第一章湿空气的物理性质及其焓湿图-PPT.pptx

第一章湿空气的物理性质及其焓湿图主要内容主要内容第一节 湿空气得物理性质 1第二节 湿空气得焓湿图 23第三节 湿球温度与露点温度 2第四节 焓湿图得应用 47、大气得组成成分、大气得组成成分:水蒸气、氧气、二氧化碳等。水蒸气、氧气、二氧化碳等。、干空气、干空气:由各种气体成分组成由各种气体成分组成,空调中视为稳定得混空调中视为稳定得混合物。合物。、湿空气、湿空气:由干空气与一定量得水蒸气组成由干空气与一定量得水蒸气组成,空调工程空调工程中称其为湿空气。中称其为湿空气。注注 意意 空气环境内得空气成分与人们平时说得空气环境内得空气成分与人们平时说得“空空气气”,实际就是干空气加水蒸气实际就是干空气加水蒸气,即湿空气即湿空气。第一节第一节 湿空气得物理性质湿空气得物理性质一、基本概念一、基本概念湿空气得相关概念湿空气得相关概念干空气、饱与空气、未饱与空气干空气、饱与空气、未饱与空气;湿度湿度(绝对湿度、绝对湿度、相对湿度、含湿量相对湿度、含湿量);比焓比焓(换热器中热量换热器中热量);密度与密度与比容比容;露点温度露点温度(露点温度与机器露点温度露点温度与机器露点温度);湿球温湿球温度度第一节第一节 湿空气得物理性质湿空气得物理性质第一节第一节 湿空气得物理性质湿空气得物理性质 3 3、满足理想气体得状态方程与道尔顿定律、满足理想气体得状态方程与道尔顿定律 m m 干空气干空气:g gm mg gg g 水蒸汽水蒸汽:q qm mq qq q g gq q 2 2、水蒸气数量微小水蒸气数量微小,分压力很低分压力很低,比容很大比容很大,且处于过热且处于过热状态状态,因此可以当作理想气体来处理。因此可以当作理想气体来处理。二、理论基础二、理论基础 湿空气中水蒸气含量虽少湿空气中水蒸气含量虽少,但它决定了空气环境得干燥但它决定了空气环境得干燥与潮湿程度与潮湿程度,且影响着湿空气得物理性质。因此研究湿空气且影响着湿空气得物理性质。因此研究湿空气中水蒸气含量得调节就是空气调节中得主要任务之一。中水蒸气含量得调节就是空气调节中得主要任务之一。、在常温常压下、在常温常压下,湿空气可视为理想气体。可以用理湿空气可视为理想气体。可以用理想气体状态方程描述其状态参数。想气体状态方程描述其状态参数。第一节第一节 湿空气得物理性质湿空气得物理性质1 1、湿空气得密度、湿空气得密度 单位容积得湿空气所具有得质量,称为密度 湿空气得密度干空气密度+水蒸气密度 一般取一般取=1=1、2Kg/m2Kg/m3 3三、状态参数三、状态参数第一节第一节 湿空气得物理性质湿空气得物理性质2 2、湿空气得含湿量、湿空气得含湿量d d 湿空气中得水蒸汽密度与干空气密度之比。湿空气中得水蒸汽密度与干空气密度之比。(Kg/Kg(Kg/Kg干干)第一节第一节 湿空气得物理性质湿空气得物理性质3 3、相对湿度、相对湿度 饱与含湿量饱与含湿量 在一定温度下在一定温度下,饱与空气中得水蒸饱与空气中得水蒸汽量已达到了最大限度汽量已达到了最大限度,不再具有吸湿能力不再具有吸湿能力,即为该即为该温度下湿空气得饱与含湿量温度下湿空气得饱与含湿量db。潮湿能力比较潮湿能力比较t120,d114、7g/kg干空气干空气,d1b 14、7g/kg干空气干空气t230,d220g/kg干空气干空气,d2b 27g/kg干空气干空气第一种状态得湿空气就是否比第二种状态得湿空气第一种状态得湿空气就是否比第二种状态得湿空气潮湿？潮湿？第一节第一节 湿空气得物理性质湿空气得物理性质3 3、相对湿度、相对湿度 湿空气得水蒸汽湿空气得水蒸汽压力与同温度下得力与同温度下得饱与湿空气与湿空气得水蒸汽得水蒸汽压力压力之比之比;它表它表征湿空气中水蒸汽接近饱与征湿空气中水蒸汽接近饱与含量得程度。含量得程度。湿空气得相对湿度与含湿量之间得关系可导:第一节第一节 湿空气得物理性质湿空气得物理性质4 4、湿空气得、湿空气得焓i i 空空调工程中工程中,空气空气压力力变化很小化很小,可近似于定可近似于定压过程程,因此因此可可直接用空气得焓变化来度量空气得热量变化。直接用空气得焓变化来度量空气得热量变化。干空气的焓干空气的焓+水蒸汽的焓水蒸汽的焓 tCiqpq.2500+=(1+d)千克湿空气得焓为千克湿空气得焓为 注意注意:湿空气得湿空气得t、d、与与i四个物理量都就是独立得状态参数四个物理量都就是独立得状态参数或)84.12500(01.1)2500(.tdtdtCtCiqpgp+=+=第一节第一节 湿空气得物理性质湿空气得物理性质 在空气在空气调节中中,经常需要确定湿空气得状常需要确定湿空气得状态及其及其变化化过程。程。确定方法有确定方法有:按公式计算按公式计算;查表查表;查焓湿图。查焓湿图。焓湿图得作用焓湿图得作用:简化计算简化计算;直观描述湿空气状态直观描述湿空气状态变化过程。变化过程。第二节第二节 湿空气得焓湿图湿空气得焓湿图 为了简化工程计算,发展了湿空气参数得图解表示法,并被称为焓湿图。Richard Molllier首先使用了这种用比焓作为坐标得图表。ASHRAE 已经建立了五种Mollier型图,这些图覆盖了需要得各种参数得范围。焓湿图1a、1b、1Ha与1Hb 适用于海平面;海拔高度用英制单位与 SI单位表示分别为5000ft(150Om)情况下得数据。ASHRAE 图 1 覆盖了标准大气压力下各种参数得正常范围。这些图都基于精确得数据,与理想气体方程吻合得很好。PSYCH得计算机程序可以进行大量更普通得工程计算。第二节第二节 湿空气得焓湿图湿空气得焓湿图湿空气得焓湿图湿空气得焓湿图 湿空气得状态取决于温度湿空气得状态取决于温度t t、含湿量、含湿量d d与大气压与大气压力力B B三个基本状态参数。三个基本状态参数。第二节第二节 湿空气得焓湿图湿空气得焓湿图 i-d图以图以i为纵坐标为纵坐标,含湿量含湿量d为横坐标在一定得大气压为横坐标在一定得大气压P下绘制而成得下绘制而成得(不同大气压不同大气压i-d图不同图不同),两坐标间得夹角两坐标间得夹角为为135。其构成包括其构成包括:等焓线等焓线、等含湿量线、等含湿量线、等温线、等温线、等相对湿度线、等相对湿度线、等水蒸汽分压线、等水蒸汽分压线 与热湿比线。与热湿比线。15 焓湿图1、等、等i线及等线及等d线线 2、等温线、等温线 1、01t(25001、84t)d abd 3、水蒸气分压力标尺、水蒸气分压力标尺 Pq qBd/(0、622d)f(d)4、等相对湿度线、等相对湿度线 Pq,bq,bf(t)Pq q Pq,b q,b 截距截距斜率斜率第二节第二节 湿空气得焓湿图湿空气得焓湿图第二节第二节 湿空气得焓湿图湿空气得焓湿图5 5、热湿比线、热湿比线 BdAdBAiAiB空气状态变化在空气状态变化在i-d图上得表示图上得表示第二节第二节 湿空气得焓湿图湿空气得焓湿图 理理论上上,湿球温度就是指在定湿球温度就是指在定压绝热条件下条件下,空气与水直接接触达到空气与水直接接触达到稳定定热湿湿平衡平衡时得得绝热饱与温度与温度,也称也称热力学湿球温度。力学湿球温度。设有一空气与水直接接触得小室有一空气与水直接接触得小室,保保证二者有充分得接触表面二者有充分得接触表面积与与时间,空气空气以以P,t1,d1,i1状状态流入流入,以以饱与状与状态P,t t2,d d2,i i2流出流出,由于小室由于小室为绝热得得,所以所以对应于于每公斤干空气得湿空气每公斤干空气得湿空气,其其稳定流定流动能量方程式能量方程式为:i1(d2d1)iw/1000i2 iw4、19tw (i2i1)/(d2d1)1000 4 4、19t19tw 在在稳定状定状态下下,空气达到空气达到饱与状与状态时得温得温度等于水温度等于水温,即即t t2t tw,所以所以,满足上述各式得足上述各式得t t2或或t tw即即为进口空气状口空气状态得得绝热饱与温度与温度,也称也称热力学湿球温度。力学湿球温度。1 1、热力学湿球温度力学湿球温度湿球温度得概念在空气调节中湿球温度得概念在空气调节中至关重要至关重要第三节第三节 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度一、湿球温度一、湿球温度在工程上在工程上,可以近似认为等焓线即为等湿球温度线。可以近似认为等焓线即为等湿球温度线。2 2、等湿球温度线、等湿球温度线1、已知大气压力B=0、1MPa,空气温度t1=18,=50%,空气吸收了热量Q=14000kJ/h与湿量W=2kg/h后,温度为t2=25,利用h-d图,求出状态变化后空气得其她状态参数 ,h2,d2各就是多少？2、已知大气压力为101325Pa,空气状态变化前得干球温度t1=20,状态变化后得干球温度t2=30,相对湿度 =50%,状态变化过程得角系数 。试用h-d图求空气状态点得各参数 、h1、d1各就是多少？3、已知空气干球温度为24,湿球温度16,如何利用焓湿图确定空气状态点？例题例题第三节第三节 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度 利用普通水利用普通水银温度温度计,将将其球部用湿其球部用湿纱布包敷布包敷,则成成为湿球温度湿球温度计,纱布布纤维得毛得毛细作用作用,能从盛水容器内不断地能从盛水容器内不断地吸水以湿吸水以湿润湿球表面湿球表面,因此因此,湿球温度湿球温度计所指示得温度所指示得温度值实际上就是球表面水得温度。上就是球表面水得温度。3 3、湿球温度、湿球温度计第三节第三节 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度 空气得露点温度也就是湿空气得一个状空气得露点温度也就是湿空气得一个状态参数参数,它与它与P Pq q与与d d相关相关,因而不就是独立参数。湿空气得露点温度定义为在含湿因而不就是独立参数。湿空气得露点温度定义为在含湿量不变得条件下量不变得条件下,湿空气达到饱与时得温度。在湿空气达到饱与时得温度。在idid图上图上(见图见图1-12)1-12),A A状态湿空气得露点温度即由状态湿空气得露点温度即由A A沿等沿等d d线向下与线向下与 =100%=100%轴线交点得温交点得温度。显然当度。显然当A A状态湿空气被冷却时状态湿空气被冷却时(或与某冷表面接或与某冷表面接触时触时),只要湿空气温度大于或等于其露点温度只要湿空气温度大于或等于其露点温度,则不会出现结则不会出现结露现象。因此露现象。因此,湿空气得露点温度也就是判断就是否结露得判湿空气得露点温度也就是判断就是否结露得判据。据。二、露点温度二、露点温度第三节第三节 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度 空气的湿球温度和露点温度空气的湿球温度和露点温度第三节第三节 湿球温度与露点温度湿球温度与露点温度空气得焓湿图得应用空气得焓湿图得应用第四节第四节 焓湿图得应用焓湿图得应用1、确定空气状态参数确定空气状态参数 2、表示空气得处理过程表示空气得处理过程(湿空气状态变化过程与湿空气状态变化过程与不同状态空气混合过程不同状态空气混合过程)3、确定空气露点温度与湿球温度确定空气露点温度与湿球温度一、湿空气状态变化过程在焓湿图上得表示一、湿空气状态变化过程在焓湿图上得表示 1 1、湿空气得加、湿空气得加热过程程 利用利用热水、蒸汽及水、蒸汽及电能等能等热源源,通通过热表面表面对湿空气加湿空气加热,则其温度增高而含湿量不变。则其温度增高而含湿量不变。A AB B,t0,i0,d=0t0,i0,d=0,。处理设备处理设备:(电电)空气加热器空气加热器2 2、湿空气得等湿冷却、湿空气得等湿冷却过程程 利用冷媒通利用冷媒通过金属等表面金属等表面对湿空气冷却湿空气冷却,在冷表面温度等在冷表面温度等于于或大于湿空气得露点温度时或大于湿空气得露点温度时,空气中得水蒸气不会凝结空气中得水蒸气不会凝结,因此因此其含湿量不变而温度降低。其含湿量不变而温度降低。A AC C,t0,i0,d=0t0,i0,t0,t0,i=0 处理设备处理设备:喷水室喷水室4、湿空气得等焓减湿过程、湿空气得等焓减湿过程 利用固体吸湿剂干燥空气时利用固体吸湿剂干燥空气时,湿空气得部分水蒸气在吸湿空气得部分水蒸气在吸湿剂得微孔表面上凝结湿剂得微孔表面上凝结,湿空气含湿量降低湿空气含湿量降低,温度升高温度升高,其过其过程程(AD)近似于等焓降湿过程。近似于等焓降湿过程。AD:d0,i=0 AD:d0,i=0 处理设备处理设备:固体吸湿剂固体吸湿剂 第四节第四节 焓湿图得应用焓湿图得应用5 5、湿空气得等温加湿、湿空气得等温加湿过程程 向空气中喷干蒸汽向空气中喷干蒸汽,其热湿比其热湿比 i iq q250025001 1、84t84tq q,对于于低压蒸汽低压蒸汽250025001 1、84t84t,即该过程即该过程(A AF F)近似于等温加湿过程。近似于等温加湿过程。A AF:d0,i0,t=0 F:d0,i0,t=0 处理设备处理设备:蒸汽加湿器蒸汽加湿器,喷水室喷水室6 6、湿空气得等温减湿过程、湿空气得等温减湿过程 A AH:d0,i0,t=0 H:d0,i0,t=0 处理设备处理设备:液体吸湿剂液体吸湿剂 7 7、湿空气得冷却去湿、湿空气得冷却去湿过程程 使湿空气与低于其露点温度得冷表面接触使湿空气与低于其露点温度得冷表面接触,则湿空气不湿空气不仅降降温而且脱水温而且脱水,因此可实现冷却干燥过程因此可实现冷却干燥过程(A AG G)。A AG:t0,i0,d0 G:t0,i0,d0 处理设备处理设备:表面式冷却器表面式冷却器,喷水室喷水室第四节第四节 焓湿图得应用焓湿图得应用图图1-131-13几种典几种典型得湿型得湿空气状空气状态变化态变化过程过程电加热器电加热器表面式冷却器表面式冷却器固体吸湿剂固体吸湿剂表面式冷却器表面式冷却器冷媒冷媒冷媒冷媒凝结水凝结水蒸汽蒸汽几种典型的空气处理过程几种典型的空气处理过程第四节第四节 焓湿图得应用焓湿图得应用第四节第四节 焓湿图得应用焓湿图得应用二、不同状态空气得混合态在二、不同状态空气得混合态在i id d图上得确定图上得确定 1 1、混合定律、混合定律 空气混合遵守质量、能量守恒空气混合遵守质量、能量守恒,则则:由以上两式得由以上两式得:因此因此,A A,C C,B B在同一直线上在同一直线上,而且有而且有:显然然,参与混合得两种空气得参与混合得两种空气得质量比与量比与C C点分割两状点分割两状态联线得得线段长度成反比。据此线段长度成反比。据此,在在i id d图上求混合状态时图上求混合状态时,只需将线段只需将线段ABAB划分成划分成满足足G GA AG GB B比例得两段长度比例得两段长度,并取并取C C点使其接近空气质量大得点使其接近空气质量大得端端,而不必用公式求解。而不必用公式求解。CACABCBCCABCCABCBAddiiddiiddddiiiiGG-=-=-=第四节第四节 焓湿图得应用焓湿图得应用图图1-14 1-14 两种状态空气得混合两种状态空气得混合第四节第四节 焓湿图得应用焓湿图得应用 两种空气混合两种空气混合,若混合点若混合点处于于“结雾区区”,”,则此种状此种状态空气空气就就是饱与空气加水雾是饱与空气加水雾,就是一种不稳定状态。假定饱与空气状态为就是一种不稳定状态。假定饱与空气状态为D D,则混合点则混合点C C得焓值应为得焓值应为D D得焓值与水雾得焓值之与得焓值与水雾得焓值之与,即即:第四节第四节 焓湿图得应用焓湿图得应用