第二章湿空气的物理性质及其焓湿图
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湿空气的物理性质及其焓湿图 PPT
q
q
P
d 0.622 q.b
b
BP
q.b
所以 d (B Pq.b ) 100% d 100%
db (B Pq )
db
即湿空气的相对湿度可用空气的含湿量与同温度下
的饱和含湿量之比来计算。
2、湿空气的组成和状态参数
五、露点温度 Td
露点温度指在含湿量不变的条件下，湿空气达到饱和时的温 度，用tl表示。 为空气是否结露的临界温度。 空气的露点温度只取决于空气的含湿量。 空气调节中常利用露点温度达到干燥空气的目的：冷却空气 到露点温度之下。 露点温度如何在焓湿图上表示？
2、湿空气的组成和状态参数
六、焓
空调中，空气的压力变化很小，近似于等压过程，因 此可直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。
已知干空气的定压比热 c 1.005kJ /(kg ℃）,近似取1 p.g
水蒸汽的定压比热
c 1.84kJ /(kg ℃） p.g
干空气的焓 水蒸汽的焓
i c t，kJ / kg 干
2500d
潜热，0℃时dkg水的汽化潜热，随d变，与t 无关。
2、湿空气的组成和状态参数
例1－1已知大气压力为101325Pa，温度t＝20℃，求：1
干空气的密度；2相对湿度为90％时的湿空气密度。
解：1、理想气体的状态方程式
PV m R T
g
gg
g
B 287 T
0.00348 B T
i G i Q
d G d W
热湿比也为总空气量G在处理过程中所得 到（失去）的热量Q和湿量W的比值。
3、 湿空气的焓湿图
湿空气的状态变化： A状态的湿空气，变化到B状态。
空气调节第二讲焓湿图
“空气温度低于露点温度就
会结露”，这个说法对不对？
输送10℃的水的薄壁管在 21℃空气中，为防止凝水，
tl
ts
室内最大相对湿度应是多少？
15
四、焓湿图的应用：室内混合过程
向室内混 合过程
D A
C
B
空气处理过程
16
C
D
四、焓湿图的应用
各种湿空气状态变化过程在焓湿图上的表示
加热
绝热除湿－
一室内置二水槽，一密封，一敞口，平衡水温 相同吗？
10
三、湿空气焓湿图(i-d图, Psychrometric Chart)
＝10000 kJ/kg
i
＝0 kJ/kg
d
＝-
＝-10000 kJ/kg
热湿比 = i / d (kJ/kg)
11
65 60 55 50 45 40 35 30
大气压随海拔高度变化
– 海平面： B = 101325 Pa = 1.01325 Bar， – 饱和水蒸气分压力一般为1000~2000 Pa
4
注意：海拔较高的城市不能使用海 平面的i-d图！
大气压力随海拔高 度而变
在同一位置，冬季 大气压力比夏季大 气压力高，变化范 围5％以内
海平面大气压力称 作标准大气压，为 101325 Pa 或 760 mmHg
21
ts ；(7) tb> ta
下课啦！
22
空调与制冷技术
i = Cpt + (2500+Cpqt ) d kJ/kg干空气 i的基准： t =0℃：i水=i空气=0，r 水= 2500 kJ/kg 其中 Cp=1.005 kJ/kg℃，Cpq=1.84 kJ/kg℃ d的单位：kg/kg干空气
第二章湿空气的物理性质及其焓湿图
第⼆章湿空⽓的物理性质及其焓湿图第2章创造满⾜⼈类⽣产、空⽓环境的主体⼜是通风⼯程的处理对象，2.1 湿空⽓的物理性质 2.1.1 空⽓的组成通风⼯程的媒介是空⽓，（N 2）、氧（O 2）、氩（Ar ）、⼆氧化碳（CO 2体；多数成分如氮（N 2）、氧（O 2）、氩（Ar 定，少数成分如⼆氧化碳（CO 2）组成。
⽬前推荐的⼲空⽓标准成分见表2-1和图表2-1 注：该表中⽓体成分随时间和场所的不同，有较⼤变化；*氡有放射能，由Rn 220和Ｒn 222两种同位素构成，因为同位素混合物的原⼦量变化，所以不作规定。
（Rn 220半衰期54s ，Ｒn 222半衰期3.83⽇）2.1.2 湿空⽓的物理性质通风空调的空⽓成分与⼈们平时所说的“空⽓”实际是⼲空⽓加⽔蒸汽的混合物，即湿空⽓。
在湿空⽓中⽔蒸汽的含量虽少，但其变化却对空⽓环境的⼲燥和潮湿程度产⽣重要影响，且使湿空⽓的物理性质随之改变[4]。
因此研究湿空⽓中⽔蒸汽含量的调节在通风空调中占有重要地位。
地球表⾯的湿空⽓中，尚有悬浮尘埃、烟雾、微⽣物及化学排放物等，由于这些物质并不影响湿空⽓的热⼒学特性，因此本章不涉及这些内容。
1、压⼒空⽓分⼦永不停息、⽆规则的热运动对容器壁⾯产⽣的压强，习惯叫做空⽓的绝对静压，是⽓体状态的基本参量之⼀。
海平⾯的标准⼤⽓压为101325Pa 。
压⼒的单位有Pa 、mbar 等，⼤⽓压⼒各单位之间的换算见表2-2。
⼤⽓压⼒随海拔⾼度⽽变化，可由以下经验公式计算：2559.550)105577.21(H P P ??-=-，Pa （2-1）式中 P 0——海平⾯⼤⽓压⼒，Pa ；H ——海拔⾼度，m 。
当海平⾯P 0=101325Pa 时，可作出海拔⾼度和⼤⽓压⼒变化关系的曲线，⼤⽓压⼒随海拔⾼度的变化如图2-2所⽰。
⼤⽓压⼒值⼀般在⼠5%范围内波动。
-112345678405060708090100110⼤⽓压 P /k P a海拔⾼度 /km图2-2 ⼤⽓压与海拔⾼度的关系湿空⽓各组分⽓体的分压⼒遵循道尔顿定律。
湿空气性质及焓湿图详解
21
1、 2
湿空气的含湿图
结露现象
若将某表面温度降低到周围空气的露点温度以下，周围空
气与该表面接触时，就将从未饱和空气变为饱和空气，进而又
达到过饱和状态，于是空气中的一部分水蒸气将会在冷表面上 凝结成水珠，这就是所谓的结露现象。
结露在空调中的应用
在空调技术中，利用结露这一现象，使被处理的空气流
利用热水、蒸汽、燃气、电阻丝、电热管等热源，通过热表面加热湿空气，
空气不与热媒直接接触，因此，处理过程中空气中的含湿量不变，而温度会升高。
该过程A→B, 其ε= +∞
B A Φ=100%
2019/2/25
30
1、 2
湿空气的含湿图
(2) 湿空气的干式冷却过程（空气冷却器） 利用冷水或其他冷媒通过冷表面冷却湿空气，当冷表面温 度低于湿空气的干球温度而又高于其露点温度时，即发生这 一过程。 该过程中含湿量不变，温度降低，在h-d图上可表示 为A→C，其ε= -∞ A C Φ=100%
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
作用： 1.确定湿空气的状态参数； 2.表示湿空气的状态变化过程。
2019/2/25 15
1、 2
湿空气的含湿图
等相对湿度线 等湿度线 (水蒸气分压力线)
等干球温度线 等焓线 热湿比
和空气， Φ=0则为干空气。
2019/2/25 10
1、 1
湿空气的物理性质
相对湿度可近似用湿空气的含湿量与同温度下饱和含湿量
之比来表示，即：
Φ≈d/db
相对湿度是空调中的一个重要参数，相对湿度的大小对人
第2讲 湿空气的物理性质和i-d图
来，分析空气的各种状态以及变化过程。
焓湿图的作用？
简化计算； 直观描述湿空气状态变化过程。
上页 下页
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。
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。
第2章 湿空气的物理性质及其焓湿图
4、等焓加湿过程 喷水室喷循环水处理空气，空气失掉显热，得到潜 热，焓值基本不变。 5、等温加湿过程 向空气中喷入饱和蒸汽，过程的热湿比线近似与等 温线平行，故可将喷蒸汽加湿看作等温加湿。 6、等焓减湿过程 用固体吸湿剂处理空气时，空气失掉潜热，得到显 热，焓基本不变，可近似看作等焓减湿升温过程。
A,B,C三点在同一条直线上，且参与混合 的两种空气的质量比与C点分割两状态连 线的长度成反比。据此，在焓湿图上求 混合状态时，只需将AB线段划分成满足 GA/GB比例的两段长度，并使C点接近质量 大的一端。
ρ = ρ g + ρq =
Pg Rg T
+
Pq RqT
Pq B = 0.003484 − 0.00134 T T
2、湿空气的含湿量d 含湿量—在湿空气中与1kg干空气同时并存 的水蒸汽量。
ρq Pq d= = 0.622 ρg Pg
3、相对湿度 相对湿度—湿空气中水蒸汽分压力与同温度下饱 和水蒸汽分压力之比。
湿空气的典型状态变化过程在焓湿图上可 以非常清楚的表示出来。
二、不同状态空气混合过程的计算
不同状态空气的混合，在空调中是经常用 到的。 根据质量和能量守恒原理，有：
G Ai A + GB iB = (G A + GB )iC G A d A + GB d B = (G A + GB )d C
G A iC − iB d C − d B = = GB i A − iC d A − d C iC − iB i A − iC = dC − d B d A − dC
3、等相对湿度线 4、水蒸汽分的应用
一、湿空气状态变化过程在图上的表示 1、湿空气的加热过程 特点：温度升高，含湿量不变。 2、湿空气的等湿（干式）冷却过程 特点：温度降低，含湿量不变。 3、湿空气减湿冷却（冷却干燥）过程 特点：温度降低，含湿量减少。
第二章：湿空气的焓湿学基础
B Pq,b
1 Pq,b / B
❖等温、等下：
B↑/↓→d↓/↑→
修改坐标分度值
§2.3 焓湿图的应用
❖混合状态的作图求解 方法
关键：相似三角形原理
混合点一定是在两点的连线上
A + B = 总量
IF: 新风：B 回风：A
新风比: m=GB/(GA+GB)=AC/AB
A
B 物质量
❖简便准确的ε线 制图方法
§2.1 湿空气的组成和状态参数
§2.1.2 湿空气的状态参数
5.相对湿度
指在某一温度下，空气的水蒸气分压力与同温度下饱和湿 空气的水蒸气分压力的比值
pq 100%
pq,b 相对湿度与含湿量两者意义有何不同？ 两者关系如下
d 0.622 pq,b pa pq,b
pq d ( pa pq ) 100% d 100%
§2.1.2 湿空气的状态参数
பைடு நூலகம்
3.密度
湿空气的密度等于干空气的密度和水蒸气的密度之和
g q
精确计算湿空气密度可用下式
s
pa (1 d ) 461(273 .15 t)(0.622
d)
工程上一般用干空气密度代替湿空气密度，公式为
o
0.003484pa 273.15 t
在标准大气压下，干空气密度为1.205kg/m3，干空气的密
c c 式中： p,g ---干空气的比定压热容，常温下 p,g=1.005KJ/(kg.K),近似
取 1或1.01；
c c p,q ---水蒸气的比定压热容，常温下 p,q =1.84KJ/(kg.K)；
2500 --- 0℃时的水的汽化潜热（KJ/Kg）。
02湿空气性质与焓湿图
temperature)
P P ρq Rg P q q q d= = = 0.622 = 0.622 P (B− P ) ρg R P q g g q
4
一、基础课知识
湿空气的主要参数(2) 湿空气的主要参数(2)
– 相对湿度(relative humidity)： 相对湿度( humidity)：
3
一．基础课知识
湿空气的主要参数(1) 湿空气的主要参数(1)
– 干球温度(dry bulb 干球温度( – 水蒸气分压力Pq 水蒸气分压力Pq – 饱和水蒸气分压力Pqb=f (t) 饱和水蒸气分压力Pqb=f – 密度和比容 – 含湿量(humidity ratio/moisture content)： 含湿量( content)：
7
-30 T
湿球温度( 湿球温度(Wet bulb temperature)
定义：定压绝热条件下，空气与水直接 定义：定压绝热条件下， 接触达到稳定热湿平衡时的空气绝热饱 和温度 特点： 特点：近似等焓
– 增焓部分是液体显热：∆d 4.19ts 增焓部分是液体显热： – 由湿球温度ts可得 由湿球温度ts ts可得
iC − i B dC − dB GA = = GB i A − iC d A − dC
15
四、焓湿图的应用：不同状态空气的混合 焓湿图的应用：
[例]已知GA=2000kg/h，tA=20℃，φA=60%；GB=500kg/h，tB=35℃， 已知G =2000kg/h， =20℃， =60%； =500kg/h， =35℃，
大气压随海拔高度变化
– 海平面： B 海平面：
= 101325 Pa = 1.01325 Bar， Bar， – 饱和水蒸气分压力一般为1000~2000 Pa 饱和水蒸气分压力一般为1000~2000
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99.2203
氙（Xe）
0.0000087
131.30
63.3257
氢（H2）
0.00005
2.01594
4124.4580
甲烷（CH4）
0.00015
16.04303
518.2724
氧化氮（N2O）
0.00005
44.0128
188.9146
臭氧（O3）
0~0.000007夏季
0~0.000002冬季
设混合气体的总压力为P，总体积为V。各组分气体以总体积V单独存在时的分压力为Pi；若各组分气体以总压力P单独存在时的分体积为Vi。则有：
（2-20）
9、混合气体的摩尔成分ki
混合气体的摩尔成分定义为：某组分气体的摩尔数mi与混合气体的总摩尔数m之比，即：
ki=mi/m，mi=Gi/Mi
ki与ri的关系：
相对密度的定义为：某气体单独存在时的密度与某混合气体（通常为空气）的密度之比，即：
（2-19）
相对密度 >1，表示该组分气体比空气重，容易积存于底部；相对密度 <1，表示该组分气体比空气轻，容易积存于顶部。如甲烷CH4相对于空气的分密度为0.552，比空气轻，常常积存于巷道顶部。
8、混合气体的分压力Pi与总压力P的关系
CCO2=43%时， ，人心跳加快；
CCO2=57%时， ，人员休克。
2.1.4湿空气的主要状态参数及其确定法
2.1.4.1湿空气的密度
根据上述可知，湿空气的密度等于干空气密度与水蒸汽密度之和，即
（2-27）
在标准条件下（压力为101325Pa，温度为20℃，即293.15K时），干空气的密度 ，而湿空气的密度则取决于Pq值的大小。
20.9476
31.9988
259.8429
氩（Ar）
0.934
39.934
208.2100
二氧化碳（CO2）
0.0314
44.00995
188.9268
氖（Ne）
0.001818
21.183
392.5157
氦（He）
0.000524
4.0026
2077.3150
氪（Kr）
0.000114
83.80
253.8088
32.7595
氡（Rn）
6×10-13
*
注：该表中气体成分随时间和场所的不同，有较大变化；
*氡有放射能，由Rn220和Ｒn222两种同位素构成，因为同位素混合物的原子量变化，所以不作规定。（Rn220半衰期54s，Ｒn222半衰期3.83日）
2.1.2湿空气的物理性质
通风空调的空气成分与人们平时所说的“空气”实际是干空气加水蒸汽的混合物，即湿空气。在湿空气中水蒸汽的含量虽少，但其变化却对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要影响，且使湿空气的物理性质随之改变[4]。因此研究湿空气中水蒸汽含量的调节在通风空调中占有重要地位。
第2章湿空气的物理性质及其焓湿图
创造满足人类生产、生活和科学实验所要求的空气环境是通风空调工程的任务。湿空气既是空气环境的主体又是通风工程的处理对象，因此熟练掌握湿空气的物理性质及其焓湿图，是通风工程的必要基础。本章主要讲述湿空气的物理性质、状态参数及其焓湿图的应用。
2.1湿空气的物理性质
2.1.1空气的组成
2
体积浓度CV
CV=Vi/V ×100%
%
3
质量成分gi
gi=Gi/G
Gi—各组分气体质量，kg
4
质量浓度Cg
Cg=Gi/G ×100%
%
5
密度
kg/m3
6
分密度
kg/m3
7
比容
m3/kg
8
标准状态密度
kg/m3
Mi—千摩尔质量，kg
9
分密度 与密度 的关系
kg/m3
10
相对密度
11
分压力Pi
Pa
P—总压力，Pa;
Pi—分压力，Pa
12
摩尔成分ki
ki=mi/m
mi—组分气体摩尔数；
m—混合气体摩尔数
13
摩尔成分ki与容积成分ri的关系
ki=ri
14
平均摩尔质量M
kg
Mi—组分气体摩尔质量；
M—混合气体摩尔质量
15
气体常数R
J/kg.K
Ri—组分气体常数
16
质量浓度Cg与体积浓CV的关系
13、某种气体混入后引起混合气体中氧浓度的变化
或
或 （2-6）
式中Pg、Pq——干空气及水蒸汽的压力，Pa；
V——湿空气的总容积，m3；
mg，mq一一干空气及水蒸汽的质量，kg；
Rg，Rq——干空气及水蒸汽的气体常数，Rg=287.01J／（kg·K），Rq＝461.53J／（kg·K）；
T——湿空气的热力学温度，K。
2、温度
热力学的解释，在物理上，一般考虑能态N的自然对数，把这个叫作熵S。显然，系统内的熵增所对应的能量变化可以用来描述系统的能量特征：dS/dE。这个比值小的时候，说明比较小的熵增对应着比较高的能量变化，系统整体的能量级别很高。这一特征用物理量来描述，叫温度。即：
（2-12）
（2-13）
（2-14）
3、气体的密度
单位体积内混合气体的质量，kg/m3。显然，混合气体的总密度为各组分气体的分密度之和。
（2-15）
——同温同压同体积下各组分气体单独存在时的密度。
4、混合气体中ri与gi的关系
（2-16）
显然质量浓度与体积浓度的关系为：
（2-17）
5、标准状态下某气体的密度 i
通风工程的媒介是空气，空气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的，一般称之为湿空气。干空气的成分主要是氮（N2）、氧（O2）、氩（Ar）、二氧化碳（CO2）及其它微量气体；多数成分如氮（N2）、氧（O2）、氩（Ar）的含量比较稳定，少数成分如二氧化碳（CO2）的含量随季节变化有所波动，但从总体上可将干空气作为一个稳定的混合物来看待。
（2-9）
（2-10）
Vi——同温同压下某组分气体单独存在时的容积，m3；
混合气体中各组分气体容积成分之和为1。即：
（2-11）
2、混合气体质量成分gi和质量浓度Cg
质量成分gi是同温同压下某组分气体的质量Gi与混合气体总质量G之比；
质量浓度Cg是同温同压下某组分气体的质量占混合气体总质量的百分比。即：
为统一干空气的物理性质，便于工程计算，一般将海平面高度的清洁干空气成分作为标准组成。目前推荐的干空气标准成分见表2-1和图2-1所示。
表2-1干空气标准成分
气体成分（分子式）
体积百分比（%）
分子量（C-12标准）
气体常数R（J/kg.·K）
氮（N2）
78.084
28.013
296.8143
氧（O2）
102
10.197162
1
7.50062×10-1
10-3
9.86923×10-4
133.3224
13.5951
1.333224
1
1.333224×10-3
1.31579×10-3
105
1.019716×104
103
7.50062×102
1
9.86923×10-1
101325
1.033227×104
气体的摩尔体积
式中：M——摩尔质量（分子量），g/mol；G——气体质量，g；V0——标准状态体积，l。
质量为G的气体体积为 ；
则标准状态下某气体的密度为 。（2-18）
例题：求标准状态下O2、N2、CO2、Ar的密度。
解：根据公式（2-18），可得：
；
；
；
。
6、混合气体中某组分气体的分密度
7、相对密度
47.9982
173.2286
二氧化硫（SO2）
0~0.0001
64.0828
129.7487
二氧化氮（NO2）
0~0.000002
46.0055
180.7319
氨（NH4）
0~微量
17.03061
488.2185
一氧化碳（CO）
0~微量
28.01055
296.8403
碘（I2）
0~0.000001
由于Pq值相对于Pg值而言数值较小，因此，湿空气的密度比干空气密度小，在实际计算时可近似取 =1.2 kｇ／m3。
湿空气密度是一个与温度和水蒸气分压力有关的物理量，当温度、压力不变时，湿空气的密度小于干空气的密度，湿空气比干空气轻，湿空气的密度随着水蒸气分压力的增大而减小。
4、密度
单位体积的气体所具有的质量，kg/m3。
kg/m3。（2-8）
很显然，密度是比容的倒数。
如干空气及水蒸汽的密度分别为： 。
2.1.3多组分混合气体的基本性质
1、混合气体容积成分ri和体积浓度CV
容积成分ri是同温同压下某组分气体的容积与混合气体总容积之比；
体积浓度CV是同温同压下某组分气体的容积占混合气体总容积的百分比。即：
（2-4）
某种气体的气体常数Ri为普适气体常数R0除以该气体的分子量Mi，即：
（2-5）
如干空气的平均分子量为Mg=28.97，则Rg=287.0093J/（kg·K）；水蒸汽的气体常数为Rq=461.5322J/（kg·K）。
在常温常压下干空气可视为理想气体，而湿空气中的水蒸汽一般处于过热状态，且含量很少，可近似地视作理想气体。这样，即可利用理想气体的状态方程式来表示干空气和水蒸汽的主要状态参数——压力、温度、比容等的相互关系，即
1013.25
760
1.01325
1
氙（Xe）
0.0000087
131.30
63.3257
氢（H2）
0.00005
2.01594
4124.4580
甲烷（CH4）
0.00015
16.04303
518.2724
氧化氮（N2O）
0.00005
44.0128
188.9146
臭氧（O3）
0~0.000007夏季
0~0.000002冬季
设混合气体的总压力为P，总体积为V。各组分气体以总体积V单独存在时的分压力为Pi；若各组分气体以总压力P单独存在时的分体积为Vi。则有：
（2-20）
9、混合气体的摩尔成分ki
混合气体的摩尔成分定义为：某组分气体的摩尔数mi与混合气体的总摩尔数m之比，即：
ki=mi/m，mi=Gi/Mi
ki与ri的关系：
相对密度的定义为：某气体单独存在时的密度与某混合气体（通常为空气）的密度之比，即：
（2-19）
相对密度 >1，表示该组分气体比空气重，容易积存于底部；相对密度 <1，表示该组分气体比空气轻，容易积存于顶部。如甲烷CH4相对于空气的分密度为0.552，比空气轻，常常积存于巷道顶部。
8、混合气体的分压力Pi与总压力P的关系
CCO2=43%时， ，人心跳加快；
CCO2=57%时， ，人员休克。
2.1.4湿空气的主要状态参数及其确定法
2.1.4.1湿空气的密度
根据上述可知，湿空气的密度等于干空气密度与水蒸汽密度之和，即
（2-27）
在标准条件下（压力为101325Pa，温度为20℃，即293.15K时），干空气的密度 ，而湿空气的密度则取决于Pq值的大小。
20.9476
31.9988
259.8429
氩（Ar）
0.934
39.934
208.2100
二氧化碳（CO2）
0.0314
44.00995
188.9268
氖（Ne）
0.001818
21.183
392.5157
氦（He）
0.000524
4.0026
2077.3150
氪（Kr）
0.000114
83.80
253.8088
32.7595
氡（Rn）
6×10-13
*
注：该表中气体成分随时间和场所的不同，有较大变化；
*氡有放射能，由Rn220和Ｒn222两种同位素构成，因为同位素混合物的原子量变化，所以不作规定。（Rn220半衰期54s，Ｒn222半衰期3.83日）
2.1.2湿空气的物理性质
通风空调的空气成分与人们平时所说的“空气”实际是干空气加水蒸汽的混合物，即湿空气。在湿空气中水蒸汽的含量虽少，但其变化却对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要影响，且使湿空气的物理性质随之改变[4]。因此研究湿空气中水蒸汽含量的调节在通风空调中占有重要地位。
第2章湿空气的物理性质及其焓湿图
创造满足人类生产、生活和科学实验所要求的空气环境是通风空调工程的任务。湿空气既是空气环境的主体又是通风工程的处理对象，因此熟练掌握湿空气的物理性质及其焓湿图，是通风工程的必要基础。本章主要讲述湿空气的物理性质、状态参数及其焓湿图的应用。
2.1湿空气的物理性质
2.1.1空气的组成
2
体积浓度CV
CV=Vi/V ×100%
%
3
质量成分gi
gi=Gi/G
Gi—各组分气体质量，kg
4
质量浓度Cg
Cg=Gi/G ×100%
%
5
密度
kg/m3
6
分密度
kg/m3
7
比容
m3/kg
8
标准状态密度
kg/m3
Mi—千摩尔质量，kg
9
分密度 与密度 的关系
kg/m3
10
相对密度
11
分压力Pi
Pa
P—总压力，Pa;
Pi—分压力，Pa
12
摩尔成分ki
ki=mi/m
mi—组分气体摩尔数；
m—混合气体摩尔数
13
摩尔成分ki与容积成分ri的关系
ki=ri
14
平均摩尔质量M
kg
Mi—组分气体摩尔质量；
M—混合气体摩尔质量
15
气体常数R
J/kg.K
Ri—组分气体常数
16
质量浓度Cg与体积浓CV的关系
13、某种气体混入后引起混合气体中氧浓度的变化
或
或 （2-6）
式中Pg、Pq——干空气及水蒸汽的压力，Pa；
V——湿空气的总容积，m3；
mg，mq一一干空气及水蒸汽的质量，kg；
Rg，Rq——干空气及水蒸汽的气体常数，Rg=287.01J／（kg·K），Rq＝461.53J／（kg·K）；
T——湿空气的热力学温度，K。
2、温度
热力学的解释，在物理上，一般考虑能态N的自然对数，把这个叫作熵S。显然，系统内的熵增所对应的能量变化可以用来描述系统的能量特征：dS/dE。这个比值小的时候，说明比较小的熵增对应着比较高的能量变化，系统整体的能量级别很高。这一特征用物理量来描述，叫温度。即：
（2-12）
（2-13）
（2-14）
3、气体的密度
单位体积内混合气体的质量，kg/m3。显然，混合气体的总密度为各组分气体的分密度之和。
（2-15）
——同温同压同体积下各组分气体单独存在时的密度。
4、混合气体中ri与gi的关系
（2-16）
显然质量浓度与体积浓度的关系为：
（2-17）
5、标准状态下某气体的密度 i
通风工程的媒介是空气，空气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的，一般称之为湿空气。干空气的成分主要是氮（N2）、氧（O2）、氩（Ar）、二氧化碳（CO2）及其它微量气体；多数成分如氮（N2）、氧（O2）、氩（Ar）的含量比较稳定，少数成分如二氧化碳（CO2）的含量随季节变化有所波动，但从总体上可将干空气作为一个稳定的混合物来看待。
（2-9）
（2-10）
Vi——同温同压下某组分气体单独存在时的容积，m3；
混合气体中各组分气体容积成分之和为1。即：
（2-11）
2、混合气体质量成分gi和质量浓度Cg
质量成分gi是同温同压下某组分气体的质量Gi与混合气体总质量G之比；
质量浓度Cg是同温同压下某组分气体的质量占混合气体总质量的百分比。即：
为统一干空气的物理性质，便于工程计算，一般将海平面高度的清洁干空气成分作为标准组成。目前推荐的干空气标准成分见表2-1和图2-1所示。
表2-1干空气标准成分
气体成分（分子式）
体积百分比（%）
分子量（C-12标准）
气体常数R（J/kg.·K）
氮（N2）
78.084
28.013
296.8143
氧（O2）
102
10.197162
1
7.50062×10-1
10-3
9.86923×10-4
133.3224
13.5951
1.333224
1
1.333224×10-3
1.31579×10-3
105
1.019716×104
103
7.50062×102
1
9.86923×10-1
101325
1.033227×104
气体的摩尔体积
式中：M——摩尔质量（分子量），g/mol；G——气体质量，g；V0——标准状态体积，l。
质量为G的气体体积为 ；
则标准状态下某气体的密度为 。（2-18）
例题：求标准状态下O2、N2、CO2、Ar的密度。
解：根据公式（2-18），可得：
；
；
；
。
6、混合气体中某组分气体的分密度
7、相对密度
47.9982
173.2286
二氧化硫（SO2）
0~0.0001
64.0828
129.7487
二氧化氮（NO2）
0~0.000002
46.0055
180.7319
氨（NH4）
0~微量
17.03061
488.2185
一氧化碳（CO）
0~微量
28.01055
296.8403
碘（I2）
0~0.000001
由于Pq值相对于Pg值而言数值较小，因此，湿空气的密度比干空气密度小，在实际计算时可近似取 =1.2 kｇ／m3。
湿空气密度是一个与温度和水蒸气分压力有关的物理量，当温度、压力不变时，湿空气的密度小于干空气的密度，湿空气比干空气轻，湿空气的密度随着水蒸气分压力的增大而减小。
4、密度
单位体积的气体所具有的质量，kg/m3。
kg/m3。（2-8）
很显然，密度是比容的倒数。
如干空气及水蒸汽的密度分别为： 。
2.1.3多组分混合气体的基本性质
1、混合气体容积成分ri和体积浓度CV
容积成分ri是同温同压下某组分气体的容积与混合气体总容积之比；
体积浓度CV是同温同压下某组分气体的容积占混合气体总容积的百分比。即：
（2-4）
某种气体的气体常数Ri为普适气体常数R0除以该气体的分子量Mi，即：
（2-5）
如干空气的平均分子量为Mg=28.97，则Rg=287.0093J/（kg·K）；水蒸汽的气体常数为Rq=461.5322J/（kg·K）。
在常温常压下干空气可视为理想气体，而湿空气中的水蒸汽一般处于过热状态，且含量很少，可近似地视作理想气体。这样，即可利用理想气体的状态方程式来表示干空气和水蒸汽的主要状态参数——压力、温度、比容等的相互关系，即
1013.25
760
1.01325
1