湿空气的状态参数及水蒸气(精)
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热工基础(3.4.5)--湿空气(第3版
两边同除以干空气的质量 ma
h=
H ma
=
ha+源自mv mahv= ha + dhv
干空气的比焓 ha = 1.005t 水蒸气的比焓 hv = 2501+1.86t
h = 1.005t + d (2501+1.86t) (kJ/kg干空气)
第二节 相对湿度的测量
湿空气的状态参数有
p,t, pv ,td ,j, d, h
d
=
mv ma
kg(水蒸气) / kg(干空气)
d
=
mv ma
=
pvV paV
(Rg,vT ) (Rg,aT )
=
0.622
pv pa
d
= 0.622
pv p - pv
= 0.622
j ps p -j ps
6 、湿空气的焓
湿空气的总焓为 H ，干空气的焓为 Ｈ a ，水蒸气的焓为 Hv, H = Ha + H v = maha + mvhv
在 p 、 t 确定之后，后五个参数只有一个独立变 量，也就是五个中只要知道一个参数，状态就确定了。
用干湿球温度计可以测量相对湿度 φ
干湿球温度计测量相对湿度的原理
干湿球温度计测量相对湿度的原理
湿球温度 tw 也是状态参数
相对湿度越下，湿球温度越低。
j = f (t,tw ) = f (t, Dt)
未饱和湿空p =气pa:+ p湿v 空气中的水蒸气处于过热状
态 .ρv 饱和湿空气 :
湿空气中的水蒸气处于饱和状态 . ρs
ρv < ρs=ρ"
vv > vs = v "
水蒸气及湿空气
如水蒸气在热电厂和 空调工程中的 应用
.
2
学习要求
• 1、掌握有关蒸汽的各种术语及其意义。如：汽化、凝结、 饱和状态、未饱和液体、饱和液体、湿蒸汽、干饱和蒸汽、 过热蒸汽、干度等概念及不同蒸汽状态的特征和关系。
• 2、了解蒸汽定压发生过程及其在p-v图与T-s图上的一点、 二线、三区和五态。
• 3、掌握水蒸气图表的结构，能够熟练利用水蒸气图表查 出水蒸气状态参数。
s1 s2
S
.
26
例5-3 水蒸气在0.2MPa压力下从150℃定压加热到250℃，试
求1kg水蒸气的吸热量、所作的膨胀功及热力学能增量。
解：在h-s图上，由p0.2MPa的定压线与t1150℃的定温 线相交得初状态点1，与t2250℃的定温线相交得终状态点2， 如图5-6所示。查得
h1=2772kJ/kg，v1=1m3/kg h2=2973kJ/kg，v2=1.22m3/kg 吸热量 q h2 h1 2973 2772 201 （kJ/kg）
未饱和水与过热蒸汽表（附表3） 参数右上角加“”表示
湿蒸汽参数的确定: 注意粗黑线
饱和液体参数，加“” 表示饱和蒸汽参数
pps，tts
vx (1 x)v xv v x(v v)
hx (1 x)h xh h x(h h) h xr
sx
(1
x)s
xs
s
x(s
s)
s
xr T
ux hx pvx
q0 u u2 u1 h2 h1 p2v2 p1v1
w u
h
1
P1 t1
P2
t2
χ=1
2 χ2
(a)可逆绝热过程 S
wt h h1 h2
9-1-1湿空气参数
（九）露点td
定义：将湿空气等湿等压冷却至饱和时的温度。（水蒸 气分压pv也不变）
H= H s,td 0.622
ps,td pT ps,td
ps,td f ( td )
对于空气-水系统： 不饱和湿空气：t>tw=tas>td 饱和湿空气： t=tw=tas=td
总结 已知：pT, a/kH=1.09
作业：P385 9-1 9-3
结论：需要已知2个参数方能确定空气的状态， 但不是任2个参数都是独立变量。
[例9-2]已知湿空气的总压pT=1.013×105Pa，相对湿度
j=60%，干球温度t=30℃，试求：（1）湿度H；（2）
露点td；（3）将上述情况湿空气在预热器内加热到100℃ 时所需热量。已知湿空气的质量流量为100kg干空气/h。
（八）绝热饱和温度tas
定义：用大量的水将空气
绝热冷却至饱和时 空气的温度。
注意：少量的湿空气与大量水 接触。
传热达平衡时，空气传给水分的显 热等于水分汽化所需的潜热。因此，
可视为等焓过程。 I1=(1.01+1.88H)t+r0H I2=(1.01+1.88Has)tas+r0Has I1=I2
变量：H, Hs, pv, ps, j, I, t, tw, tas 共9个 方程：共7个
p H 0.622 pT p
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I=(1.01+1.88H)t+2490H
ro t as = t - as ( H as - H ) cH
j=pv/ps
tw=tas ps=f(t)
ps H s 0.622 pT ps
定义：1kg绝干空气及其所带的水气的比热容之和 cpa=1.01kJ/(kg.K) cpw=1.88kJ/(kg.K)
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 。
第八章湿空气
温度分别为25º C和15º C。试求含湿量、相对湿度和空气的
焓值。
第二节 湿空气的焓湿图
定d线 定h线 定t线 定φ线 定pv线
d 622 pv p pv g / kg( a )
135º t
3 t2
h
d1 d2 d3
φ
1
φ
2
φ =100%
t1 h3 h2 h1
湿空气的露点和湿球温度 热湿比
空气饱和与否 取决于 t，pv
过热 t ts pv
饱和 t ts pv
空气未饱和
空气饱和
p
未饱和空气达到饱和： 1. 定温加湿：AB线，使pv p 提高达到对应 t 的ps。例如 p 向空气中加入大量水蒸气。
B
s
饱和状态(饱和空气)
过热(未饱和空气)
2、湿球温度
h1 c ptw (d2 d1 ) 103 h2
绝热饱和温度能量方程
h1 ( d2 d1 )hl2 h2
h1 h2
φ的确定：湿度计测定,如干湿 球温度计。 φ愈小，空气吸收水蒸汽的能 力愈大，湿纱布上水蒸发快， 湿球温度tw愈低：
所以 f (t, t w )
水面
液体水t2
未饱和空气流过绝热水槽时，部分水蒸发进入空气，空气提 供汽化潜热，温度降低，含湿量增加，当水槽足够长时，空 气成为饱和空气，其温度为绝热饱和温度。 补充水槽中蒸发的水量，将过程看作稳态稳流过程，可列出质 量平衡和能量平衡关系式。
水蒸气质量守恒：
v1 m e m v2 m
c
2
1
c点：
ma1h1 ma 2 h2 hc ma1 ma 2
工程热力学(湿空气)
5、湿空气的焓湿图（h-d图）
三、湿空气的基本热力过程
1、加热（冷却）过程 2、冷却去湿过程 3、绝热加湿过程
Q q ma h2 h1
q (h2 h1 ) (d2 d1 )hw
h2 h1
湿空气 t1
t2
1 2 tw
1
2
100%
q0
mv2 mv1 mw ma (d2 d1 ) mw o
H 0 H2 (Hw H1 ) 0
h1 h2
td
d1 d2
d
ma (h2 h1 ) ma (d2 d1 ) hw
h2 h1
工程热力学 Thermodynamics
二、工程应用举例
工程热力学 Thermodynamics
第八章 湿空气
概述 湿空气＝干空气＋水蒸气
一、研究前提
1、气相混合物作为理想气体混合物； pb pa pv
2、干空气不影响水蒸气与其凝聚相的平衡；
3、当水蒸气凝结成液相或固相时，液相或固相中 不含有溶解的空气。
工程热力学 Thermodynamics 二、饱和湿空气和未饱和湿空气
1、烘干过程
湿湿空空气气出出口 3 烘 箱 湿物体入口
湿物体出口 2 加加热热器器
1 湿湿空空气气入入口
2、冷却塔
工程热力学 Thermodynamics
0.1MPa 32o C
100%
空气
1100 m3 min 0.1MPa 15 oC
65%
热水 38 oC
填料 冷水 17o C
工程热力学 Thermodynamics
2、相对湿度
v v pv pv max pv,max ps
3、含湿量（比湿度）
d mv ma
三、湿空气的基本热力过程
1、加热（冷却）过程 2、冷却去湿过程 3、绝热加湿过程
Q q ma h2 h1
q (h2 h1 ) (d2 d1 )hw
h2 h1
湿空气 t1
t2
1 2 tw
1
2
100%
q0
mv2 mv1 mw ma (d2 d1 ) mw o
H 0 H2 (Hw H1 ) 0
h1 h2
td
d1 d2
d
ma (h2 h1 ) ma (d2 d1 ) hw
h2 h1
工程热力学 Thermodynamics
二、工程应用举例
工程热力学 Thermodynamics
第八章 湿空气
概述 湿空气＝干空气＋水蒸气
一、研究前提
1、气相混合物作为理想气体混合物； pb pa pv
2、干空气不影响水蒸气与其凝聚相的平衡；
3、当水蒸气凝结成液相或固相时，液相或固相中 不含有溶解的空气。
工程热力学 Thermodynamics 二、饱和湿空气和未饱和湿空气
1、烘干过程
湿湿空空气气出出口 3 烘 箱 湿物体入口
湿物体出口 2 加加热热器器
1 湿湿空空气气入入口
2、冷却塔
工程热力学 Thermodynamics
0.1MPa 32o C
100%
空气
1100 m3 min 0.1MPa 15 oC
65%
热水 38 oC
填料 冷水 17o C
工程热力学 Thermodynamics
2、相对湿度
v v pv pv max pv,max ps
3、含湿量（比湿度）
d mv ma
湿空气—湿空气的状态参数(热工课件)
与10-3dkg水蒸气的比焓之和。仍用h表示，单位为kJ/kg（d，a）。
工程上，对干空气，取0℃的干空气的焓为零，对水蒸气，取0℃
的水的焓为零。则：
h=1.01t+10-3d（2501+1.85t）
湿空气的状态参数
6. 湿空气的密度
湿空气的密度：1m3湿空气所具有的质量称为湿空气的密度，它应
为干空气和水蒸气的密度之和。
含量的参数。
湿空气的状态参数
4. 湿空气的含湿量
含湿量：在含有1kg干空气的湿空气中，所含的水蒸气的质量（通常
以g计）称为含湿量，用符号d表示，单位为：g/kg（d，a），即：
=
×
含湿量在过程中的变化Δd，表示1kg干空气组成的湿空气在过程中
所含水蒸气质量的改变，也是湿空气在过程中吸收或析出的水分。
干球温度计，右侧温度计的水银球
浸在水中的湿纱布包起来，称为湿
求温度计，湿球温度计的温度称为
湿球温度，用twet表示。
湿空气的状态参数
7. 露点温度和湿球温度
若湿球温度计周围为未饱和湿空气，
湿纱布的水将向空气中蒸发，使水
温下降，导致周围空气向水传热，
当水蒸气所需热量正好等于从周围
空气中所获取的热量时，温度计读
湿空气的状态参数
湿空气的状态参数
1. 湿空气的压力
湿空气的总压力p等于干空气的分压力pdry与水蒸气的分压力pvap之
和。
p
当湿空气中的水蒸气状态处于：
a状态
b、d状态
未饱和湿空气；
ps
pvap
饱和湿空气。
o
e
•
b
•
•
a
工程上，对干空气，取0℃的干空气的焓为零，对水蒸气，取0℃
的水的焓为零。则：
h=1.01t+10-3d（2501+1.85t）
湿空气的状态参数
6. 湿空气的密度
湿空气的密度：1m3湿空气所具有的质量称为湿空气的密度，它应
为干空气和水蒸气的密度之和。
含量的参数。
湿空气的状态参数
4. 湿空气的含湿量
含湿量：在含有1kg干空气的湿空气中，所含的水蒸气的质量（通常
以g计）称为含湿量，用符号d表示，单位为：g/kg（d，a），即：
=
×
含湿量在过程中的变化Δd，表示1kg干空气组成的湿空气在过程中
所含水蒸气质量的改变，也是湿空气在过程中吸收或析出的水分。
干球温度计，右侧温度计的水银球
浸在水中的湿纱布包起来，称为湿
求温度计，湿球温度计的温度称为
湿球温度，用twet表示。
湿空气的状态参数
7. 露点温度和湿球温度
若湿球温度计周围为未饱和湿空气，
湿纱布的水将向空气中蒸发，使水
温下降，导致周围空气向水传热，
当水蒸气所需热量正好等于从周围
空气中所获取的热量时，温度计读
湿空气的状态参数
湿空气的状态参数
1. 湿空气的压力
湿空气的总压力p等于干空气的分压力pdry与水蒸气的分压力pvap之
和。
p
当湿空气中的水蒸气状态处于：
a状态
b、d状态
未饱和湿空气；
ps
pvap
饱和湿空气。
o
e
•
b
•
•
a
湿空气的物理性质
湿空气的物理性质
一.湿空气的状态参数
湿空气是指含有水蒸气的空气。在温度 和压力一定的条件下，一定容积的干空气所 能容纳水蒸气量是有限的。
未饱和 湿空气
湿空气中水 蒸气含量未达到 最大值
未
饱和蒸汽压 P
饱和 湿空气
湿空气中水 饱和蒸汽压
蒸气含量达到最 大值
PS
在标准大 气压下,
温度升高 PS变大。
室内物理环境
湿空气的物理性质
【任务解析】
空气的湿状况
材料保温能力就降低； 机械强度降低，对结构产 生破坏性的变形。有机材 料腐朽，降低结构的使用 质量和耐久性。
影响房间的卫生：潮 湿的材料有利于繁殖霉菌 和微生物，危害人体健康， 使物品变质。
一是避免在围护结构的内表面产生结露。 二是防止在围护结构内部因蒸气渗透而产生 凝结受潮。
12℃，则该空气在20℃时的相对湿度是多少？
湿空气的物理性质
【案例解析】 (1)从附表E中查得20℃时的饱和蒸汽压为2337.1Pa；
12℃时的饱和蒸汽压为1401.2Pa； (2)空气的相对湿度
1401.2物理环境
湿空气的物理性质
不 相
绝对湿度f 符 每立方米空气 中所含水蒸气的重 量f。 饱和蒸汽量 fmax
相
符 相对湿度Φ
在一定温度及大
气压下：
湿空气的物理性质
二.露点温度
空气在含湿量和大气压不变的情况下，冷却 到饱和状态所对应的温度，称为该状态下的露点 温度。用td表示。
湿空气的物理性质
【案例】 已知某房间在标准大气压下露点温度是
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PV=MPT 干空气： Rɡ=287J/Kɡ·K 水蒸气 Rq=461J/Kɡ·K （一）压力 单位面积上所受到的垂直作用力。气体 对器壁产生的压力又称气体压强 P=G/F （压力=作用力/作用面积） Pa=1N/M²
1、大气压力B
Байду номын сангаас
标准大气压的概念 表2—2 压力换算表
表压力 Pju=Pb+B 或 Pju=B-P2 绝对压力与相对压力换算关系示意图
（四）比体积和密度
比体积（比容） u=m³ /K 密度 ρ=Kg/m³ 互为倒数 湿空气的比体积定义为：以内含1千克 干空气的湿空气所占容积来表示。 u=ug=vg/mg=RgT/Pg=287(T/B· Pq) ρ=(0.00349B/T-0.00132ØPgb/T)
（五）焓
一、液体的汽化 液相变汽相——汽化 汽相变液相——凝结 （一）汽化的方式（1）蒸发 （2）沸 腾 蒸发：在液体表面进行的汽提现象 沸腾：汽泡破裂释放的蒸汽 费点：液体沸腾时的温度叫做沸点
（二）饱和状态：
温度愈高 饱和压力愈高 液体沸腾事就是处于相对于外界压力下 的饱和状态，其沸点也就是该压力下的 饱和温度。
湿空气的焓又称为含热量** 在压力不变的情况下，焓差值既等于热交换 量。 湿空气的焓是指内含1千克干空气的湿空气所 含的热量。 i=ig+diq i=1.01t+0.001d(2500+1.84t) 结论：湿空气的焓主要决定与空气的温度和 含湿量。 作业： 2—12 2—13 2—14
第二节水蒸气
3、相对湿度ø ***
饱和的概念 ： ø=（Pq/Pg· b）×100% 注意是同温度下的压 立之比。 Ø=100% 饱和空气 ø=0 即干空气 道尔顿定律： 混合气体中各组成气体的分压力于其他气体的 存在无关，而系单独占据混合气体体积时的压 力。 D=622（øPg· b/B-øPg· b） ø={dB/(+d)Pg· b}×100%
（三）汽化潜热***
在一定温度下，转变为同温度的蒸汽时 所吸收的热量，以r表示。单位是KJ/KG 蒸汽凝结时要放出热量，等于同一温度 下它的气体潜热。
二、水蒸气的定压发生过程
（一）、未饱水的定压预热过程 q=Gp(t2-t1) Cp一定压比热容≈4.19KJ/KgK q=i2-i1 （二）、饱和水的定压汽化过程 干度=干饱和蒸汽的质量/湿蒸汽的质量 =干饱和蒸汽质量/水+干蒸汽 饱和水的干度：X=0 干饱和水的干度: X=1 X值越高，蒸汽的品值越好。 i=i+Xr
第二章
湿空气的状态参数 及水蒸气
韩文泉
第一节湿空气的组成和状态参数
一、湿空气的组成 （1）干洁空气：即空气中处了水蒸气和固体 杂质外 的整个混合气体 （2）水蒸气 表2—1干空气的组成成分表 CO2的含量一般0.03% 0.05% 0.07%达到 一定程度时就会危害人体的健康。
二、湿空气的状态参数
二、温度
温度是分子动能的宏观结果。 T=273.15+t=273+t
（三）湿度
绝对湿度 rq={mg(Kg)/Vg(m³ )}×1000={Pg/RgT}×1000
含湿度 d 内含1Kg干空气的湿空气中所含水蒸气的质量 d={mq/mg}×1000 湿空气的质量应为（1+d/1000） 千克 d=622(Pq/Pg)=622(Pq/B-Pq) (1)、水蒸气分压力于大含湿量就愈高。 (2)、d不变，水蒸气的分压力将随大气压地增高而上 升，随大气压的降低下降。 （3）、在空气的加湿去湿处理过程中都用含湿量来 衡量空气中水蒸气量的变化。
水在定压下沸腾的气化过程
（三）干饱和蒸汽的定压加热过程
过热蒸汽是未饱和蒸汽 本章小节 使空气中水蒸气的含量及状态对湿空气性 质的 影响是很大的。 绝对湿度、相对湿度和含湿量的意义。 湿空气的五大参数彼此独立又相互联系， 知其二便可求余三。