qdh1212122加热加热1 2放热放热1 2hh12hhq21hhq41二、冷却去湿二、冷却去湿过程过程qdh121212d1h1d2h2d1-d2h水水212141hhhddhhqw42三、绝热加湿三、绝热加湿过程过程向空气中喷水，汽化潜热向空气中喷水，
20、汽化潜热来自空气本身，来自空气本身，t蒸发冷却过程蒸发冷却过程dt011212hhddhhw43四、绝热减湿四、绝热减湿过程过程dh112d1h1d2h2d2-d1h水水t1t212hh固体吸固体吸湿剂湿剂02121ddhhdh44五、等温加湿五、等温加湿过程过程dh112d1h1d2h2d2-d1hVt1t2蒸气蒸气h2h1vvvthddhdh85.12501与等温线近似平行当水蒸气温度为269085.12501100vt45123aaammm六、绝热混合六、绝热混合过程过程1 12233aaam hm hm h质量平衡质量平衡d1d2ma2ma1ma3d31 1223 3aaam dm d
21、m d1 1122322aaaaam dmmddmm132213aamddmdd132213aamhhmhh3213dddd32133213hhhhdddd能量平衡能量平衡46六、绝热混合六、绝热混合过程过程dh112h3h23h1d1d2ma2ma1ma3d3ma1ma231312323ddhhddhh132213aamhhmhh3213dddd21:31:23aamm47 为了确定混合点在h-d图中的位置，也可以通过热湿平衡关系求得h3或d3。21221132122113aaaaaaaammdmdmdmmhmhmh48七、湿空气的蒸发冷却过程直接蒸发冷却间接蒸发冷却 直接蒸发冷却是指当未饱
22、和湿空气与水直接接触时，水会从周围湿空气中吸收汽化潜热而蒸发，从而使湿空气的温度降低的冷却方式。间接蒸发冷却是指将直接蒸发冷却后的所得的湿空气通过间壁式换热器去冷却室外新风作为空调送风的冷却方式。49八、冷却塔中的热湿交换过程443312wwwwahmhmhhm31241243310ddhhhhhmmwwwwa 冷却塔是通过被加热的冷却水与大气进行热湿交换，使冷却水的温度得到降低，从而重复循环使用的装置。3124310ddmmmaww质量平衡能量平衡50在在焓焓-湿图中湿图中湿空气的加热过程如湿空气的加热过程如12所示。所示。加热后的湿空气送加热后的湿空气送入干燥室吸收被干燥物入干燥室吸收被干
23、燥物料的水份。如果忽略干料的水份。如果忽略干燥室与外界的热量交换，燥室与外界的热量交换，物料中水份蒸发所吸收物料中水份蒸发所吸收的潜热完全来自湿空气，的潜热完全来自湿空气，因此物料干燥过程对湿因此物料干燥过程对湿空气来说是空气来说是绝热加湿过绝热加湿过程，程，湿空气的湿空气的含湿量含湿量d 和和相对湿度相对湿度 增加，其焓增加，其焓值基本不变，如值基本不变，如23所示。所示。九、物料干燥过程九、物料干燥过程51例题例题dh112已知空气的已知空气的t1=20oC，p1=0.1MPa将其加热至将其加热至t2=50oC，后送入干燥室，从干燥后送入干燥室，从干燥室排出时室排出时t3=30oC，求：求
24、：1）2）从干燥室每吸）从干燥室每吸收收1kg水分所需空气量水分所需空气量和加热量和加热量h2h1310.63?52dh112h2h13根据根据t1=20oC，p1=0.1MPa，10.6查图查图d1=8.9g水蒸气水蒸气/kg干空气干空气h1=42.8kJ/kg干空气干空气根据根据d2=d1,t2=50oC查图查图 h2=73.5kJ/kg干空气干空气根据根据h3=h2,t3=30oC查图查图30.63d3=17.0g水蒸气水蒸气/kg干空气干空气53dh112h2h13含含1kg干空气的湿空气所吸收水分干空气的湿空气所吸收水分3217.08.98.1gdd每吸收每吸收1kg水分所需干空气水分所需干空气dry,a1000123kg8.1m每吸收每吸收1kg水分所需湿空气水分所需湿空气adry,a1(1)124kgmmd每吸收每吸收1kg水分所需加热量水分所需加热量,21()3776kJdry aQmhh54o例题8-4、8-5、8-55556
