湿空气和焓湿图的介绍
湿空气和焓湿图
湿空气概论：在空调系统设计中，无论是工业用的，如纺织车间，计算机房，还是民用
的，如办公室，商场等，要处理的对象都是空气，因此，了解空气的性质和变化规律才能使空气的调节符合设计要求，为了方便设计计算，空调行业的前辈们绘制了焓湿图（Psychrometric Chart ），它是空调系统设计中一个重要的工具，为了更好地理解空气和焓湿图，先认识一下空气的特性。
在我们生活周围的空气在空调上的定义是：干空气和水蒸气的混合物，被称为湿空气：
湿空气＝干空气(g)＋水蒸气(q)
为了研究和计算的方便，假设我们周围的湿空气是理想气体：就是气体分子不占有空间的质点，分子间没有相互作用力。而湿空气中的水蒸气是处于过热状态，而数量微少，分压力很低，比容很大。因此理想气体状态方程式也适用于湿空气：
而作为理想气体，有以下性质： p = pg + pq m=mg+mq ρ=ρg+ρq ‘i = ig + iq
T = Tg = Tq, V = Vg = Vq
p 、pg 、 pq —分别为湿空气,、干空气（g ）、水蒸汽(q)压力，Pa ； m 、mg 、mq —分别为湿空气、干空气、水蒸汽的质量，Kg ； Rg 、 Rq —分别为干空气及水蒸汽的气体常数， Rg=287J/Kg·K ； Rq=461J/Kg·K ρ、ρg 、ρq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的密度，Kg/m3 ‘h 、hg 、hq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的焓 T 、Tg 、Tq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的温度 V 、Vg 、Vq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的体积
湿空气是由干空气和水蒸汽组成，而干空气的成分变化一般不大，而且没有相变，因此比较容易处理，而水蒸汽会随环境的变化而变化，而且达到饱和状态时还会凝结出水分，因此处理比较复杂，而为了理解水蒸气对湿空气的影响，先了解下面几个概念： 大气压力（p/B ）一般定义是：以北纬45度处海平面的全年平均气压为一个标准大气压力（或物理大气压），p/B=101325Pa ，要注意的是，随着海拔的升高，大气压力不断下降，这时用标准大气压力得出的相关参数就不能再使用了，因为随着压力的下降，湿空气的密度也随着下降，因此，相同容积的湿空气经过风机后全压也会下降，见下式，这时需换算出对应值：
另外，大气压力是测试出来的，因此： 绝对压力=当地大气压力+工作压力（表压），这里如果不注明，都指的是绝对压力。
水蒸汽分压力和饱和水蒸汽分压力（pq ，pqb ）：根据道尔顿定律，理想的混合气体的总压力等于组成该混合气体的各种气体的分压力之和，
参与组
g
g g g
g T R m V p =q q q q q T R m V p
=
成的各种气体都具有与混合气体相同的体积和温度。对于湿空气，主要分成干空气和水蒸汽，因此分压力也主要分成干空气分压力和水蒸汽分压力，而对于饱和湿空气时的水蒸汽分压力，称之为饱和水蒸汽分压力，它反映了水蒸汽在湿空气含量中的一个最大值，而未饱和的分压力则反映了水蒸汽含量接近最大值（饱和值）的程度。
含湿量d ：在湿空气中，与1kg 干空气同时并存的水蒸汽的质量 。
g/kg(干空气)
为了反应湿空气中水蒸气的含量接近饱和状态的程度，又定义了相对湿度?：空气中水蒸汽分压力和同温度下饱和水蒸气分压力之比：
用前面的含湿量的公式代入计算可得后式，其中db 是同温度下饱和水蒸汽的含湿量，称为
饱和含湿量（db ）因为含湿量更常用，因此计算更方便简单，且只会有1～3%的误差。 露点温度tl ：在一定温度下，当水蒸汽的含湿量达到饱和含湿量，也就是相对湿度达到100% 时，如果含湿量继续增加就会析出凝结水。而饱和含湿量会随着温度的下降而变小，对于含湿量为d 的未饱和湿空气，它的饱和含湿量肯定比它大，当温度下降，而d 不变，这时饱和含湿量也下降，当饱和含湿量降到等于d 时，那这时的温度就定义为露点温度。这个温度反映了湿空气饱和状态时的温度，可以通过调节这个温度来除去湿空气中的水蒸汽。
因为对湿空气的处理比较复杂，即有温度的变化，还有水蒸汽含量的变化，而这些参数一般是通过计算热交换量和湿交换量得出，为了方便计算，因此定义了一个状态参数焓来反映湿空气不同条件下的状态：
焓h ：指1kg 干空气的比焓和与1kg 干空气并存的d g 水蒸气的比焓的总和，单位是kJ/kg 干空气，虽然单位是每kg 干空气，但实际数量是(1+d/1000)kg 湿空气的焓，但因为一般d 值比较小（通常用g 来标称），因此经常在计算湿空气质量时会忽略d 值，但它的潜热因比较大，在计算时不能忽略。
取0℃时干空气和0℃的水的焓值为零，则湿空气的焓可表示为：
kJ/kg(干空气)
z 其中 Cp=1.005 kJ/kg ℃，是干空气的定压比热，Cpq=1.84 kJ/kg ℃，是水蒸汽的定压比热 z 当 t =0℃ 时 汽化潜热r = 2500 kJ/kg 水 代入得： h =1.01t + (2500+1.84t) d/1000 kJ/kg(干空气)
焓的前半部分是干空气的比焓，指的是干空气从0℃到t ℃时吸收的热量，后半部分是水蒸汽的比焓，水蒸汽的比焓又分为：2500kJ/kg （水蒸汽）是零度水转化为蒸汽时的气化潜热，后一部分是水蒸汽从0℃到t ℃时吸收的热量，因为计算对象是水蒸汽，因此对于与1kg 干空气并存的水蒸汽，从含湿量的公式定义可知为d 克，因此要乘上d ，而Cpq 和汽化潜热r 都是以kg 为单位，因此要除以1000，最后得出的焓为kJ/kg(干空气)。
对于100℃的水蒸汽的单位比焓： Hq =2500+1.84x100
=2684 kJ/kg(水蒸汽)
也可以从水这边去计算，把0℃的水加热到100℃，所需热量从下表查得：Hs=419.1kJ/kg ，继续加热蒸发成水蒸汽，查得汽化潜热为r’=2257.1 kJ/kg ，因此：
Hq=419.1+2257.1=2676.2kJ/kg ，正好是下表中100 ℃水蒸汽的比焓。 但对于和1kg 干空气并存的水蒸汽的比焓要乘上水蒸汽的质量d ，因此
Hw =（2500+1.84x100）kJ/kg(水蒸汽)X( d /1000)kg/kg(干空气) =2684d kJ/kg(干空气) 上面的公式可以变为： h = (1.01t+1.84td/1000)+2500d/1000 kJ/kg(干空气)
()
q
q g q g q q g g q p B p p p p m p m m m d ?====622.0461287%100×=qb q
p p ?%100%100.×≈×??=b qb
q b d d p B p B d d ?dk t C t C h pq p )2500(++=
公式前半部分热量的变化只和温度有关，称之为“显热”，后半部分是水的汽化热，只与含湿量的变化有关，称为“潜热”。
下面给出了水和湿空气的一些物性参数，在计算热量和含湿量变化时需要用到。
焓湿图(i-d 图)的画制：
要了解焓湿图（i-d 图），先看看焓湿图（i-d 图）是如何画出来的： 一．以焓线（深绿线）和含湿量线（天蓝色线）（夹角为135度）为座标，以图中红点为零点画出座标轴，其实这个座标是异化的座标，因为零点不是在同一点。
二．然后等温线（粉红色线）用公式：i = 1.01t + (2500+1.84t ) d 画出，但因为不同温度，斜率（2500+1.84t ）是不同的，如t=10℃时，i =10 .1 + (2500+18.4 ) d ，当T=60℃时，i =60 .6 + (2500+110.4 ) d ，而因为2500比1.84t 大很多，因此在图上显示是近似平行线（是否平行线并不影响使用）
三．等相对湿度线（红色线）可用
其中Pbq 是温度的单值函数，
例如，当?=0.8时：
当取T=10℃时，然后通过查找相应的由实
验得出的饱和水蒸汽分压力，计算出d ，然后画出等温线和等含湿量线交于一点，选择不同的温度可以计算出不同的含湿量从而得出不同的点，将这些点连起来就是等相对湿度线了。在100%线的左上方是未饱和区，右下方是过饱和区，因此会凝结出雾状水，也称有雾区。
其他状态参数：
水蒸汽分压力线(上图天蓝色座标红色刻度)： 根据公式
可知，在标准大气压下，q p 只和含湿量有关，可
在同一座标用不同刻度表示。
露点温度：由露点温度的定义可知，露点温度对应
的含湿量是饱和含湿量，当?=100%时，从相对湿度的含义可知d=db ，这时等温线和100%相对湿度线的交点就是露点温度。
湿球温度：根据质交换理论，在水和空气接触的表面，由于水分子作不规则运动会形成一个温度等于水表面的饱和空气边界层，当不饱和空气吹过这个边界层时，饱和水蒸汽会因为浓度差（或水蒸汽分压力
）
kg kg p B p d b
q b
q 干空气(/622.0,,???=°
）
kg kg t p B t p d b q b q 干空气(/)
()
(622.0,,???=）
kg kg t p B t p d b q b q 干空气(/)
(8.0)(8.0622
.0,,?=%100×=
qb
q p p ?()
q
q
p B p d ?=622
.0()
q
q p B p d ?=622
.0
差），从边界层向空气扩散，这就是蒸发现象，而蒸发所需的热量来源于水本身，因此水温会下降，这时空气和水之间会因为温度差而使水会从空气中吸收热量，在最初的时候，水吸收的这部分热量并不能满足蒸发所需的热量，因此水蒸发还需要吸收水本身的热量而使水温度继续下降，当从空气吸收的热量等于水蒸发所需的热量时，水的温度不再下降，达到稳定状态，这时的水温就是湿球温度。另一方面，水蒸汽扩散到空气，蒸发量决定于两者的浓度差，因此空气越干燥，也就是相对湿度越小，两者浓度差越大，水蒸汽蒸发越多，这时吸收水的热量也越多，水温下降得也越大，从空气中吸取的热量也越多，空气温度下降得也越大，直到空气相对湿度达到饱和为止，水和空气的热湿交换达到平衡。空气的流速就是让空气和水的热湿交换充分而快速的进行，这时，水温可以很快达到稳定值，这时测量出来的水温才是湿球温度。湿球温度计就是利用这个原理来测量湿球温度的。从以上的描述可知，湿球温度反映的是空气的饱和程度，而且可以通过和干球的温度差来表述，温度相差大说明饱和程度低，也就是相对湿度小，需吸收较多的热量来蒸发较多的水蒸汽。
湿球温度在焓湿图（i-d图）上的表示：从上面的描述可知，当水从空气吸收的显热等于水蒸汽蒸发吸收的潜热，这时水的温度不再下降，这时水温等于湿球温度，对于空气来说，
流过水面后吸收水蒸汽变成饱和湿空气，温度也因
为传热而下降，最后等于湿球温度，因此这时饱和
空气温度线应该落在100%的相对湿度线上。这从
推导的以湿球温度求解的相对湿度的公式也可得
出，当t=ts，P’qb=Pqb时，?=1。
对于空气来说，损失的热量等于扩散到空气的
水蒸汽吸收的热量，虽然还要包括水蒸汽本身的内能，
但因为太小，在工程上一般忽略不计，因此湿球温度
是等焓线和100%相对湿度线的交点，实际应该是以热
湿比线和饱和相对湿度线的交点：ε = Δi / Δ d= 4.19 ts
国外一般是以实验数据来作湿球温度线。但也有
忽略水蒸汽内能而以等焓线来表示的。
国外的焓湿图一般都有比容，但在国内，因为在
空调范围内，空气的密度变化不大，工程上一般取
1.2kg/m3，因此就不需要再在焓湿图上表示了。
焓湿图的应用：
焓湿图可以表示出湿空气的所有状态点，在空调行业中经常要对湿空气进行处理，以达到对环境状态参数的调节，因此，只要给出一定的参数，就可以在焓湿图很清楚的表示出各状态参数以及变化的过程，并利用已知参数和湿空气的特性计算出未知参数。因此焓湿图的应用主要有：
1．查出湿空气的状态参数；
2．表示湿空气经过热湿交换后的状态变化过程，并查出未知状态参数；
3．表示两种不同状态湿空气混合后的状态变化过程，并查出未知状态参数；
一．焓湿图上各参数之间的关系：
首先，焓湿图表示了湿空气的各个状态参数，他们之间的关系是怎么样的呢，通过上面的介绍，已经可以了解大概了，现总结如下，所有湿空气参数可以分为五个独立参数（组）： 1．干球温度(t)或饱和水蒸气分压力(Pqb)，前者是独立参数，后者不是，但和干球温度一一对应，二者知其一即可； 2．湿球温度(ts)；
3．含湿量(d)，水蒸气分压力(Pg)，露点温度(tl)，其中含湿量是独立参数，而后两者都由含湿量决定，且是一一对应关系，因此三者知其一就可得出其他两个； 4．相对湿度(?)；
5．焓(i)；
这五个独立参数（组）只要知道其中两个，就可以确定湿空气在焓湿图上的位置，如果都是独立参数，可以直接从图上查出，如果不是，则有时需要计算出独立参数才可以从图上查出，继而得出其他参数。这里还有一个参数：饱和含湿量（db ），根据下面的公式可知：
从公式 可知
因此饱和含湿量和饱和水蒸汽分压力一样，都是干球温度的单值函数，可和饱和水蒸汽分压力一样使用。
因为不同的大气压力有不同的焓湿图，因此使用焓湿图之前都要先确定大气压力值，如果不是在高原地区，一般使用标准大气压力atm 及对应的焓湿图。
二．空气状态变化在焓湿图上的表示：
空气的处理设备有很多，空气经过处理设备后状态会因为处理设备的不同原理而有不同的结果，在焓湿图上表示出来会很直观的知道空气变化的过程，下面分别介绍空气几种典型的状态变化过程：
1． 等湿加热（干式）过程：湿空气通过换热设备表面而不与热媒接触来获得热量，因此换热过程中虽然温度升高，但含湿量不变。 处理设备：表面式空气加热器（表冷器通热水，水蒸汽，制冷剂），电加热器（加热管，电阻丝，
()q q p B p d ?=622.0()
qb
qb
p B p db ?=622
.
PTC），燃气加热器；
2．等湿冷却（干式）过程：湿空气也是通过换热设备表面而不和冷媒接
触来进行冷却，但冷却设备表面的温度要比湿空气露点温度高，这样湿空
气不会凝结出水，含湿量保持不变。
处理设备：表冷器（通冷冻水），蒸发器（制冷剂）；
3．等焓减湿过程：利用固体吸湿剂（硅胶，分子筛，活性碳，氯化钙等）
吸附湿空气中的水蒸汽，这时含湿量降低，吸附时水蒸汽会放出凝
结热（等于汽化热），这时湿空气只损失了水蒸汽本身的热量（很小），
因此可认为湿空气焓值近似不变。
处理设备：转轮除湿机；
4．等焓加湿过程：湿空气通过与冷媒，主
要是水接触，水因为与湿空气长时间接触，
蒸发使温度会下降到湿空气的湿球温度
（见湿球温度的定义），然后水吸收湿空气
的热量蒸发到湿空气中，因此湿空气的温度下降，但含湿量增大，
因为水从湿空气吸收的热量又被蒸发的水蒸汽带回到湿空气中，虽然增加了水蒸汽本身的热量，但很小，因此整个过程可以认为湿空气的焓近似不变。处理设备：高压喷雾，喷淋，湿膜，二流体加湿器，超声波，离心式；
5．等温加湿过程：向湿空气直接喷水蒸汽，使湿空气和水蒸汽直接混合，这时湿空气的焓和含湿量都增加，而所增加的焓为所混入水蒸汽的全热量即：Δi =Δ d x iq，iq为每千克水蒸汽的焓，iq=2500+1.84t，这个刚好等于等温线的斜率，因此可以认为是等温加湿过程。
处理设备：电极式，电热式，干蒸汽加湿，红外线加湿器。
6．减湿冷却（或冷却干燥）过程：在上面等湿冷却过程中，当换热设备表面温度低于露点温度时，湿空气通过换热设备就会凝结出水，湿空气焓和含湿量都会减少。
处理设备：表冷器（通冷冻水），蒸发器（制冷剂）。
以上的过程是空气经过常用的空气处理设备后的状态变化过程，在工程上湿空气都是经过上面的几个变化过程从而达到所需的状态。
湿空气在工程上的处理和计算：
度。设计一个空调系统，就需要计算冷负荷和湿负荷。计算要求也不断提高，为参考。一．对空气进行处理的过程：空调房间或室外空气经过如上面所介绍的各种处理设备的过程，而经过这些过程，空气变成送风状态，然后进入空调房间并吸收房间的余热和余湿后状态变为房间空气状态，这些过程都是对空气进行处理的过程。 1：对于舒适性空调来说， 空气经过蒸发器到达机器露点（A-B ）就直接送到空调房间了，然后空气吸收空调房间的余热余湿（B-A’），如果空气在吸收后到达空调房间所需状态，那空调房间就会一直保持所需状态，但因为空调房间的余热余湿并不等于蒸发器吸收的热量和排出的凝结水量，通常是排出的凝结水大于余湿，因此空调房间会越来越干燥（直到A 点和A’
点重合）点线上，那送风吸收余热余湿后就可以到达房间状态。因此送风状态点的确定是一个关键问题。
国内一般是用已知余热余湿画出热湿比（ε）线来进行辅助确定送风状态点，因为是辅助，因此确定热湿比线还不能确定送风状态点，还需要知道送风温差或送风量，就是送风温差，这个根据不同要求来选取，通过换气次数可以计算出送风量，通过下面的公式，焓湿图及热湿比线就可以确定O 点位置。
舒适性空调: 送风温差Δto(℃) 换气次数n(次/h) 送风高度≤5m ＜10℃ (6-10℃) 送风高度＞5m
＜15℃ (10-12℃) 工艺性空调：室温允许波动范围（℃）
＞±1.0℃ ≤15 (机房空调＞30) ±1.0℃ 6-10
5(高大房间除外)
±0.5℃ 3-6 8 ±0.1-0.2℃ 2-5
150-20(工作不送风的除外)
B
以上方法只能确定送风点，而和设备无关，对于舒适性空调，如果设备选择过大，在实际运行时都是从上面的B 点送风到A’点，空调房间会比较干燥，因此正确计算负荷对于设备选择非常重要；对于工艺性空调，因为有多种空气处理过程综合使用，比较容易使空气达到送风状态点。
而国外很少用热湿比（ε）线，主要是用显热比（SHR ）线和换热器曲线(Coil Curves)。
首先计算出房间的显热和潜热，然后根据上式算出SHR ，在右下图二中画出过参考点A 的SHR 参考线（蓝色线），然后再经过房间状态点B 画平行于蓝色线的实际SHR 线（绿色线），见右下图三，那送风状态点就
在这根SHR 线上，这有点类似于我们的热湿比（ε）线。再看左下图，因为房间状态点刚好在参考点，因此过A
点的SHR 线就是实际SHR 线，再根据蒸发器进风状态点C （因为是回风和新风混合，因此蒸发器进风状态点
在C 点）找到相应的换热器曲线，以及这根曲线和SHR 线的交点D ，这就是经过蒸发器处理后的出风状态点，也就是房间的送风状态点，在吸收房间余热余湿后，变为房间状态点A ，这样整个过程就可以保持房间状态了。
然后再用上面的公式计算送风量（右上式是《空气调节》介绍的公式）。 这种方法综合考虑了设备来确定送风量，这样可以尽可能保持房间所需状态，特别是对于空调的末端选择，这也是为什么空调末端一般用风量来标称的原因。
对需加热的房间而言，因为送的风没有含湿量的变化，因此送出的高温气
体在房间吸收冷空气，温度沿等含湿量线下降，类似于等湿冷却（干式）的过程；因为没有湿度的变化，计算比较简单。
2．对湿空气加热加湿的过程：这个过程和上面的介绍的过程有点类似，不同在于，上面的余热余湿是已知，求变化后的状态参数，现在介绍的过程是变化前后的状态参数已知，求所需加热量和加湿量：
()
1212q h d d h h ++?=水
因为加湿过程所加的水蒸汽的比焓相对于湿空气的比焓
要小很多，因此可以忽略不计。加热加湿会因为加湿方法或加湿加热量的不同分为两种过程：1-2：等温加湿；1-3等相对湿度加热加湿。
3．湿空气经过蒸发器（表冷器）的变化过程：当湿空气经过蒸发器（表冷器）时，也会发生热量和湿量的转移，刚好是上面过程的相反过程。右图显示了这个过程中各种参数的变化，1q2是盘管从湿空气吸收的热量，称为盘管的制冷量，mda 是送风量，mw 是冷凝水量，是从湿空气凝结出来的水量，W1/W2是进出口含湿量，h1/h2是进出口比焓，hw2是冷凝水的比焓。不过在实际计算中，因为冷凝水本身的热量（W1-W2）hw2相对于湿空气变化的热量（h1-h2）来说小很多，因此一般忽略不计，因此盘管的制冷量为：
在设备控制中经常使用变风量来调整送风状态点，当风量变小时，制冷量和凝结水量都会变小。因此当负荷变化时，可通过调节送风量来调整送风状态点，以保证房间状态。
二．湿空气混合的变化过程：在空调过程中经常会混全两种不同状态的空气，如一次回风系统中的新风和回风，二次回风系统中的回风和处理后的送风混合后再送入空调房间的过程。一般用下面的公式和方法来计算混合后的空气状态参数：
以上公式也反应了混合后的状态参数在焓湿图上的变化过程，在图上很直观的表示出混合后的状态参数是以混合前的空气比例为基础得出混合后的状态参数，上面只给出了比焓和含湿量的计算，其实温度也可用相同的方法计算出来。
132
213
a a m h h m h h ?=
?123a a a m m m +=112233a a a m d m d m d +=132213a a m d d m d d ?=?112233a a a m h m h m h +=3213
3213
h h h h d d d d ε??==??322113a a a m d m d m d +=3
2
2113a a a m h m h m h +=
)
(2121h h m q da ?=)
(12h h m q m Q da da ?==
焓湿图(I-H图)应用
二、焓湿图（I-H 图）的应用 湿度图中的任意点均代表某一确定的湿空气状态，只要依据任意两个独立参数，即可在I-H 图中定出状态点，由此可查得湿空气其它性质。 如图7-6，湿空气状态点为A 点，则各参数 分别为： （1）湿度H 由A 点沿等湿线向下与辅助水 平轴相交，可直接读出湿度值。 （2）水汽分压p v 由A 点沿等湿线向下与水 汽分压线相交于C 点，在右纵坐标上读出水汽分 压值。 （3）焓I 通过A 点沿等焓线与纵轴相交， 即可读出焓值。 （4）露点温度t d 由A 点沿等湿线向下与%100=?相交于B 点，由通过B 点的等t 线读出露点温度值。 （5）湿球温度t w （或绝热饱和温度t as ） 过A 点沿等焓线与%100=?相交于D 点，由通过D 点的等t 线读出湿球温度t w 即绝热饱和温度t as 值。 例7-3 在总压101.3kPa 时，用干、湿球温度计测得湿空气的干球温度为20℃，湿球温度为14℃。试在I-H 图中查取此湿空气的其它性质：（1）湿度H ；（2）水汽分压p v ；（3）相对湿度φ；（4）焓I ；（5）露 点t d 。 解：如附图所示，作t w =14℃的等温线与φ ＝100％线相交于D 点，再过D 点作等焓线与 t=20℃的等温线相交于A 点，则A 点即为该湿空 气的状态点，由此可读取其它参数。 （1）湿度H 由A 点沿等H 线向下与辅助 水平轴交点读数为H ＝0.0075kg/kg 干气。 （2）水汽分压p v 由A 点沿等H 线向下与水汽分压线相交于C 点，在右纵坐标上读图7-6 I-H 图的用法 H I 例7-3 附图
出水汽分压p v ＝1.2kPa 。 （3）相对湿度φ 由A 点所在的等φ线，读得相对湿度φ＝50％ （4）焓I 通过A 点沿等焓线与纵轴相交，读出焓值I =39kJ/kg 干气。 （5）露点t d 由A 点沿等湿线向下与%100=?相交于B 点，由通过B 点的等t 线读出露点温度t d =10℃。 从图中可明显看出不饱和湿空气的干球温度、湿球温度及露点温度的大小关系。
焓湿图例题解析
中乾汇泰企业培训例题习题（二） 【例题1】某空调房间冷负荷Q =3.6KW,湿负荷W =0.3g/s ，室内空气状态参数为：t N =22±1℃，j N =55±5%,当地大气压为101325Pa, 房间体积150 m 3 。 求：送风状态、送风量和除湿量。 解：(1)求热湿比ε= = (2)在焓湿图上确定室内空气状态点N ,通过该点画出ε=12600的过程线。 依据±1℃温度偏差查表1取送风温差为 ℃，则送风温度22-8=14℃。从而得出：h 0=36KJ/kg h N =46 KJ/kg d O =8.6g/kg d N =9.3g/kg (3)计算送风量 按消除余热： kg/s 按消除余湿： kg/s 则L =0.33/1.2×3600=990m 3 /h 换气次数n =990/150(次/h) =6.6次/h ，符合要求。 除湿量： 舒适性空调送风温差与换气次数 表1 室内允许波动范围 送风温差（℃） 换气次数（次/h ） ±0.1～0.2℃ 2～3 150～20 ±0.5℃ 3～6 >8 ±1.0℃ 6～10 ≥5 >±1.0℃ 人工冷源：≤15 ≥5 天然冷源：可能的最大值 ≥5 二、两个不同状态空气混合过程的计算 混合气体模型： 空气A ：质量流量q A (Kg/s)，状态为（h A ， W Q 1200010 3.06 .33 =?-80=?t 33.036 466 .30=-=-=i i Q G N 33 .05 .83.93 .00=-=-=d d W G N h kg h g h g s g do d G M N /83.0/6.831)/(3600231.0)/(231.0)6.83.9(33.0)(==?==-?=-?=
第2章 湿空气的状态与焓湿图的应用
https://www.wendangku.net/doc/3318191425.html,/zykt/2/2.1.html 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。
湿空气和焓湿图的介绍
湿空气和焓湿图 湿空气概论：在空调系统设计中，无论是工业用的，如纺织车间，计算机房，还是民用 的，如办公室，商场等，要处理的对象都是空气，因此，了解空气的性质和变化规律才能使空气的调节符合设计要求，为了方便设计计算，空调行业的前辈们绘制了焓湿图（Psychrometric Chart ），它是空调系统设计中一个重要的工具，为了更好地理解空气和焓湿图，先认识一下空气的特性。 在我们生活周围的空气在空调上的定义是：干空气和水蒸气的混合物，被称为湿空气： 湿空气＝干空气(g)＋水蒸气(q) 为了研究和计算的方便，假设我们周围的湿空气是理想气体：就是气体分子不占有空间的质点，分子间没有相互作用力。而湿空气中的水蒸气是处于过热状态，而数量微少，分压力很低，比容很大。因此理想气体状态方程式也适用于湿空气： 而作为理想气体，有以下性质： p = pg + pq m=mg+mq ρ=ρg+ρq ‘i = ig + iq T = Tg = Tq, V = Vg = Vq p 、pg 、 pq —分别为湿空气,、干空气（g ）、水蒸汽(q)压力，Pa ； m 、mg 、mq —分别为湿空气、干空气、水蒸汽的质量，Kg ； Rg 、 Rq —分别为干空气及水蒸汽的气体常数， Rg=287J/Kg·K ； Rq=461J/Kg·K ρ、ρg 、ρq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的密度，Kg/m3 ‘h 、hg 、hq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的焓 T 、Tg 、Tq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的温度 V 、Vg 、Vq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的体积 湿空气是由干空气和水蒸汽组成，而干空气的成分变化一般不大，而且没有相变，因此比较容易处理，而水蒸汽会随环境的变化而变化，而且达到饱和状态时还会凝结出水分，因此处理比较复杂，而为了理解水蒸气对湿空气的影响，先了解下面几个概念： 大气压力（p/B ）一般定义是：以北纬45度处海平面的全年平均气压为一个标准大气压力（或物理大气压），p/B=101325Pa ，要注意的是，随着海拔的升高，大气压力不断下降，这时用标准大气压力得出的相关参数就不能再使用了，因为随着压力的下降，湿空气的密度也随着下降，因此，相同容积的湿空气经过风机后全压也会下降，见下式，这时需换算出对应值： 另外，大气压力是测试出来的，因此： 绝对压力=当地大气压力+工作压力（表压），这里如果不注明，都指的是绝对压力。 水蒸汽分压力和饱和水蒸汽分压力（pq ，pqb ）：根据道尔顿定律，理想的混合气体的总压力等于组成该混合气体的各种气体的分压力之和， 参与组 g g g g g T R m V p =q q q q q T R m V p =
湿空气的物理性质及其焓湿图
第一章湿空气的物理性质及其焓湿图 教学目的： 1. 理解并掌握有关湿空气及描述其物理性质的概念：压力、温度、含湿量、相对湿度、密度（比容）。 2. 掌握湿空气焓湿图的组成，掌握其绘制方法。 3. 掌握湿球温度和露点温度的概念和物理意义。 4. 熟练掌握焓湿图的应用方法：确定空气状态，空气状态变化过程线，空气的各种处理过程在i—d图上的表示，两种状态空气混合过程。 5. 了解空气状态参数的计算法。 重点：湿空气物理性质的描述，焓-湿图的组成，应用其确定空气状态，空气状态变化过程线，空气的各种处理过程在i—d图上的表示，两种状态空气混合过程。 难点：应用焓-湿图确定空气状态，空气状态变化过程线，空气的各种处理过程在i—d图上的表示，两种状态空气混合过程。 第一节湿空气的物理性质 一、基本概念 １、大气的组成成分：水蒸气、氧气、二氧化碳等。 ２、干空气：由各种气体成分组成，空调中视为稳定的混合物。 ３、湿空气：由干空气和一定量的水蒸气组成，空调工程中称其为湿空气。二、理论基础 湿空气中水蒸气含量虽少，但它决定了空气环境的干燥和潮湿程度，且影响着湿空气的物理性质。因此研究湿空气中水蒸气含量的调节是空气调节中的主要任务
之一。 三、状态参数 在常温常压下，湿空气可视为理想气体。可以用理想气体状态方程描述其状态参数。 1、湿空气的压力B 湿空气的压力即大气压力，B＝P g＋P q (Pa) 2、湿空气的密度ρ ρ＝ρg＋ρq＝P g/RT＋P q /RT ＝0.003484B/T-0.00134P q /T 一般取ρ =1.2Kg/m3 3、湿空气的含湿量d 湿空气中的水蒸气密度与干空气密度之比称为湿空气的含湿量。 d＝ρq/ρg=0.622P q /P g=0.622P q /(B-P q) (Kg/Kga) 4、相对湿度? 湿空气的水蒸气压力与同温度下的饱和湿空气压力之比称为相对湿度；它表征湿空气中水蒸气接近饱和含量的程度。 ?＝P q /P q,b×100%≈d/d b×100% 5、湿空气的焓i 空调工程中，空气压力变化很小，可近似于定压过程，因此可直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。 i＝1.01t+(2500+1.84t)d/1000 (KJ/Kga) 以上各式构成了湿空气特性的主要方程组,应牢固掌握。 第二节湿空气的焓湿图 在空气调节中，经常需要确定湿空气的状态及其变化过程。 确定方法有：按公式计算；查表；查焓湿图。 焓湿图的作用有：简化计算；直观描述湿空气状态变化过程。 湿空气的状态参数中，t，B，d为独立变量，其他为演变参数。 常用的湿空气性质图是以i与d为坐标的焓湿图，i为纵坐标，d为横坐标，坐标夹角大于135度。 在一定的大气压力下，在选定的坐标比例尺和坐标网格的基础上，绘制出等
湿空气的焓湿图应用 (1)
湿空气的焓湿图应用 关键词湿空气的焓湿图应用空气状态参数 焓湿图在空气调节中应用很广，现简单归纳起来有下列五个方面。只能以抛砖引玉之作用，望读者能在应用时却一反三。 （一）确定空气的状态参数 若已知空气状态参数（t、φ、i、d）中任意两个独立参数，即可确定空气的状态点和其他参数。 例，已知t=20 ℃, φ=55%,可确定状态点A，同时过A点可知i=40.6kj/kg.干，d=8.0g/kg.干,Pg=1300.7Pa （二）确定空气的露点温度（机械露点温度） 在焓湿图上，A状态湿空气的露点温度即由A沿等d线向下与φ=100%线交点的温度；在空调，机械露点温度由A沿等d线向下与φ=90%~95%线交点的温度；与显然当A状态湿空气被冷却时（或与某冷表面接触时）只要湿空气大于或等于其露点温度（机械露点温度），则不会出现结露现象。因此湿空气的露点温度也是判断是否结露的判据。 例，已知t=20 ℃, φ=60%，确定状态点A及其露点温度，由图得tl=12.8 ℃。 （三）利用干湿球温度确定空气状态 例，已知t=35℃, ts=24℃,确定空气状态点A的其他参数。 确定状态点A后，过A求得φ=41%, i=72kj/kg.干， d=14.2g/kg干,Pg=2281.88Pa。
（四）确定两种不同状态的混合参数（重点） 空气调节中通常有回风和新风，混合后送入蒸发器或表冷器进行处理，因此应确定混合后的状态参数。 根据混合前后质量守恒和能量守恒的原理，可以证明，若有两种不同状态的空气A与B，其质量发别为GA与GB，则可写出： ic=GAiA+GBiB/(GA+GB)，dc=GAdA+GBdB/(GA+GB) 混合的的状态C在混合前两个状态占A和B的连线上，且参与混合的两种空气的质量比GA/GB与C占分割两状态线线的线段长度AC和CB成反比，即GA/GB=CB/AC。 这表明混合后状态点Ｃ的位置位于按近空气质量较大的一端。 例；已知GA=2000kg/h，tA=20°c ，φA=60%,GB=500kg/h，tB=35°c ，φB=80%,求混合后空气状态（B=101325Pa） 1、根据t、φ作出状态点A、B，并以直线相连， 2、混合点C在直线上的位置符合：CB/AC=GA/GB=2000/500=4/1 3、将AB线段分成五等分，则C点应在接近接近A状态的一等分处。查图得 tc=23.1°c ，Ψc=73%，ic=56kj/kg，dc=12.8g/kg。 4、用计算法验证：iA=42.54kj/kg，dA=8.8g/kg。iB=109.44kj/kg，dB=29g/kg。代得 ic=GAiA+GBiB/GA+GB=56kj/kg dc=GAdA+GBdB/GA+GB=12.8g/kg （五）表示空气状态的变化过程 这是焓湿图非常重要的应用。利用热湿比线ε=1000Δi/Δd,可以在焓湿图上明确的表示出湿空气的变化情况，在这就不在列出，使用也简单，但非常实用。 空气状态几个典型过程这里不在这里列出，请查阅后面相关章节。
二、湿空气的焓湿图(I-H图)及其应用(精)
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 H t t I )249088.1(01.1++= 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（?）线 由式（10-4）、式（10-6）可得：饱 饱p p p H ??-=622.0 等相对湿度（?）线就是用上式绘制的一组曲线。 ?=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。
p、露t 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。 作业：习题10-4
超详细的焓湿图的应用
超详细的焓湿图的应用
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% CO2—0.03% 看成理想气体 Ne—气体常数：Rg=287J/kg.k He—0.93% Ar— 2．水蒸气—看成理想气体，气体常数—461 J/kg.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，Pa） （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1atm＝101325Pa＝1.01325bar 当地大气压＝干空气分压力＋水蒸气分压力（B＝Pg +Pq） 其中水蒸气分压力（Pq） 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）=Pg+Pq
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（kg/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=1.205kg/m3，湿空气密度略小于干空气密度。 工程上取ρ湿=1.2kg/m3 4．含湿量d（单位：g/kg干空气）：定义：对应于1千克干空气的湿空气所