濕空氣焓濕圖及應用

(濕空氣焓濕圖及應用)

  摘要:空氣調節的主要研究對象是空氣,熟悉和了解空氣的物理性質,是研究和解決空氣調節中的各種問題的必要基礎。

  

  第一節濕空氣的物理性質

  一、濕空氣的組成

  濕空氣是指含有水蒸氣的空氣,完全不含水蒸氣的空氣稱為干空氣。干空氣是由氮、氧、氬、二氧化碳、氖、氦和其他一些微量氣體所組成的混合氣體。但因于空氣的組元和成分通常是一定的,可以當作一種“單一氣體”。

  濕空氣是干空氣和水蒸氣的混合物。濕空氣中水蒸氣的含量很少,它隨著氣候以及產生水蒸氣的來源情況變化而變化。由于水蒸氣量的變化,會直接影響到人體的舒適感、工業生產過程、產品質量和設備維護。因此盡管水蒸氣的含量很少,它卻是影響空氣物理性質的一個重要因素。

  此外,在接近地面上空的濕空氣中,還含有塵埃、煙霧、微生物以及廢氣等固態和氣態污染物,它們對空氣品質也會產生直接的影響,其凈化處理方法在有關章節中介紹。

  二、濕空氣的物理性質和狀態參數

  濕空氣的物理性質不僅取決于它的組成成分,而且與它所處的狀態有關。濕空氣的狀態通常用壓力、溫度、相對濕度、含濕量及焓等參數表示。這些參數稱為濕空氣的狀態參數。常用的狀態參數有:

  (一)壓力

  1.大氣壓力

  地球表面單位面積上的空氣壓力稱為大氣壓力。大氣壓力通常用P或B表示,單位為帕(Pa)或千帕(kPa)。

  大氣壓力不是一個定值,它隨著各地區海拔高度不同而存在差異,還隨季節、氣候的變化稍有變化。例如,南京市海拔高度8.9m,夏季大氣壓力為Pa,冬季大氣壓力為Pa;昆明市海拔高度1891.4m,夏季大氣壓力為Pa,冬季大氣壓力為Pa。

  2.水蒸氣分壓力

  濕空氣中,水蒸氣本身的壓力稱為水蒸氣分壓力。

  在熱力學中,常溫常壓下的干空氣可認為是理想氣體。而濕空氣中的水蒸氣由于處于過熱狀態,而且數量很少,分壓力很低,比容較大,可近似地當作理想氣體。根據道爾頓分壓力定,理想混合氣體總壓力等于各組成氣體分壓力之總和。對于濕空氣,則有:P=Pg+Pu

  水蒸氣分壓力大小直接反映了水蒸氣含量的多少。在一定溫度下,空氣中的水蒸氣含量越多,空氣就越潮濕,水蒸氣分壓力越大。當濕空氣中的水蒸氣含量達到最大限度時,則稱濕空氣處于飽和狀態,稱為飽和空氣;相應的水蒸氣分壓力稱之為飽和水蒸氣分壓力,用Pab表示。

  (二)溫度

  空氣溫度是表示空氣冷熱程度的物理量。溫度的高低用溫標來衡量??照{工程中,常采用絕對溫標和攝氏溫標。絕對溫標,符號為了,單位為K;攝氏溫標,符號為t,單位為℃;這兩種溫標間的關系為:

  (三)密度

  單位容積的空氣所具有的質量稱為空氣的密度,用符號"表示,單位為kg/m^3。濕空氣的密度等于干空氣的密度pg與水蒸氣的密度pq之和,即:

  從上式可見,濕空氣的密度隨水蒸氣分壓力的升高而降低,因此濕空氣比干空氣輕??諝鉁囟仍礁?,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。

  單位質量的濕空氣所占有的容積稱為比容,用符號”表示,單位為m^3/kg。

  (四)含濕量

  在濕空氣中,與1kg干空氣同時并存的水蒸氣量稱為含濕量,用符號d表示,單位為kg/kg、或g/kg。計算公式為:

  上面公式表明:當大氣壓力B一定時,水蒸氣分壓力只取決于含濕量,水蒸氣分壓力愈大,含濕量也愈大。當含濕量d一定時,水蒸氣分壓力將隨大氣壓力的增加而增加,隨大氣壓的減少而減少。