湿空气热力学参数：比焓值、空气密度
湿空气各参数常用计算公式
湿空气各参数常用计算公式湿空气各状态参数之间有一些基本的关系式，有这些关系式绘制出了i----d图，利用i----d图就可以确定湿空气的各种状态参数及描述空气状态变化的过程。
查图的方法虽然有它一定的优越性，但并不能解释所有问题，而且误差也比较大。
为了满足空调系统和设备进行数学模拟的需要，必须根据湿空气各状态之间的关系式编制出计算程序。
湿空气各参数关系式如下：✍ T=273.15+t②当t=-100℃～0℃时ln(Pq，b)=C1/T+C2+C3T+C4T2+C5T3+C6T4+C7ln(T)式中：C1=-5674.5359C2=6.3925247 C3=-0.9677843*10-2 C4=0.62215701*10-6 C5=0.20747825*10-8C6=0.9484024*10-12 C7=4.1635019当t=0℃～200℃时ln(Pq，b)=C8/T+C9+C10T+C11T2+C12T3+C13ln(T)式中：C8=-5800.2206C11=0.41764768*10-4C9=0.139144993C12=-0.14452093*10-7C10=-0.04860239C8=6.5459673其中Pq，b——饱和水蒸汽分压力Pq，b——水蒸气的分压力B——大气压力Pq，b、Pq、B单位为pa③相对湿度计算RH（%）= Pq/Pq,b④含湿量计算d=0.622Pq/B-Pq,b kg/kg干空气或d=622Pq/B-Pq, bg/kg干空气⑤焓值计算i=1.01t+0.001d(2501+1.84t)kj/kg干空气⑥露点温度计算t l=0℃～65℃时t l=8.22+12.4lnPq+1.9(lnPq)2 ℃式中Pq单位为kpa⑦湿空气密度计算ρ=0.00348*B/T-0.00132Pq/T kg/m3⑧湿空气比容计算ν1=1/ρ。
6湿空气-热工基础西南交大
第六章湿空气6-1 湿空气概述6-2 湿空气的状态参数6-3 湿空气的湿度图6-4 湿空气的热力过程实例分析6-1湿空气概述1. 湿空气：含有水蒸气的空气。
2. 干空气：完全不含有水蒸气的空气。
3. 大气环境中的空气总含有水蒸气，因此大气中的空气是湿空气。
4. 一般情况下，所采用的湿空气工质都处于常压，其中所含水蒸气的分压力很低（0.003~0.006MPa），处于过热状态，因此可以看作理想气体。
1. 温度和压力（温度t 和压力p ）湿空气压力: P a ——干空气分压力P ——水蒸气分压力（通常很低）2. 未饱和湿空气：湿空气中水蒸气的分压力低于湿空气温度t 所对应的饱和压力 。
未饱和湿空气=干空气 ＋ 过热水蒸气6-2 湿空气的状态参数饱和湿空气=干空气 ＋ 饱和水蒸气 （道尔顿定律）3. 饱和湿空气：湿空气中水蒸气的分压力达到湿空气温度t 所对应的饱和压力 。
6-2 湿空气的状态参数4. 绝对湿度和相对湿度1）绝对湿度ρυ : 1m 3湿空气中含水蒸汽的质量式中 R g,υ＝461.5 J/（kg·K ）TR Pv V m v g vv v v ,1===ρsv v ,ρρ=2）相对湿度ϕ : 湿空气偏离饱和状态的程度对饱和湿空气： 即水蒸气的密度P v .s ——与湿空气温度对应的饱和压力。
ϕ小，吸湿能力强。
ϕ 大，吸湿能力差，ϕ＝100% 时，吸湿能力为零。
5. 露点温度和湿球温度1)露点温度 t d：未饱和湿空气中的水蒸气为过热状态,当空气温度下降至蒸汽分压力所对应的饱和温度时,湿空气便达到饱和状态。
此温度即称露点温度t d , 因为温度再下降就要析出“露水”了.达到露点途径有:1) p v 不变，t 降低至t s； 2) t 不变加湿，p v 升至p s.2)湿球温度 t w:两相同的温度计,其一温泡包上湿纱布(此温泡即称湿球,另一称干球) . 当气的ϕ﹤100% 时，水蒸发, t w下降，ϕ升高,当周围空气ϕ＝100% 时，则t w不再变化, 此是的温度即称湿球.（显然，t w与风速有关，当风速≥4m/s后不再变化）温度tw干、湿球温泡温差越大,空气湿度就越小,反之亦然.最大含湿量(饱和含湿量)T ↑→P υ·s ↑→d max ↑注意：相对于1 kg 干空气，湿空气的总量为（1＋d ）kg 。
空气密度表含不同温度下含湿量
3.67
2.27
-0.42
-5
1.317
1.315
4
2.47
1.09
-4
1.312
1.31
4.36
2.69
2.68
-3
1.308
1.306
4.75
2.94
4.31
-2
1.303
1.301
5.16
3.19
5.9
-1
1.298
1.295
5.61
3.47
7.62
0
1.293
1.29
6.09
3.78
182.96
43
1.117
1.081
86.18
58
192.17
44
1.114
1.076
90.79
61.3
202.22
45
1.11
1.07
95.6
65
212.69
46
1.107
1.065
100.61
68.9
223.57
47
1.103
1.059
105.87
72.8
235.3
48
1.1
1.054
111.33
1.256
9.99
6.21
22.61
8
1.256
1.251
10.7
6.65
24.7
9
1.252
1.247
11.46
7.13
26.92
10
1.248
1.242
12.25
7.63
29.18
11
1.2431.2371 Nhomakorabea.098.15
工程热力学-湿空气
第8章 湿 空 气本章基本要求理解绝对湿度、相对湿度、含湿量、饱和度、湿空气密度、干球温度、湿球温度、露点温度和角系数等概念的定义式及物理意义。
熟练使用湿空气的焓湿图。
掌握湿空气的基本热力过程的计算和分析。
湿空气性质一、湿空气成分及压力湿空气=干空气+水蒸汽v a p p p B +==二、饱和空气与未饱和空气未饱和空气=干空气+过热水蒸汽 饱和空气=干空气+饱和水蒸汽 注意：由未饱和空气到饱和空气的途径：1．等压降温 2．等温加压露点温度：维持水蒸汽含量不变，冷却使未饱和湿空气的温度降至水蒸汽的饱和状态，所对应的温度。
三、湿空气的分子量及气体常数Bp M r M r M vv v a a 95.1097.28-=+= Bp R v378.01287-=结论：湿空气的气体常数随水蒸汽分压力的提高而增大四、绝对湿度和相对湿度绝对湿度：每立方米湿空气中所含水蒸汽的质量。
相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度的比值，svρρφ=相对湿度反映湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度。
思考：在某温度t 下，φ值小，表示空气如何，吸湿能力如何；φ 值大，示空气如何，吸湿能力如何。
相对湿度的范围：0<φ<1。
应用理想气体状态方程 ，相对湿度又可表示为svp p =φ 五、含温量(比湿度)由于湿空气中只有干空气的质量不会随湿空气的温度和湿度而改变。
定义： 含湿量(或称比湿度)：在含有1kg 干空气的湿空气中，所混有的水蒸气质量称为湿空气的)。
VvP B p d -=622g/kg(a) 六、焓定义：1kg 干空气的焓和水蒸汽的焓的总和v a dh h h 001.0+=代入：)85.12501(001.001.1t d t h ++= g/kg(a) 七、湿球温度用湿纱布包裹温度计的水银头部，由于空气是未饱和空气，湿球纱布上的水分将蒸发，水分蒸发所需的热量来自两部分： 1．降低湿布上水分本身的温度而放出热量。
湿空气的焓湿学基础
第二章湿空气的焓湿学基础2.1 湿空气的组成和状态参数2.1.1湿空气的组成及物理性质湿空气＝干空气＋水蒸气水蒸气氮氧干空气二氧化碳稀有气体组成成分名称0.2—2％0.2—2％78.1320.900.030.9475.5523.100.051.30体积分数（％）质量分数（％）1、湿空气＝干空气＋水蒸气2、干空气由氮、氧、氩、二氧化碳、氖、氦和其他一些微量气体组成，多数成分比较稳定，只有少数成分有微小变化。
3、研究湿空气中水蒸气含量的变化问题在空气调节中是非常重要的，为什么？空气中水蒸气变化对空气的干燥和潮湿程度有重要的影响，且会使湿空气物理性质随之变化。
2.1.2 湿空气的状态参数１、湿空气是理想气体(热力学中,常温常压下的干空气视为理想气体。
水蒸气一般处于过热状态，水蒸气数量少，分压力低，比体积很大，也可近似作为理想气体。
）２、满足理想气体的状态方程与道尔顿分压定律能够描述湿空气状态特性的物理量g g g p V m R T =g g g p v R T=q q q p V m R T =q q q p v R T=或或0101325*22.41458314.66/()273.15R J kmol K ==⋅当p=101325Pa,T=273.15K 时，1kmol 气体分子的体积均为22.4145m 3/kmol,因此可得摩尔气体常数R0R R M =干空气的气体常数R g08314.66/()28287.7g R R J kg K M===⋅水蒸气的气体常数R q 08314.66/()18461.02q R R J kg K M===⋅2.1.2 湿空气的状态参数１、大气压力pa地球表面单位面积上所受的空气层的压力。
单位：帕(Pa)，千帕(kPa)影响因素：海拔、季节、气候等标准大气压：北纬45度、海平面的全年平均大气压，101325 Pa，760mmHg空调的设计和运行，要考虑当地气压的大小，因气压不同，空气的物理性质不同。
湿空气的单位换算及计算公式
湿空气的单位换算、原理、及计算公式1bar(巴）=103毫巴=105Pa== P=ρgh1atm(标准大气压）=760mmHg=1at（工程大气压）=1kgf/cm2==根据道尔頧分压原理：P（湿空气的总压力）=Pv(水蒸气的分压力+Pa（干空气的分压力）单位mbar= =P b[(大气压力）用水银压力计测定） P=ρgh相对湿度φ：就是湿空气中实际所包含的水蒸气量ρv于同温度下最大可能包含的水蒸气量ρs的比值。
即φ=ρv／ρs露点；若未饱和空气中水蒸汽的含量不变，而湿空气的温度逐渐降低，当达到饱和状态（露点），如再冷却将有水滴析出。
绝对湿度和相对湿度：湿度：指湿空气中所含水蒸汽的分量。
热湿比ε：指湿空气状态发生变化的过程中，（空调过程：一态到二态）焓变化量Δh与含湿量变化量Δd 的比值。
即ε=Δh/Δd绝对湿度：每一立方米湿空气中所含水蒸汽的质量（千克）称湿空气的绝对湿度。
不能说明湿空气所具有吸收水蒸汽能力的大小。
相对湿度：就是湿空气（在一状态下，温度、大气压）中实际所包含的水蒸汽量和同温度下最大可能包含的水蒸汽量ρ″或ρS.的比值。
即φ=ρv／ρs 因ρ与P成正比也可φ=P V/Pmax（最大）Pv（未饱和水蒸气分压力）P max（饱和水蒸气分压力）相对湿度的求法：相对湿度φ通常用干湿球温度计来测量，函数关系Φ=f(t w ' t）式中t w------湿球温度 t----干球温度或湿空气的实际温度。
说明：此函数关系不能表示成简单的数学式，通常制成数据表或线图，同时测得了t w , t后即从表中查得φ。
湿空气的状态参数：含湿量d(单位：克）=1000m v/m a==1000ρv/ρa（g/kg干空气）用千摩尔质量代入逐步得：含湿量d==622Pv(水蒸气分压力）/Pa（干空气分压力）因P=P b=P V+Pa 所以含湿量d==622P v/（P b--P v）又因Pv=φPs 代入上式得d=622φP S/ (P b--φPs)焓：【含湿量为d的（湿空气）的焓】h(湿空气）=h a（干空气）+(kj/kg干空气）式中h a---1千克干空气的焓（kj/kg干空气）h v---1千克水蒸汽的焓（kj/kg水蒸汽）h---湿空气的焓（kj/kg干空气）干空气的焓； h=c pa t 式中c pa=为干空气定压比热。
工程热力学-湿空气
Const 0
h h
t d
定相对湿度线
h
4、定相对湿度线
h h 1.005t d(25011.863t)
d 622 ps (t) pb ps (t)
是一组向上凸的线
饱和线上部是未饱和 线下部无意义
t 100%
d
水蒸气分压力线
5、水蒸气分压力线
d 0.622 pv pb pv
h1 d2 d1 h水 h2
h1 h2
t φ h d 0
h 1 2 1
d
定温加湿过程
实例：干蒸汽加湿器
对湿空气喷入少量水蒸气，温度虽略有升高，但 可近似认为不变，因此称为定温加湿过程。
q h1 d2 d1 h水 h2
q h2 h1 d2 d1 h水 h2 h1
h2
越干燥，吸水能力强
越湿润，吸水能力低
含湿量（比湿度）
湿空气的热力过程存在相变时，体积和质量等参数均随温度 和湿度的变化而变化，不方便计算 。
但湿空气中干空气的量不变，以此为计算基准较为方便
含湿量 比湿度
d mv ma
g水蒸气/kg干空气
pvV
d 1000 mv 1000 RvT 1000 pv 287 622 pv
ma p
Ra
p
湿空气的密度
1 0.001d
v
v 1 0.001d 1
湿度测量与湿球温度
1.绝热饱和温度法
T
1
1
2
d1
mf
s
2.干湿球温度法
球面上 蒸发热=对流热
tw绝热饱和温度
干球温度、湿球温度、露点温度
T
t
tw td
s
1
湿空气物理性质计算的算法思想
tl = 0~70℃时，tl = -35.957 - 1.8726*α + 1.1689*α2
【公式4】湿空气相对湿度φ = Pq / Pq.b * 100%；
【公式5】湿空气含湿量d = 622 * Pq / (P - Pq)；
【公式6】湿空气的焓h = 1.01 * t + 0.001 * d * (2500 + 1.84t)；
(1000 * h - 1010 * t) / (2500 + 1.84 * t)。t为变量，使用递归思想，逐步偏移t值以致d1 ≈ d2，则可以计算含湿量。具体计算思路如下：
1）初始化温度t；
2）启用while循环，循环体中执行步骤3~7；
3）根据温度t计算饱和水蒸气分压Pq.b. = f(273.15 + t)；
5 已知焓值计算湿球温度
【经验算法3】已知焓值计算湿球温度。湿空气的水蒸气饱和时，即相对湿度φ = 100%，可以在经验算法2基础上，先求出含湿量d，
再反推公式6，温度t = (1000 * h - 2500 * d) / (1010 + 1.84 * d)，即可计算湿球温度。
6 程序设计
采用C#编程语言，在已知焓值、相对湿度前提下，给出其它各参数计算的详细编码，如下：
设计中，大气压力、干球温度、湿球温度、相对湿度、露点温度、含湿量、焓值、水蒸气分压及饱和水蒸气分压等参数，有重要指导意
义。本文在大气压固定，已知任意两个参数基础上，分别建立其它参数的计算方程。
2 空气状态参数计算公式
【公式1】湿空气热力学温度T = 273.15 + t；
【公式2】湿空气饱和水蒸气分压Pq.b = f(T)
1）t = -100~0℃： ln(Pq.b) = c1 / T + c2 + c3 * T + c4 * T2 + c5 * T3 + c6 * T4 + c7 * ln(T)
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将湿空气近似地看作理想气体，则可用理想气体的状态方程式来表示干空气和水蒸气的主要状态参数，即PV=mRT 。
[1]在进行空气处理过程分析时，常用的湿空气参数有四个：温度（t ）、比焓（h
）、含湿量（d ）和相对湿度（φ）。
湿空气还具有一定的压力p （大气压）。
正如湿空气由干空气和水蒸气两部分组成一样，压力p 也由两部分组成：干空气的分压力p 和水蒸气p 的分压力，即p=p +p 。
（1）含湿量d
含湿量是指每千克干空气中所含的水蒸气量，单位为kg/kg （a ），含湿量d 的计算式如下：
（2）比焓h
比焓是用来表示物质系统能量状态的一个参数，热力过程比焓的变化△h 等于定压比热Cp 乘以温度差△t ，即△h=Cp·△t 。
干空气的定压比热Cp·a=1.006 kJ/(kg·℃)，水蒸气的定压比热Cp·v=1.86 kJ/(kg·℃)。
湿空气的比焓一般是以1kg 干空气作为基数进行计算的，伴随着1kg 干空气的还有d kg 水蒸气，如果取0℃的干空气和0℃水的比焓为零，则包含1kg 干空气的湿空气的焓应是：
式中，2501kJ/kg 是每千克0℃的水变成0℃的水蒸气所需要的汽化潜热。
（3）相对湿度φ
水蒸气分压力p 有一个最大值，称为水蒸气饱和分压力，p 表示。
它是一个与温度有关的数值，随温度的升高而增加。
P 与p 之间的关系反映了湿空气的饱和程度，二者之间的比值称为相对湿度φ。
（4）湿空气的密度ρ
湿空气的密度等于干空气的密度ρ与水蒸气的密度ρ之和，即：
由于水蒸气的密度较小，所以，在标准条件下(p= 101.325 kPa, T= 293K) ，干空气与湿空气的密度相差较小，在工程上，取p= 1.2kg/m 已足够精确。
应该指出，在湿空气的含湿量和焓的计算中，均以1kg 干空气为基准，原因是干空气在热、湿处理过程中，其质量不变，而水蒸气量则可能有变化。
a v a v v s v s a v 3。