湿空气性质及湿图
干燥课件第5章第1节湿空气性质及湿度图
（1）水汽分压pv
（2）湿度 又称湿含量或绝对湿度 k g 水 /k g 干 空 气 空气
水汽的质量 H 绝干空气的质量
水蒸汽
绝 水 干 汽 空 的 气 摩 M M 的 g v 尔 n ng v摩 数 M M g v尔 P p 数 vpv1 2
8 9
H0.622 pv Ppv
H f P, pv
传质
H t
cH cgcvH 1.0 11.8H 8
饱 和H 湿 s 0.度 6 2P 2 psps
传热 湿 空 气 t ,H
t a s t tas
2024/6/28
绝热饱和塔示意图
对空气—水系统，空气速度为3.8~10m/s范围内,α≈u，kH≈u， 所以α/kH∝u0与流速无关而只与物性有关。
2024/6/28
④焓
I(1.0 1.9H 3 )t2 4 H9 0
( 1 .0 1 1 .9 0 3 .0 1) 2 4 2 0 65 7 0 .0 0 31 04 6
5
7.2
9k
J k
g绝
干
气
(2)50℃时：ps 12.34k0Pa
H
vH
cH
I
20℃
0.01467 不3变
1180.09%2%
2024/6/28
❖ c、介电加热干燥
❖
将需干燥的物料置于高频电场内，利用高频电场的交
变作用，材料中的水分的偶极子在微波能量的作用下发生高
速旋转与振动而产生热能，将湿物料加热，水分汽化，物料
被干燥。
❖ 高频干燥器：小于300MHz，微波干燥器：大于300MHz
❖ 优点：干燥时间短，干燥产品均匀而洁净。
V T1.0 1313 50 n2.2 4 2 7 3 P
8.2湿空气的性质与湿度图.
8.2湿空气的性质与湿度图8.2.1湿空气的性质湿空气：含有湿分的空气。
基准：干燥过程中，绝干空气的质量不变，故干燥计算以单位质量绝干空气为基准。
如何表征空气中所含水分的大小？通常用两个参数：湿度、相对湿度。
1.湿度（湿含量）H湿度H是湿空气中所含水蒸汽的质量与绝干空气质量之比。
（1）定义式式中：M a——干空气的摩尔质量，kg/kmol；M v——水蒸汽的摩尔质量，kg/kmol；——湿空气中干空气的千摩数，kmol；——湿空气中水蒸汽的千摩尔数，kmol。
（2）以分压比表示式中：——水蒸汽分压，N/；P——湿空气总压，N/。
（3）饱和湿度Hs：若湿空气中水蒸汽分压恰好等于该温度下水的饱和蒸汽压Ps，此时的湿度为在该温度下空气的最大湿度,称为饱和湿度，以Hs表示。
p——同温度下水的饱和蒸汽压，N/。
式中：s注：由于水的饱和蒸汽压只与温度有关，故饱和湿度是湿空气总压和温度的函数。
2.相对湿度φ当总压一定时,湿空气中水蒸汽分压p v与一定总压下空气中水汽分压可能达到的最大值之比的百分数,称为相对湿度。
⑴定义式⑵意义：相对湿度表明了湿空气的不饱和程度，反映湿空气吸收水汽的能力。
φ=1（或100%），表示空气已被水蒸汽饱和,不能再吸收水汽，已无干燥能力。
φ愈小，即Pv 与Ps 差距愈大，表示湿空气偏离饱和程度愈远，干燥能力愈大。
⑶H 、φ、t 之间的函数关系：可见，对水蒸汽分压相同，而温度不同的湿空气，若温度愈高，则Ps 值愈大，φ值愈小，干燥能力愈大。
以上介绍的是表示湿空气中水分含量的两个性质，下面来学习与热量衡算有关的性质。
3.湿比热c H ：定义：将1kg 干空气和其所带的Hkg 水蒸气的温度升高1℃所需的热量。
简称湿热。
kJ/kg 干空气·℃式中：Ca ——干空气比热，其值约为1.01 kJ/kg 干空气·℃Cv ——水蒸汽比热, 其值约为1.88 kJ/kg 干空气·℃4.焓I ：湿空气的焓为单位质量干空气的焓和其所带Hkg 水蒸汽的焓之和。
第一章 湿空气的物理性质及其焓湿图
60%
A
6000
5000 3000
2000
1000 0
-2000
第二节 湿空气的焓湿图
（2）求热湿比： Q 10000 5000
W2
（3）过A点作 5000
的热湿比线，与 28o C
B
tB 28的o C等温
20o C 5000 60%
线的交点即为终
A
6000
状态B点。
第二节 湿空气的焓湿图
6、等相对湿度线 ＊首先求不同温度对应的 饱和水蒸汽压力，再连接 各等温线与其对应的饱和 水蒸汽压力线的交点 （t, P）q b，就可以得到
10的0%等相对湿度线
（饱和线）。
第二节 湿空气的焓湿图
＊当 co，ns求t 得不
同温度对应的水蒸汽压 力，连接各等温线与其 对应的水蒸汽压力线的 交点（t, P）q ，就可以
5000
3000
2000
1000 0
-2000
第三节 湿球温度与露点温度
1、湿球温度 ts 定义：在定压绝热条件下，空气与水直接接触， 达到热湿平衡时的饱和温度。
假设有一个空气和水直接接触的绝热加湿的空 间，空气和水有充分的接触面积和接触时间。
P、t1 d1、h1
tw
P、t2 d2、h2
水温为 ，t w湿空气的进口状态为： P、t1、。d1、h1 水不断汽化进入湿空气，所需的汽化潜热来自湿 空气，使湿空气的温度降低、含湿量增大。最终，湿 空气达到饱和，出口状态为：P、t2(tw ,ts )、。d2、h2
g Rq Pg
Pg
B Pq
kg/kg干
d 622 Pq
g/kg干
B Pq
当大气压力B一定时，含湿量只与水蒸汽压力有
湿空气性质及焓湿图详解
空气。
式中
即： d=mq/mg mq、mg — 分别为水蒸气和干空气的质量，Kg。
➢ 含湿量可以确切地表示空气中实际含有的水蒸气量的多少。 ➢ 空调中常用含湿量的变化来表示空气被加湿或减湿的程度。
2020/5/4
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1、1 湿空气的物理性质
问题与讨论
含湿量与水蒸气分压的关系 将理想气状态方程：PgV=MgRgT ，
调节的对象。 2、湿空气的组成
干空气
N2 O2 其它微量气体
成分较为稳定，可近似看作理想 气体。
水蒸气
含量较少，但其变化对湿空气的干燥及潮湿程度产生重 要影响，是空调中的重要调节对象，也可近似 看作理想
气体。
2020/5/4
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1、1 湿空气的物理性质
二、 湿空气的基本状态参数
含湿图的组成
本节的主要内容
湿球温度与露点温度
含湿图的应用 2020/5/4
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1、2 湿空气的含湿图
一、焓湿图的组成
以比焓h—纵坐标，以含湿量d—横坐标，表示大气压力B一定时 湿空气各个参数之间的关系。包含五种线群：
➢等焓线(为使图线不过密，两坐标轴间夹角为135℃) ➢等温线(干球温度线) ➢等相对湿度线Φ ➢水蒸气分压力线Pq ➢热湿比线
湿空气的基本状态参数是表征湿空气性质的物理量，主要包括
： 1、压力B
湿空气的压力即是所谓的大气压力，等于干空气的分压力与水蒸
气的分压力之和，即：
B=Pg+Pq
PgV=MgRgT ， PqV=MqRqT
式中
Pg、 Pq —分别为湿空气、干空气、水蒸气压力，Pa ；
湿空气的物理性质及其焓湿图
第一章湿空气的物理性质及其焓湿图教学目的：1. 理解并掌握有关湿空气及描述其物理性质的概念：压力、温度、含湿量、相对湿度、密度（比容）。
2. 掌握湿空气焓湿图的组成，掌握其绘制方法。
3. 掌握湿球温度和露点温度的概念和物理意义。
4. 熟练掌握焓湿图的应用方法：确定空气状态，空气状态变化过程线，空气的各种处理过程在i—d图上的表示，两种状态空气混合过程。
5. 了解空气状态参数的计算法。
重点：湿空气物理性质的描述，焓-湿图的组成，应用其确定空气状态，空气状态变化过程线，空气的各种处理过程在i—d图上的表示，两种状态空气混合过程。
难点：应用焓-湿图确定空气状态，空气状态变化过程线，空气的各种处理过程在i—d图上的表示，两种状态空气混合过程。
第一节湿空气的物理性质一、基本概念１、大气的组成成分：水蒸气、氧气、二氧化碳等。
２、干空气：由各种气体成分组成，空调中视为稳定的混合物。
３、湿空气：由干空气和一定量的水蒸气组成，空调工程中称其为湿空气。
二、理论基础湿空气中水蒸气含量虽少，但它决定了空气环境的干燥和潮湿程度，且影响着湿空气的物理性质。
因此研究湿空气中水蒸气含量的调节是空气调节中的主要任务之一。
三、状态参数在常温常压下，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。
1、湿空气的压力B湿空气的压力即大气压力，B＝P g＋P q (Pa)2、湿空气的密度ρρ＝ρg＋ρq＝P g/RT＋P q /RT＝0.003484B/T-0.00134P q /T一般取ρ =1.2Kg/m33、湿空气的含湿量d湿空气中的水蒸气密度与干空气密度之比称为湿空气的含湿量。
d＝ρq/ρg=0.622P q /P g=0.622P q /(B-P q) (Kg/Kga)4、相对湿度ϕ湿空气的水蒸气压力与同温度下的饱和湿空气压力之比称为相对湿度；它表征湿空气中水蒸气接近饱和含量的程度。
ϕ＝P q /P q,b×100%≈d/d b×100%5、湿空气的焓i空调工程中，空气压力变化很小，可近似于定压过程，因此可直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。
第2讲 湿空气的物理性质和i-d图
焓湿图的作用？
简化计算； 直观描述湿空气状态变化过程。
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焓湿图（i-d）的组成：
等温线t，
i=1.01t+d(2500+1.84t)
等焓线i， 等含湿量线d，
等相对湿度线φ ，
水蒸气分压力线Pq，
d 0 . 622
Pqb
B Pqb
ε 角系数线。
4、等温加湿过程 A-F ：通过向空气中喷水 蒸气或与空气温度相同的水而实现， 即该过程近似于等温加湿过程。 5、等焓加湿过程 A-E ：采用喷水室喷循环 水对空气进行加湿处理
湿空气的等焓减湿过程
利用固体吸湿剂（硅胶或氯化钙）干燥空气时，湿空气的部
分水蒸气在吸湿剂的微孔表面上凝结，湿空气含湿量降 低，温度升高，其过程（AD）近似于等焓降湿过程。
状态为A（iA，dA）的湿空气，质量流量为GA（kg/s）；
状态为B（iB，dB）的湿空气，质量流量为GB（kg/s）；
混合状态为C（iC，dC） 混合后的空气质量流量为：GC=GA+GB 根据热平衡关系式： GA iA + GB iB=（GA+GB）iC 根据湿平衡关系式： GA dA + GB dB=（GA+GB）dC 混合后空气焓值：
iB i A dB d
A
i d
ε角系数线
iB i A dB d
A
i d
二、湿空气的焓湿图
沿横轴方向绘制干球温度线。干球温度线是直线，但线间不 是严格平行的，而是稍微向左偏斜。 图右边的纵轴为含湿量，轴上水平线的间距均匀，饱和状态 曲线从左到右向上倾斜。 干球温度、湿球温度和露点温度在饱和曲线上相重合，与饱 和曲线形状类似的相对湿度线每隔一定间隔出现。 等比焓线在图的左边倾斜地划出，平行的比焓线向右斜下。
湿空气性质和湿度图湿气体=绝干气体+湿份蒸汽
湿焓iH 或干基湿焓 (kJ/kg绝干气体) 1kg 绝干空气及所含水汽所具有焓的总和
IH I g HI w
由于焓是相对值，计算焓值时必须规定基准状态和基准温 度，若取0℃下的绝干空气和液态湿份的焓为零，则
IH (Cg HCw )t r0H CH t r0H
显热项
汽化潜热项
H nw Mw Mw p ng M g M g P p
kg湿份蒸汽/kg绝干气体
对于空气-水系统： Mw=18.02kg/kmol，Mg=28.96 kg/kmol
H 0.622 pw P pw
总压一定时，气体的湿度只与湿份蒸汽的分压有关。
相对湿度
湿度只表示湿空气中所含湿份的绝对数，不能反映空气偏离 饱和状态的程度。 相对湿度：一定的系统总压和温度下，空气中湿份蒸汽的分
湿比热cH 或干基湿比热J/(kg绝干空气·℃) 1kg 绝干空气及所含水份蒸汽温度升高1℃所需要的热量
CH Cg 1 CW H
式中：Cg — 绝干空气的比热，J/(kg绝干空气·℃)； Cw — 水份蒸汽的比热，J/(kg水份蒸汽·℃) 。
Cg=1.005 kJ/(kg·℃)，Cw=1.884 kJ/(kg·℃) CH 1.01 1.88H
50℃的性质：
⑴相对湿度 从附录查出50℃时水蒸气的饱和蒸气压ps=12.340kPa。当空气从20℃加热到50℃
时，湿度没有变化，仍为0.0147 kg/kg绝干气，故
0.0147 0.62212.340 101.33 12.340
解得： φ=0.1892=18.92%
结果显示：湿空气被加热后湿度不变，相对湿度下降了。所以在干燥操作中， 先将空气加热再送入干燥器，目的是降低相对湿度以提高吸湿能力。
湿空气的物理性质及其焓湿图
第三节
2、等湿球温度线
湿球温度与露点温度
在工程上，可以近似认为等焓线即为等湿球温度线。
第三节
例题
湿球温度与露点温度
1、已知大气压力B=0.1MPa，空气温度t1=18℃， 1 =50%，空 气吸收了热量Q=14000kJ/h和湿量W=2kg/h后，温度为 t2=25℃，利用h-d图，求出状态变化后空气的其他状态参 数 ， 2 h2，d2各是多少？ 2、已知大气压力为101325Pa，空气状态变化前的干球温度 t1=20℃，状态变化后的干球温度t2=30℃，相对湿度 2 =50%，状态变化过程的角系数 。试用h-d图求空气 5000kJ/kg 状态点的各参数 、h d1各是多少？ 1、 1 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？
干空气的焓
水蒸汽的焓
i g C p. g t
+
iq 2500 + C p. q t
（1+d）千克湿空气的焓为 i C p. g t + (2500 + C p. q t )d 1.01t + d (2500 + 1.84t ) 或
i (1.01+ 1.84d )t + 2500 d
G A iC i B d C d B 由以上两式得： GB i A iC d A d C iC i B i A iC dC d B d A dC
因此，A，C，B在同一直线上，而且有：
CB
iC i B d C d B G A AC i A iC d A d C GB
t2＝30℃，d2＝20g/kg干空气， d2b＝ 27g/kg干空气
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H
a
V
ca： 干空气比热容，约1.01 kJ/kg干空气·C； cv： 水蒸汽比热容，约1.88kJ/kg干空气·C。
（5） 湿比焓I ( kJ/kg干空气) 基准: 0C干空气、 0C时液态水的焓为零。
I cat (r0 cV )H (1.011.88H )t 2490H
r0：0C时水蒸气汽化热，2490 kJ/kg （6） 绝热饱和温度tas
说明：测量湿球温度时，空气速度一般需大于5 m/s，使测量
较为精确。
（8） 露点td 保持空气的H不变，降低温度，使其达到饱和状态时的温度。
H 0.622
P d
P p
d
pd：为露点td时饱和蒸汽压，既该空气在初始状态下的水蒸
气分压pv。
p HP d 0.622 H
9.2.2 湿球温度和绝热饱和温度之间的关系
t
② 湿空气状态变化过程的图示
H φ=1
B A
t1
t2
t
加热
H φ=1
B t1 td t
A
t2 冷却
H
φ=1 B’
S
Has
B
A
B’’
H
tas
t
t
绝热饱和、非绝热增湿过程
φ=1
B
H
H2
H3
A
H1
t1 t3 t2 t
不同温度、湿度的气流的混合过程
（1） tas 由相平衡得出的，是空气的热力学性质； tw 则取决于气 液间的动力学因素— 传递速率。
（2）tas是大量水与空气接触，最终达到两相平衡时的温度，过程 中气体的温度和湿度都是变化的； tw 是少量水和大量的空气的连 续气流接触，传热传质达到稳态时的温度，过程中气体的温度和 湿度近似不变。
9.2.3 湿空气的湿度图
根据相律，当压力一定时，双组分、单相的湿空气自由度为2。 湿度图： t-H 图 和 I-H 图
（1）湿空气的湿度图（t-H图，一定总压下） ① 等温度线 （坐标轴X）； ② 等湿度线 （坐标轴Y）；
③ 等相对湿度线 ；
P
H 0.622 S
P P S
固定φ，则可确定t，H的关系
④ 绝热饱和线（等湿球温度线）；
H as
H
c H
t t r
as
as
⑤ 湿比热线；
c c c H 1.011.88H
H
a
V
⑥ 比容线；
干比容线
a
0.773 273 t 273
饱和湿比容线
HS
(0.7731.244HS )
273 t 273
⑦ 汽化潜热-温度线 。
湿比热容/kJ.(kgH2O.℃)-1
w kH (Hw H)A
稳态时， 空气传入的显热等于水的汽化潜热。
补充液，温度 tw
A( t t ) k r A( H H )
W
Hw
w
tW
t
kH rW h
(HW
H)
注意：湿球温度不是状态函数 。
空气 湿度 H 温度 t
湿球温度计的原理
② 应用
h 绝k热H饱近和似温为度常，数故（可=以0.用96其~1确.00应5空）气，状数态值。上等于相同条件下的
（3）绝热饱和过程中，气、液间的传递推动力由大变小，最终趋 于零；测量湿球温度时，稳定后的气、液间的传递推动力不变。
湿空气的四个温度t 、tw 、tas 、 td可用来确定空气状态。对于 一定状态的空气，它们之间的关系是：
不饱和空气： t > tas = tw > td 饱和空气： t = tas = tw =td
H=f(,t)
（3） 湿比体积H (m3/kg干空气)
在p=101.3 kN/m2时
H
22.4 273 t 29 273
22.4 273 t 18 273
H
H
(0.7731.244H ) 273 t 273
（4） 湿比热容 cH （ kJ/kg干空气C ）
c c c H 1.011.88H
0.08
0.85
2340
0.06
0.05
0.75
2310
0.04
0.03
2280
0.02
0.01
2250
0
10
20 30
40 50
60
70
80
90 100 110 120
温度/℃
湿空气的湿度-温度图
（2） 湿度图的应用 ① 求湿空气的性质参数
cH
cH
υH
υH
D
B
C
A
td
t
H=0.016kg/kg干空气
视为理想气体，则： H 0.6Fra bibliotek2p V
P p
V
饱和湿度Hs: 湿空气中水蒸气分压等于该温度下水的饱和蒸汽压。
P
H 0.622 S
S
（2）相对湿度
PP S
pv 100%
Ps
(Ps P)
pv 100%
P
(Ps P)
相对湿度表明湿空气的不饱和度，反映湿空气吸收水汽的能力。
H 0.622 PS P PS
t、H
空气 补充水
tas f (t, H )
③ 绝热饱和过程可当作等焓处理
绝热饱和塔示意图
即空气的入口焓近似等于空气的出口焓。
（7） 干、湿球温度 ① 干球温度与湿球温度 干球温度：普通温度计测出的空气温度；
湿球温度：湿球温度计 。
气流吹过——湿份气化——表面降温——热量传递 Q hA(t tW ) wrw
1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1. 35
1.35
2490
1.25
2460
1.35
1.15
2430
0.16
H
0.14
0.12
湿比体积/m3.(kg干空气)-1 汽化潜热/kJ.(kgH2O)-1 湿度/kg.(kg干空气)-1
1.05
2400
0.10
0.95
2370
① 绝热饱和过程: 系统与外界绝热，不饱和气体与液体 长时间接触，传热传质达平衡态时，则：
tt as
HH as
稳态下，以单位质量的干空气为基准， 对全塔作热量衡算得：
c ( t t ) ( H H )r
H
as
as
as
空气
tas、Has
r
t t as ( H H )
as
c
as
H
② 绝热饱和温度是状态函数
相同点： tas 、tw与t和H 有关：
r
t t as ( H H )
as
c
as
H
kr
t t H W (H H)
W
W
其中 CH 1.01 ~ 1.03
0.96 ~ 1.005 kH
即
CH kH
则 tas tw
表明：对于空气和水系统，两者在数值上近似相等。
不同点：tas 、tw 本质上截然不同。