湿空气的状态与焓湿图的应用

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第2章湿空气的状态与焓湿图的应用

第一课：湿空气

§2.1湿空气的组成和状态参数

一、湿空气的组成

湿空气=干空气+水蒸气+污染物

1．干空气：N2—78.09%

O2—20.95%

C O2—0.03%看成理想气体

N e—气体常数：R g=287J/k g.k

H e—0.93%

A r—

2．水蒸气—看成理想气体，气体常数—461J/k g.k

3．污染物

从空气调节的角度：湿空气＝干空气＋水蒸气（干空气成分基本不变，水蒸气变化大）

二、湿空气的状态参数

1．压力P（单位：帕，P a）

（1）大气压力：

定义：地球表面的空气层在单位面积上所形成的压力称为大气压力；

特点：不是一个定值，随海拔高度变化而变化，随季节天气变化而变

化。

一个标准大气压为1a t m＝101325P a＝1.01325b a r

当地大气压＝干空气分压力＋水蒸气分压力（B＝P g+P q）

其中水蒸气分压力（P q）

定义：湿空气中，水蒸汽单独占有湿空气的容积，并具有与湿空气相同的温度时，所产生的压力称为水蒸气分压力。

湿空气可看成理想的混合气体，湿空气的压力等于干空气的分压力与水蒸气的分压力之和：

P（B）=P g+P q

湿空气中水蒸气含量越多，则水蒸气的分压力越大。

2．温度t（单位：摄氏温标0C）

t（℃）以水的冰点温度为起点0℃，水的沸点100℃为定点。

3．湿空气的密度ρ

定义：单位容积空气所具有的质量，即（k g/m3)

计算式：

结论：①湿空气比干空气轻。

②阴凉天大气压力比晴天低。

③夏天比冬天大气压力低。

标准状态下，干空气密度

ρ干=1.205k g/m3，湿空气密度略小于干空气密度。

工程上取ρ湿=1.2k g/m3

4．含湿量d（单位：g/k g干空气）：

定义：对应于1千克干空气的湿空气所含有的水蒸气量。

d＝622g/k g干空气

在一定范围内，空气中的含湿量随着水蒸气分压力的增加而增加，但是，在一定的温度下，湿空气所能够容纳的水蒸气量有一个限度，即空气所达到饱和状态，成为饱和空气。相应具有饱和水蒸气分压力和饱和含湿量。

空气温度与饱和水蒸气分压力、饱和含湿量的关系（B=101325P a）表1-1

空气温度t/0C 饱和水蒸气分压力

P q,b(饱和)/P a

饱和含湿量

d b(饱和)/g/k g（干空气）

10 20 30

1225

2331

4232

7.63

14.70

27.20

从表1-1看出，当温度增加时，湿空气的饱和水蒸气分压力、饱和含湿量也随之增加。

结论：①B一定时，d随P q升高而增大，反之亦然。

②d一定时，P q随B升高而上升，随B降低而下降。

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5．相对湿度φ：

定义：表征湿空气中水蒸气接近饱和含量的程度。

相对湿度=ⅹ100%φ=ⅹ100%

空气φ=0时，是干空气，φ=100％时为饱和湿空气。

注意φ与d的区别：φ表示空气接近饱和的程度，空气在一定温度下的吸水能力，但并不反映空气中水蒸气的含量。d表示空气中水蒸气的含量，却无法直接反映出空气的潮湿程度和吸水能力。

例如，A空气t＝100C，d＝7.63g/k g干空气；

B空气t＝300C，d＝15g/k g干空气

A空气d b(饱和)＝7.63g/k g干空气，φ=100％为饱和空气；

B空气d b(饱和)＝27.20g/k g干空气，φ=55％左右，为未饱和空气，具有较大吸湿能力。

结论：ф能表示空气的饱和程度，但不能表示水蒸气的含量。

d则相反，它能表示水蒸气的含量，但不能表示空气的饱和程度。

6．焓i（单位：kJ/k g干空气）

在空气调节中，空气的压力一般变化很小，近似于定压过程。而在定压过程中，可以直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。

湿空气的焓是以1k g干空气作为计算基础，同时取00C的干空气和00C的水的焓为零，则含有1k g干空气的湿空气所具有的焓表示为i

（k J/k g干空气）；

1k g干空气的焓表示为i g（k J/k g干空气）；水蒸气的焓为表示i q（k J/k g 水蒸气）。

所以，i＝i g+d×i q

＝（1.01＋1.84d）t＋2500d（注：d以k g/k g干空气计算）

＝显`化潜热，仅仅与d有关）

例如，大气压为101325P a，温度为200C，相对湿度为90％，求湿空气的含湿量和焓。

解：查表1-1得，200C时饱和湿空气的水蒸气分压力P q,b＝2331P a，

（1）由φ=ⅹ100%得湿空气的水蒸气分压力为

P q＝φ×P q,b＝0.9×2331＝2097.9P a

（2）由d＝622/k g干空气得湿空气的含湿量为

d＝622×＝13.2g/k g（干空气）

（3）由i＝（1.01＋1.84d）t＋2500d得湿空气的焓为

i＝（1.01＋1.84×13.2×10－3）×20＋2500×13.2×10－3＝53.7k J/k g （干空气）

7．湿空气的露点湿度t l

定义：在含湿量不变的条件下，使未饱和空气冷却到饱和状态的温度叫做露点温度t l。

实例：秋季凌晨草地上挂露珠；冬季玻璃窗户上结冰花；夏季冷水管表面“出汗”等现象。

掌握露点温度的意义在于可以利用这个原理来完成空气冷却减湿的

过程。

8．空气湿球温度t s

定义：用湿球温度计在空气中测量出来的湿度值，就称为湿球温度t s