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1、工程热力学第九章湿空气性质和湿空气过程第1页，共25页，编辑于2022年，星期六本章重点本章重点1.1.理理解解绝绝对对湿湿度度、相相对对湿湿度度（饱饱和和度度）、含湿量含湿量3.3.熟练使用湿空气的焓湿图。熟练使用湿空气的焓湿图。4.4.掌掌握握湿湿空空气气的的基基本本热热力力过过程程的的计计算算和和分析。分析。2.2.干球温度、湿球温度、露点温度。干球温度、湿球温度、露点温度。第2页，共25页，编辑于2022年，星期六9-1 9-1 湿空气和干空气湿空气和干空气o湿空气：含有水蒸气的空气湿空气：含有水蒸气的空气o干空气：完全不含水蒸气的空气干空气：完全不含水蒸气的空气湿空气（湿空气（干空气
2、干空气水蒸气水蒸气）湿空气与一般理想混合气体的湿空气与一般理想混合气体的最大区别最大区别 水蒸气的含量是变量水蒸气的含量是变量!分压低分压低理想混合气体理想混合气体第3页，共25页，编辑于2022年，星期六饱和水蒸气饱和水蒸气 未饱和（未饱和（湿湿）空气）空气和和饱和（饱和（湿湿）空气）空气过热水蒸气过热水蒸气干干空空气气pV pSV(T)TspVpSV加入水蒸气加入水蒸气，pV饱和空气饱和空气 未饱和空气未饱和空气水蒸水蒸气气ba第4页，共25页，编辑于2022年，星期六湿空气中水蒸气的分压力通常低于其温度湿空气中水蒸气的分压力通常低于其温度（即湿空气温度）所对应的饱和压力，处于过（即湿空气
3、温度）所对应的饱和压力，处于过热蒸汽状态，如图中热蒸汽状态，如图中a点所示。这种湿空气称为未点所示。这种湿空气称为未饱和空气。未饱和空气具有吸收水分的能力。饱和空气。未饱和空气具有吸收水分的能力。如果湿空气温度不变，增加湿空气中水蒸气如果湿空气温度不变，增加湿空气中水蒸气含量使其分压力增加，当水蒸气分压力含量使其分压力增加，当水蒸气分压力pSV达到其达到其温度所对应的饱和压力温度所对应的饱和压力pSV时，水蒸气达到了饱和时，水蒸气达到了饱和蒸汽状态，如图中蒸汽状态，如图中b点所示。这时的湿空气称为饱点所示。这时的湿空气称为饱和空气。由于饱和空气中水蒸气与环境中液相水达和空气。由于饱和空气中水蒸
4、气与环境中液相水达到了相平衡，即蒸汽含量达到了最大值，故不再具到了相平衡，即蒸汽含量达到了最大值，故不再具有吸收水分的能力。有吸收水分的能力。第5页，共25页，编辑于2022年，星期六9-2 9-2 绝对湿度和相对湿度绝对湿度和相对湿度o湿度是指空气的潮湿程度，与空气中所含水湿度是指空气的潮湿程度，与空气中所含水蒸气的量有关。蒸气的量有关。o单位体积空气中所含的水蒸气的质量称为空单位体积空气中所含的水蒸气的质量称为空气的绝对湿度，即空气中水蒸气的密度气的绝对湿度，即空气中水蒸气的密度V绝对湿度只能说明湿空气中所含水蒸气的多少，而不能表绝对湿度只能说明湿空气中所含水蒸气的多少，而不能表明湿空气所
5、具有的吸收水分的能力大小。明湿空气所具有的吸收水分的能力大小。饱和空气饱和空气水蒸气水蒸气第6页，共25页，编辑于2022年，星期六o相对湿度相对湿度n绝对湿度绝对湿度V与相同温度下可能达到的最大绝对湿度与相同温度下可能达到的最大绝对湿度V,max（即同温下饱和空气的绝对湿度（即同温下饱和空气的绝对湿度SV）之比，用）之比，用表示：表示：9-2 9-2 绝对湿度和相对湿度绝对湿度和相对湿度o相对湿度越小，湿空气越干燥。相对湿度越小，湿空气越干燥。o当相对湿度当相对湿度1时，湿空气已达到饱和空气状态，时，湿空气已达到饱和空气状态，不再具有吸收水分的能力。不再具有吸收水分的能力。第7页，共25页，
6、编辑于2022年，星期六9-2 9-2 露点温度和湿球温度露点温度和湿球温度o露点温度露点温度n对于未饱和空气对于未饱和空气,在保持湿空气中在保持湿空气中水蒸气分压力水蒸气分压力p pv v不不变变的条件下，若降低湿空气的温度可使水蒸气的条件下，若降低湿空气的温度可使水蒸气从过热状态达到饱和状态，从过热状态达到饱和状态，饱和状态所对应的饱和状态所对应的湿空气状态称为湿空气的露点湿空气状态称为湿空气的露点。露点露点所处的温度所处的温度称为露点温度称为露点温度,用用T Td d或或t td d表示，显然表示，显然它是湿空气中它是湿空气中水蒸气分压力对应的饱和温度水蒸气分压力对应的饱和温度。第8页，
7、共25页，编辑于2022年，星期六9-2 9-2 露点温度和湿球温度露点温度和湿球温度o在湿空气温度一定条件下，在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越高、水中水蒸气分压力越高、水蒸气含量越多，湿空气越蒸气含量越多，湿空气越潮湿；反之，湿空气越干潮湿；反之，湿空气越干燥。燥。o湿空气达到露点后如再冷湿空气达到露点后如再冷却，就会有水滴析出，形却，就会有水滴析出，形成所谓的成所谓的“露珠露珠”、“露露水水”第9页，共25页，编辑于2022年，星期六9-2 9-2 露点温度和湿球温度露点温度和湿球温度o干湿球温度计干湿球温度计n两支相同的普通玻璃管温度计
8、。两支相同的普通玻璃管温度计。一支用浸在水槽中的湿纱布包一支用浸在水槽中的湿纱布包着，称为湿球温度计；另一支着，称为湿球温度计；另一支即普通温度计，相对前者称为即普通温度计，相对前者称为干球温度计。干球温度计。n将干湿球温度计放在通风处，将干湿球温度计放在通风处，使空气掠过两支温度计。干球使空气掠过两支温度计。干球温度计所显示的温度温度计所显示的温度t即湿空气即湿空气的温度；湿球温度计的读数为的温度；湿球温度计的读数为湿球温度湿球温度tw。第10页，共25页，编辑于2022年，星期六9-2 9-2 露点温度和湿球温度露点温度和湿球温度o湿球温度湿球温度n由于湿布包着湿球温度计，当空气是未饱和空
9、气时，由于湿布包着湿球温度计，当空气是未饱和空气时，湿布上的水分就要蒸发，水蒸发需要吸收汽化热，湿布上的水分就要蒸发，水蒸发需要吸收汽化热，从而使纱布上的水温度下降。当温度下降到一定程从而使纱布上的水温度下降。当温度下降到一定程度时，周围空气传给湿纱布的热量正好等于水蒸发度时，周围空气传给湿纱布的热量正好等于水蒸发所需要的热量，此时湿球温度计的温度维持不变，所需要的热量，此时湿球温度计的温度维持不变，这就是湿球温度这就是湿球温度twn湿球温度与水的蒸发速度及周围空气传给湿纱布的湿球温度与水的蒸发速度及周围空气传给湿纱布的热量有关，这两者又都与相对湿度热量有关，这两者又都与相对湿度和干球温度和干
10、球温度t有关有关第11页，共25页，编辑于2022年，星期六9-2 9-2 露点温度和湿球温度露点温度和湿球温度第12页，共25页，编辑于2022年，星期六9-4 9-4 含湿量、焓和焓湿图含湿量、焓和焓湿图o含湿量（比湿度）n含湿量含湿量d是单位质量（是单位质量（1kg）干空气所携带的水）干空气所携带的水蒸气的质量（克数）蒸气的质量（克数）第13页，共25页，编辑于2022年，星期六9-4 9-4 含湿量、焓和焓湿图含湿量、焓和焓湿图o含湿量与水蒸气分压力的对应关系第14页，共25页，编辑于2022年，星期六9-4 9-4 含湿量、焓和焓湿图含湿量、焓和焓湿图o湿空气的焓n湿空气是干空气和水
11、蒸气的混合物，因而湿空湿空气是干空气和水蒸气的混合物，因而湿空气的焓是二者焓之和气的焓是二者焓之和n1kg干空气所对应湿空气所具有的焓干空气所对应湿空气所具有的焓第15页，共25页，编辑于2022年，星期六9-4 9-4 含湿量、焓和焓湿图含湿量、焓和焓湿图o焓湿图n为了方便计算，工程上常采用湿空气的状态参为了方便计算，工程上常采用湿空气的状态参数坐标图确定湿空气的状态及其参数，并对湿数坐标图确定湿空气的状态及其参数，并对湿空气的热力过程进行分析计算。最常用的状态空气的热力过程进行分析计算。最常用的状态参数坐标图是焓湿图，它的参数坐标图是焓湿图，它的纵坐标是湿空气的纵坐标是湿空气的焓焓H，横坐
12、标是含湿量横坐标是含湿量d。焓湿图是针对某确定焓湿图是针对某确定大气压力绘制的，大气压力不同图不同大气压力绘制的，大气压力不同图不同。为使。为使图形清晰，等焓线为一系列与纵坐标成图形清晰，等焓线为一系列与纵坐标成135度度夹角的平行线。夹角的平行线。第16页，共25页，编辑于2022年，星期六9-4 9-4 含湿量、焓和焓湿图含湿量、焓和焓湿图o焓湿图n等温线簇等温线簇是一组互相不平行向右稍发散的直线。是一组互相不平行向右稍发散的直线。这是因为：当这是因为：当t等于常数时，焓等于常数时，焓h与含湿量与含湿量d是线是线性关系，且对应不同的性关系，且对应不同的t有不同的斜率。有不同的斜率。n等相对
13、湿度线簇等相对湿度线簇为一组向上凸的曲线，它的值为一组向上凸的曲线，它的值从上向下逐渐增加直至从上向下逐渐增加直至100。对应。对应100的的线为饱和空气线，也是对应不同水蒸气分压力线为饱和空气线，也是对应不同水蒸气分压力的露点线。的露点线。n水蒸气确定的分压力对应一定的含湿量，故水蒸气确定的分压力对应一定的含湿量，故水水蒸气的等分压力线亦即对应的等含湿量线蒸气的等分压力线亦即对应的等含湿量线，数，数值可标在图上方的横坐标上；或者在图右下角值可标在图上方的横坐标上；或者在图右下角绘出绘出pv=f(d)的关系曲线，在图右边的纵坐标上标的关系曲线，在图右边的纵坐标上标出相应的分压力值。出相应的分压
14、力值。第17页，共25页，编辑于2022年，星期六9-4 9-4 含湿量、焓和焓湿图含湿量、焓和焓湿图o焓湿图n从未饱和空气状态从未饱和空气状态沿定焓线沿定焓线往右下与往右下与饱和空气饱和空气线（线（=1）的交点）的交点对应的温度即为对应的温度即为湿球温度湿球温度n从未饱和空气状态从未饱和空气状态沿定含湿量线（定分压力线）沿定含湿量线（定分压力线）往下与往下与饱和空气线的交点饱和空气线的交点对应的温度即为对应的温度即为露点露点温度温度，往上，往上与横轴的交点与横轴的交点对应的压力即为对应的压力即为水蒸水蒸气的分压力气的分压力第18页，共25页，编辑于2022年，星期六9-4 9-4 含湿量、焓
15、和焓湿图含湿量、焓和焓湿图o焓湿图第19页，共25页，编辑于2022年，星期六9-6 9-6 湿空气过程湿空气过程焓湿图的应用焓湿图的应用o在湿空气的热力过程中，由于湿空气中的水在湿空气的热力过程中，由于湿空气中的水蒸气常常发生集态变化致使湿空气的质量发蒸气常常发生集态变化致使湿空气的质量发生变化，因此计算分析中除要应用能量方程生变化，因此计算分析中除要应用能量方程外，还要用到质量守恒方程。湿空气的热力外，还要用到质量守恒方程。湿空气的热力过程分析也是焓湿图应用的一个重要方面。过程分析也是焓湿图应用的一个重要方面。o工程上种种复杂的湿空气热力过程常是几种工程上种种复杂的湿空气热力过程常是几种基
16、本热力过程的组合，下面介绍几种典型的基本热力过程的组合，下面介绍几种典型的湿空气的基本热力过程。湿空气的基本热力过程。第20页，共25页，编辑于2022年，星期六9-6 9-6 湿空气过程湿空气过程焓湿图的应用焓湿图的应用o加热（或冷却）过程加热（或冷却）过程n对湿空气单独地加热或冷对湿空气单独地加热或冷却的过程，是却的过程，是含湿量保持含湿量保持不变不变(d=0)的过程。的过程。n在在加热过程中加热过程中，湿空气的，湿空气的温度升高，焓增加而相对温度升高，焓增加而相对湿度减少湿度减少；n冷却过程与加热过程正好冷却过程与加热过程正好相反相反n加热过程吸收的热量等于加热过程吸收的热量等于焓的增量
17、焓的增量第21页，共25页，编辑于2022年，星期六9-6 9-6 湿空气过程湿空气过程焓湿图的应用焓湿图的应用o(绝热绝热)加湿过程加湿过程n物品的干燥过程对于湿空物品的干燥过程对于湿空气而言是一加湿过程。这气而言是一加湿过程。这一加湿过程通常是在绝热一加湿过程通常是在绝热条件下进行的，故称为绝条件下进行的，故称为绝热加湿过程。热加湿过程。n湿空气湿空气焓值不变（焓值不变（H=0）的过程，的过程，含湿量含湿量d和相和相对湿度增大，温度降低对湿度增大，温度降低。第22页，共25页，编辑于2022年，星期六绝热混合过程绝热混合过程空调工程常用方法空调工程常用方法d1d2qm2qm1qm3d3第23页，共25页，编辑于2022年，星期六绝热混合过程绝热混合过程dh12H3H23H1d1d2qm2qm3d3qm1第24页，共25页，编辑于2022年，星期六本章作业本章作业o9-3o9-5第25页，共25页，编辑于2022年，星期六