濕空氣的物理性質
01濕空氣
濕空氣是指含有水蒸氣的空氣,完全不含水蒸氣的空氣成為幹空氣。濕空氣是幹空氣和水蒸氣的混合物。空氣環境內的空氣成分和人們平時說的“空氣”,實際是幹空氣加水蒸氣,即濕空氣 。
02濕空氣物理性質和狀態參數
由於空氣和水蒸汽所組成的濕空氣也應遵循理想氣體的變化規律 ,所以適用理想氣體狀態方程:
1、大氣壓力
定義:地球表面單位面積上所受的空氣層的壓力稱為大氣壓力,用B表示。大氣壓力不是一個定值,它隨著各地海拔高度的不同而不同,還隨季節、氣候的變化而略有不同。
2、水蒸氣分壓力
定義:指水蒸氣獨占濕空氣的容積,並具有與濕空氣相同的溫度時所產生的壓力,用Pq表示。幹空氣分壓力用Pg表示。由道爾頓分壓定律可知:
水蒸汽分壓力大小直接反映瞭水蒸汽含量的多少。
3、含濕量
定義:指對應於一千克幹空氣的濕空氣中所含有的水蒸氣量,用d表示。
4、相對濕度
定義:濕空氣的水蒸氣壓力與同溫度下飽和濕空氣的水蒸氣壓力之比。
濕空氣的相對濕度與含濕量之間的關系可導出
相對濕度
越小,則空氣飽和程度越小,空氣越幹燥,吸收水蒸氣能力越強;相對濕度
越大,則空氣飽和程度越大,空氣越濕潤,吸收水蒸氣能力越弱。相對濕度
為100%的濕空氣為飽和空氣。
相對濕度和含濕量都是表示空氣濕度的參數,但意義不同:相對濕度能表示空氣接近飽和的程度,卻不能表示水蒸氣的含量多少,而含濕量能表示水蒸氣含量多少,卻不能表示空氣接近飽和的程度。
5、濕空氣的焓
空調工程需要采取各種方法對濕空氣進行處理,濕空氣的狀態經常變化,在空氣處理過程中經常需要確定狀態變化過程中熱量的變化。空調工程中濕空氣的狀態變化屬於定壓過程。能夠用空氣狀態前後的焓差來計算空氣熱量的變化。
濕空氣的焓是1 kg幹空氣的焓和d kg水蒸氣焓的總和,用h表示,單位為kJ/kg幹空氣。
從上式可知,當濕空氣的溫度和含濕量增大時,焓值也增大,濕空氣溫度和含濕量降低時,焓值也減少。
6、密度和比容
單位容積的空氣所具有的質量稱為空氣的密度
;單位質量的濕空氣所占有的容積稱為比容(比體積v)
濕空氣的密度=幹空氣密度+水蒸氣密度
從上式可知,濕空氣的密度隨水蒸氣壓力的升高而降低,因此濕空氣比幹空氣輕。空氣溫度越高,空氣密度越小,大氣壓力也越低,因此同一地區夏季比冬季氣壓低。
7、濕球溫度
在定壓絕熱條件下,空氣與水直接接觸達到穩定熱濕平衡時的絕熱飽和溫度,也稱熱力學濕球溫度。濕空氣的相對濕度和含濕量通常采用幹濕球溫度計來測量。濕球溫度(ts)的定義是指某一狀態的空氣,同濕球溫度計的濕潤溫包接觸,發生絕熱熱濕交換,使其達到飽和狀態時的溫度。
在相對濕度不變的情況下,濕球溫度計紗佈上的水分蒸發可以認為是穩定,從而蒸發所需的熱量也是一定的。當空氣的相對濕度較小時,紗佈上的水分蒸發快,所需的熱量多,濕球水溫下降越多,因而幹、濕球溫差大;反之,幹、濕球溫差小。當相對濕度為100%時,紗佈上的水分就不再蒸發,幹、濕球溫度計讀書就相等。可見,在一定的空氣狀態下,幹、濕球溫差值反映瞭該狀態空氣的相對濕度的大小。
8、露點溫度
如果濕空氣中水蒸氣的含量保持一定,即分壓力不變而溫度逐漸降低,使其由原來的溫度t降低到tL,若對應於tL的Pq,b 值恰與Pq相等,則φ=Pq/Pq,b=100%,該未飽和空氣就變成瞭飽和空氣。這種在含濕量不變的條件下,使未飽和空氣溫度降低,達到飽和狀態的溫度tL叫做露點溫度。
濕空氣狀態點A在焓濕圖中幹球溫度、濕球溫度、露點溫度的大小關系
02
濕空氣的焓濕圖及其應用
01
濕空氣的焓濕圖
在空調工程中,可以將一定大氣壓力B作用下的t、d、h、φ、Pq等濕空氣的參數之間的關系用線算圖表示,使計算過程既直觀又方便。線算圖有焓濕圖、溫濕圖、焓溫圖等,這裡隻介紹焓濕圖。
濕空氣焓濕圖
焓濕圖縱坐標是焓h,單位是 kJ/kg幹空氣;橫坐標是含濕量d,單位是 g/kg幹空氣。為使各曲線簇不致擁擠,提高讀數準確度,兩坐標之間的夾角為135°,而不是90°。
焓濕圖由下列五種線群組成:
1、等含濕量線(等d線)
2、等焓線(等h線)
3、等溫線(等t線)
4、等相對濕度線(等φ線)
5、水蒸氣分壓力線(等Pq線)
在焓濕圖上,任意一點都代表著空氣的一個狀態,它的各種狀態參數均可由圖查出。
熱濕比
當被處理的空氣有狀態A變為狀態B時,在焓濕圖上連接狀態A和狀態B的直線,就是代表空氣狀態變化過程線。濕空氣狀態變化前後的焓差和含濕量差之比值,稱為熱濕比,用ε表示。
空氣狀態變化過程線
02
焓濕圖的應用
1、確定濕空氣的狀態及狀態參數
在大氣壓力B一定的條件下,濕空氣的溫度t(幹球溫度)、含濕量d、相對濕度φ、焓h、濕球溫度ts、露點溫度tL,隻要知道任意兩個獨立的狀態參數就可以根據有關公式確定其餘的狀態參數;隻要知道任意兩個狀態參數就可以在焓濕圖確定該點在焓濕圖中的位置,並可以讀取出其他的四個參數。
2、空氣狀態變化過程在焓濕圖上的表示
(1)等濕加熱過程
(2)等濕冷卻過程
(3)等焓加濕過程
(4)等焓減濕過程
(5)等溫加濕過程
(6)減濕冷卻(或冷卻幹燥)過程
3、兩種不同狀態空氣混合過程在焓濕圖上的表示
狀態A的空氣與狀態B的空氣,混合後成為狀態C的空氣。濕空氣A的質量流量為GA,濕空氣B的質量流量為GB,濕空氣C的質量流量為GC,則有GA+GB=GC。
結論:參與混合的兩種空氣的質量比與混合點C分割兩狀態連續的線段成反比,並且混合點靠近質量大的空氣狀態一端。#焓濕圖#
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