化工原理下册 干燥湿空气的湿图 焓湿图
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《湿空气及焓湿图》课件
气压对湿空气的影响
随着湿空气压力的升高，空气的密度和温度也会相 应升高，而湿度和露点温度则会有所降低。
温度
温度
湿空气的温度是指湿空气分子热运动的剧烈程度，通常用摄氏度（℃）表示。 在焓湿图中，温度是一个重要的状态参数，用于表示湿空气的热量状态。
温差对湿度的影响
随着温度的升高，空气的湿度饱和度也会相应升高，因此相对湿度会有所降低 。
焓
焓
湿空气的焓是指湿空气所具有的能量，包括显热和潜热两部分。显热是指湿空气温度变化时所吸收或 释放的热量，而潜热是指水蒸气凝结或蒸发时所吸收或释放的热量。焓是描述湿空气能量状态的重要 参数。
焓对湿空气状态的影响
在焓湿图中，焓是一个与温度和湿度相关的状态参数。随着温度的升高，焓也会相应升高，而随着湿 度的增加，焓会有所降低。
01 02 03 04
影响因素
凝结速率受温度、湿度和压力等 影响。
云的形成
水蒸气在云中凝结，形成云滴或 冰晶，进而形成降雨。
相变过程
相变过程
描述湿空气中水蒸气在不同相态之间转化的过程。
相变类型
包括蒸发、凝结、升华和凝华等。
相变热
在相变过程中释放或吸收的热量，对气候和能量平衡有重要影响。
相变在自然界中的应用
03
湿空气的焓湿图
Chapter
焓湿图的绘制原理
基于湿空气的物理
性质
焓湿图通过将湿空气的湿度、焓 、温度等物理参数进行整合，以 图表形式展示湿空气的状态变化 。
状态点确定
在焓湿图中，每一个状态点代表 一种特定的湿度、焓和温度组合 。通过确定状态点，可以了解湿 空气在不同条件下的特性。
参数关系表达
03
干空气的密度、比热容等物理性质对温度和压力的 变化较为敏感。
湿空气及其焓湿图
1.1 空气的组成与状态
空调技术所研究的空气，就是人们口语中所称呼 的、无所不在、且时刻要呼吸的“空气”，只不 过作为一门特殊的学科，需要从独特的角度去研 究空气的组成、性质、状态、变化规律等。
地球大气层从地面到外空可分为好几层，其中最 靠近地面的那一层，就是人类赖以生存的空气环 境，通常称为“空气”，也就是空调技术所要研 究、处理和调控的空气。
空气的状态与基本变化规律由工程热力学知识知水蒸气的状态有三种当分别存在于空气中时使空气也表现出三种状态1当空气中所含的水蒸气是干饱和蒸气干蒸气时空气处于饱和状态该空气称为饱和空气可表示空气空气干空气干空气干饱和蒸气干饱和蒸气干蒸气干蒸气饱和空气饱和空气182当空气中所含的水蒸气是湿饱和蒸气湿蒸气时空气处于过饱和状态该空气称为过饱和空气可表示为3当空气中所含的水蒸气是过热蒸气时空气处于不饱和状态该空气称为不饱和空气或未饱和空气可表示为空气空气干空气干空气湿饱和蒸气湿饱和蒸气湿蒸气湿蒸气过饱和空气过饱和空气空气空气干空气干空气过热蒸气过热蒸气不不未未饱和空气饱和空气空气的上述三种状态在一定条件下可以相互转化
学习目标
了解空气的组成与状态 掌握空气各状态参数及其计算 重点掌握空气的焓湿图及其应用
空气既是需要利用空调技术对特定空间
空气环境进行调节和控制的主体，又是 空调工程中需要根据不同要求进行热湿 处理的对象。
因此，全面、深入地了解空气的特性， 熟悉反映空气状态的参数及相互间关系 的线图，会熟练运用焓湿图是学习和掌 握空调技术的重要基础。
空气压力方面的概念在空调技术中的应用 1)衡量空调房间与其他房间或室外的空气压力大
小。 2)表示空气潮湿程度的状态参数“相对湿度”是
用水蒸气分压力来定义的。 3)不同的大气压力条件，空气的性质不一样，需
湿空气的焓湿图（I-H图）及其应用
二、湿空气的焓湿图（I-H图）及其应用1．I-H图的构成图10-3是在总压力p＝100kPa下，绘制的I-H图。
此图纵轴表示湿空气的焓值I，横轴表示湿空气的湿度H。
图中共有五种线，分述如下。
（1）等焓（I）线平衡于横轴（斜轴）的一系列线，每条直线上任何点都具有相同的焓值。
（2）等湿度（H）线为一系列平行于纵轴的垂直线，每条线上任何一点都具有相同的湿含量。
（3）等干球温度（t）线即等温线将式（10-12）写成H01.1+=.1(+ttI)249088当t为定值，I与H成直线关系。
任意规定t值，按此式计算I与H的对应关系，标绘在图上，即为一条等温线。
同一条直线上的每一点具有相同的温度数值。
因直线斜率（1.88t+2490）随温度t的升高而增大，所以等温线互不平行。
（4）等相对湿度（ϕ）线由式（10-4）、式（10-6）可得：饱饱p p p H ϕϕ-=622.0等相对湿度（ϕ）线就是用上式绘制的一组曲线。
ϕ=100%时称为饱和空气线，此时的空气被水汽所饱和。
（5）水蒸汽分压（水p ）线由式（10－4）可得 H pH p +=622.0水它是在总压p ＝101.325kPa 时，空气中水汽分压水p 与湿度H 之间的关系曲线。
2．I-H 图的应用利用I-H 图可方便的确定湿空气的性质。
首先，须确定湿空气的状态点，然后由I-H 图中读出各项参数。
假设已知湿空气的状态点A 的位置，如图10-4所示。
可直接读出通过A 点的四条参数线的数值。
可由H 值读出与其相关的参数水p 、露t 的数值，由I 值读出与其相关的参数湿t ≈绝t 的数值。
通常根据下述条件之一来确定湿空气的状态点，已知条件是：（1）湿空气的温度t 和湿球温度湿t ，状态点的确定见图9-5（a ）。
（2）湿空气的温度t 和露点温度露t ，状态点的确定见图9-5（b ）。
（3）湿空气的温度t和相对湿度 ，状态点的确定见图9-5（c）。
【例题9－2】课堂练习：习题10-3小结：湿空气的性质及湿度图的应用。
湿空气与焓湿图
湿空气焓湿图
理论上，对于一定的大气压，只要知道空气的任意两个参数，就能算出所有其 他参数。在工程应用中，用公式计算和用查表方法来确定空气状态和参数，比 较繁琐，而且对空气的状态变化过程的分析也缺乏直观的感性认识。因此，为 了便于工程实际应用，通常把一定大气压力下，各种参数之间的相互关系作成 线算图来进行计算。根据所取坐标系的不同，线算图也有好几种，国内常用的 是焓湿图，简称h-d图。 这里需要强调的是，每一张h-d图都是按规定的大气压绘制的，因此在计算工 作中，应选用与要求大气压相符的（或接近的）焓湿图。
推导过程
比焓h是用来表示物质系统能量状态的一个参数，其数值等于比定压热容cp乘 温度t，即 h= cpt 干空气的比定压热容cp，g=1.01kj/（kg· K），故温度为t时干空气的比焓值hg为 hg=1.01t 水蒸气的比定压热容cp，s=1.84kj/（kg· K），温度为t时水蒸气的比焓值hs为
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道尔顿气体分压定律
道尔顿气体分压定律 在任何容器内的气体混合物中，如果各组分之间不发生
化学反应，则每一种气体都均匀地分布在整个容器内，它所产生的压强和它单 独占有整个容器时所产生的压强相同。也就是说，一定量的气体在一定容积的 容器中的压强仅与温度有关。例如，零摄氏度时，1mol 氧气在 22.4L 体积内的 压强是 101.3kPa 。如果向容器内加入 1mol 氮气并保持容器体积不变，则氧气 的压强还是 101.3kPa，但容器内的总压强增大一倍。可见， 1mol 氮气在这种 状态下产生的压强也是 101.3kPa 。
湿空气焓湿图
等φ 线是曲线 等h线是倾斜直线 等d线是垂直线 等t线接近水平，看似平 行，实际互不平行。
最低的一根等φ 线，其值 为φ =100%。这条曲线称 为饱和线。状态在这条线 上的空气处于饱和状态。 在其他φ 线上的空气都是 非饱和的。空气状态不可 能位于饱和线以下的区域 中。
常用湿空气与焓湿图
湿空气的物理性质
湿空气的物理性质除和它的组成成分有关外，还决定于它所处的状态。 湿空气的状态通常可以用压力p、温度t、相对湿度φ 、含湿量d及比焓h等参 数来度量和描述。这些参数称为湿空气的状态参数。
一、空气的压力
根据道尔顿分压力定律：混合气体总压力等于各组成气体分压力之和。 湿空气的总压力就等于干空气分压力和水蒸气分压力之和，即p=pg+ps。 湿空气中含水蒸气的分压力大小，是衡量湿空气干燥与潮湿程度的基本指标。 标准大气压力是p=101325Pa。
这里需要强调的是，每一张 图都是按规定的大气压绘制的， 这里需要强调的是，每一张h-d图都是按规定的大气压绘制的，因此在计算工 图都是按规定的大气压绘制的 作中，应选用与要求大气压相符的（或接近的）焓湿图。 作中，应选用与要求大气压相符的（或接近的）焓湿图。
湿空气焓湿图
等φ 线是曲线 等h线是倾斜直线 线是倾斜直线 等d线是垂直线 线是垂直线 等t线接近水平，看似平 线接近水平， 线接近水平 实际互不平行。 行，实际互不平行。 最低的一根等φ 线，其值 为φ =100%。这条曲线称 为饱和线。状态在这条线 上的空气处于饱和状态。 在其他φ 线上的空气都是 非饱和的。空气状态不可 能位于饱和线以下的区域 中。
空气的相对湿度φ 越大，也就是越潮湿。 φ 的最大值是1（或100%），这相当 于饱和空气。如果φ =0，这表明空气中不含水蒸气（干空气）。
湿空气的物理性质
五、比焓
在空气调节工程中，湿空气的状态经常发生变化，常需要确定状态变化过程内 热量的交换量。从热工基础可知，在压力不变化的情况下，焓差值等于热交换 量。而在空气调节过程里，湿空气的状态变化过程可以看成是在定压下进行的， 所以能够用湿空气状态变化前后的焓差值来计算空气得到或失去的热量。
化工原理下册课件第5章 干燥(湿空气的湿度图 (焓湿图))
5.2.2 湿空气的湿度图 （焓湿图）
在工程计算中，常用的是以湿空气的焓值I为纵坐 标，湿度H为横坐标的焓湿图，即I-H图。
图上共有五种线，图上任一点都代表一定温度t和
湿度Ｈ的湿空气状态。
等湿度线(等H线)： 等焓线(等I线)： 等温线(等t线)： 等相对湿度线（等j线） 水蒸汽分压线：
一、等湿度线(等H线) 一组与纵轴平行的直线。在同一条等H线上，湿空气
一、求空气的状态参数 若已知湿含量H和焓I，在焓湿图中得到Ａ点 H=0.02kg水/kg干空气，I=120kJ/kg干空气
H：沿等H线
.
I：沿等I线
.A
pv：过A点沿等H线交水
汽分压线
tw
td: 沿等H线，交j＝100 td
％沿等t线
tW：沿等I线，交j＝
100％，沿等t线
== 1= 0 01 %0
的露点td不变。即确定了H，就可以确定露点温度td 。
二、 等焓线(等I线) 一组与水平线倾斜135°的直线 。读数范围0~
680kJ/kg绝干气。 三、 干球温度线(等t线)
固定总压下，给定不同的温度t值，以H为自变量，I为因变量， 根据I=(1.88t+2490)H+1.01t作出的曲线。当空气的干球温度t不变 时，I与H成直线关系，故在I-H图中对应不同的t，可作出许多 等t线。 各种不同温度的等温线，其斜率为(1.88t+2490)，故温度 愈高，其斜率愈大。因此，成直线的等t线并不互相平行。
三、湿空气的状态变化过程 1、加热与冷却过程 加热：湿空气的加热与冷却
属等压过程，p不变，H不 变，AB线为一垂直线，沿 等H线由A到达B点，温度
升高，空气的j下降，干燥
在工程计算中，常用的是以湿空气的焓值I为纵坐 标，湿度H为横坐标的焓湿图，即I-H图。
图上共有五种线，图上任一点都代表一定温度t和
湿度Ｈ的湿空气状态。
等湿度线(等H线)： 等焓线(等I线)： 等温线(等t线)： 等相对湿度线（等j线） 水蒸汽分压线：
一、等湿度线(等H线) 一组与纵轴平行的直线。在同一条等H线上，湿空气
一、求空气的状态参数 若已知湿含量H和焓I，在焓湿图中得到Ａ点 H=0.02kg水/kg干空气，I=120kJ/kg干空气
H：沿等H线
.
I：沿等I线
.A
pv：过A点沿等H线交水
汽分压线
tw
td: 沿等H线，交j＝100 td
％沿等t线
tW：沿等I线，交j＝
100％，沿等t线
== 1= 0 01 %0
的露点td不变。即确定了H，就可以确定露点温度td 。
二、 等焓线(等I线) 一组与水平线倾斜135°的直线 。读数范围0~
680kJ/kg绝干气。 三、 干球温度线(等t线)
固定总压下，给定不同的温度t值，以H为自变量，I为因变量， 根据I=(1.88t+2490)H+1.01t作出的曲线。当空气的干球温度t不变 时，I与H成直线关系，故在I-H图中对应不同的t，可作出许多 等t线。 各种不同温度的等温线，其斜率为(1.88t+2490)，故温度 愈高，其斜率愈大。因此，成直线的等t线并不互相平行。
三、湿空气的状态变化过程 1、加热与冷却过程 加热：湿空气的加热与冷却
属等压过程，p不变，H不 变，AB线为一垂直线，沿 等H线由A到达B点，温度
升高，空气的j下降，干燥
02-2.3湿空气的焓湿图
我国现在采用的焓湿图以焓h为纵坐标，以 湿量a为横坐标的h-d斜角坐标图。
0 KPxpa 5 0 mmHg 0 60
%
干 空 气 区
水蒸气分压力 含湿量d/（g/kg干空气）
湿空气区
饱和空气区
湿空气恰湿图 土q 卬 1013.25mbar( IC^Pa)
h=] .0r+0.001 rf(25OO+1.84z)kJ/kg 千空气 龙=0.24/+0.00id(597.3+0.44<)kcal/kg 干空气
(2 )湿球温度计
因为绝热加湿装置并非实际装置，所以通常认 为湿球温度计所显示的温度即为空气的湿球温度。
(3 ) 4在烙湿图上的表示
A
ts
B
伊= 100%
S
s=4.19t £= 0
空调工程中一般ts<30V , s = 4.19ts与e =0的 等
焓线非常接近，因此工程上通常用等焓线代 替等s
线、
6 .露点温度
定义 某一状态的空气在含湿量不变的情况下冷却至 饱和状态（0=100%）时所具有的温度。
思考：冬季窗玻璃和夏季裸露的自来水管子为什 么常看到凝水现象？且达到什么条件就会凝水？
X 3
X
g
ii
御NS
注意区分 掌 握查取方法
小结
在空调工程中经常需要空气各参 数之间转换计算，计算过程比较复杂;
"-一对应关系 在游由上方设一水平线，标出Pq值即可
9 1,0 2p 39
0
PqOOXPa） 20 d（g/kg 干空％）
密4・£（热湿比线■角系数■状态变化过程线）Lg
定义
用空气状态变化前后的焓差和含湿量差的比
0 KPxpa 5 0 mmHg 0 60
%
干 空 气 区
水蒸气分压力 含湿量d/（g/kg干空气）
湿空气区
饱和空气区
湿空气恰湿图 土q 卬 1013.25mbar( IC^Pa)
h=] .0r+0.001 rf(25OO+1.84z)kJ/kg 千空气 龙=0.24/+0.00id(597.3+0.44<)kcal/kg 干空气
(2 )湿球温度计
因为绝热加湿装置并非实际装置，所以通常认 为湿球温度计所显示的温度即为空气的湿球温度。
(3 ) 4在烙湿图上的表示
A
ts
B
伊= 100%
S
s=4.19t £= 0
空调工程中一般ts<30V , s = 4.19ts与e =0的 等
焓线非常接近，因此工程上通常用等焓线代 替等s
线、
6 .露点温度
定义 某一状态的空气在含湿量不变的情况下冷却至 饱和状态（0=100%）时所具有的温度。
思考：冬季窗玻璃和夏季裸露的自来水管子为什 么常看到凝水现象？且达到什么条件就会凝水？
X 3
X
g
ii
御NS
注意区分 掌 握查取方法
小结
在空调工程中经常需要空气各参 数之间转换计算，计算过程比较复杂;
"-一对应关系 在游由上方设一水平线，标出Pq值即可
9 1,0 2p 39
0
PqOOXPa） 20 d（g/kg 干空％）
密4・£（热湿比线■角系数■状态变化过程线）Lg
定义
用空气状态变化前后的焓差和含湿量差的比
焓湿图
125
135
湿空气焓湿图( 湿空气焓湿图(i-d图)
1. i-d 图是如何画出来的？ 图是如何画出来的？
i = Cpt + (2500+Cpqt ) d (2500+C ϕ =Pq / Pqb 饱和线随B的不同而不同。 2. 饱和线随B的不同而不同。 下降，饱和线右移。 B下降，饱和线右移。 3. 热湿比 ε = ∆i / ∆ d
0.026 0.024 0.022 0.020 0.018 0.016 0.014 0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000 -10 0 10 20 30 40 50 13
H=20Btu/lb H=30Btu/lb RH=20% H=40Btu/lb
思考题
3.大气压随海拔高度变化 3.大气压随海拔高度变化
海平面： Bar， 海平面： B = 101325 Pa = 1.01325 Bar， 饱和水蒸气分压力一般为1000~2000 饱和水蒸气分压力一般为1000~2000 Pa
注意：海拔较高的城市不能使用海平面的i-d图！ 注意：海拔较高的城市不能使用海平面的i
db = 0.622
P qb (B − P ) qb
5
湿球温度与露点温度(3) 三、湿球温度与露点温度(3)
1、湿球温度(Wet bulb temperature)： 湿球温度( temperature)：
(1)定义：定压绝热条件下，空气与水直接接触达到 定义：定压绝热条件下，
稳定热湿平衡时的空气绝热饱和温度。 稳定热湿平衡时的空气绝热饱和温度。
2
一．热力学知识复习
4. 湿空气的主要参数(1): 湿空气的主要参数(1):
干球温度( 干球温度(dry bulb temperature) 水蒸气分压力P 水蒸气分压力Pg 饱和水蒸气分压力P 饱和水蒸气分压力Pqb=f (t) 密度和比容 含湿量( 含湿量(humidity ratio/moisture content)： content)： ρq Rg P P P q q q d= = = 0.622 = 0.622 ρg Rq Pg Pg (B − P ) q
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td: 沿等H线，交j＝100
％沿等t线
td
tW：沿等I线，交j＝
100％，沿等t线
==1=0 01%0
p
0
二、确定湿空气的状态点 （１）湿空气的干球温度t和湿球温度tw，70，30 ℃(a) （２）湿空气的干球温度t和露点td， 70，20 ℃ (b)
（３）湿空气的干球温度t和相对湿度j，70 ℃,20% (c)
非独立的参数如：td~H， p
pv~H，td~pv，tw~I，tas~I 等，它们均在同一等H线 或等I线上。
一、求空气的状态参数 若已知湿含量H和焓I，在焓湿图中得到Ａ点 H=0.02kg水/kg干空气，I=120kJ/kg干空气
H：沿等H线
.
I：沿等I线
.A
pv：过A点沿等H线交水
汽分压线
tw
pv=3kN/m2 , j=10%, I＝122kJ/kg干空气
td=24oC, tw=33o C
三、湿空气的状态变化过程 1、加热与冷却过程 加热：湿空气的加热与冷却
属等压过程，p不变，H不 变，AB线为一垂直线，沿 等H线由A到达B点，温度
升高，空气的j下降，干燥
能力上升。 冷却与加热过程相反
一、等湿度线(等H线) 一组与纵轴平行的直线。在同一条等H线上，湿空气
的露点td不变。即确定了H，就可以确定露点温度td 。
二、 等焓线(等I线) 一组与水平线倾斜135°的直线 。读数范围0~
680kJ/kg绝干气。 三、 干球温度线(等t线)
固定总压下，给定不同的温度t值，以H为自变量，I为因变量， 根据I=(1.88t+2490)H+1.01t作出的曲线。当空气的干球温度t不变 时，I与H成直线关系，故在I-H图中对应不同的t，可作出许多 等t线。 各种不同温度的等温线，其斜率为(1.88t+2490)，故温度 愈高，其斜率愈大。因此，蒸汽分压pv之
间关系曲线。当湿空气的总压p不变时，水蒸汽的分压
pv随湿度Ｈ而变化。水蒸汽分压标于右端纵轴上，其
单位为kN/m2。总压一定时，H确定，pv也确定。
5.2.3 焓湿图的说明与应用
根据湿空气任意两个独立的参数，就可以在I-H图 上确定该空气的状态点，然后查出空气的其他性质。
例【5-3】：已知湿空气的总压为101.3kN/m2 , 湿度为 H=0.02 kg水/kg干空气，干球温度为70oC。试用I-H图 求解：
(a)水蒸汽分压pv； (b)相对湿度j ； (c)热焓Ｉ； (d)露
点td ；(e)湿球温度tw ；
解 由已知条件：p＝101.3kN/m2， H=0.02 kg水/kg干 空气，t=20o C，在I-H图上定出湿空气的状态点Ａ点。
四、等相对湿度线（等j线）
H 0.622 jps p jps
在固定总压下，给定不同的j值，以ps（与温度t相对 应）为自变量，H为应变量得到的曲线。等j线是一组
从坐标原点向右上方延伸的曲线， j=1为饱和相对湿
度线，饱和相对湿度线的上方为不饱和区。
五、 水蒸汽分压线
Hp pv 0.622 H
冷凝：等j→（t，H）
2、绝热增湿过程 :等I过程
作业：
5-2 5-3（去掉A点14 ℃ ，C点83℃，去掉 Hc=0.03kg水·kg-1绝干空气，理论干燥器是指 进行等焓过程的干燥器）