培訓(xùn)空調(diào)授課1

空調(diào)與熱泵第1節(jié)濕空氣的狀態(tài)參數(shù)注重應(yīng)用，簡化理論１.濕空氣＝干空氣＋水蒸氣

干空氣：濕空氣中除去水蒸氣剩下的混合氣體?！ǔＵJ(rèn)為其組成比例基本不變，因此將其視為一個(gè)整體。一、濕空氣的組成２.濕空氣中水蒸氣對其性質(zhì)的影響濕空氣中水蒸氣雖然很少，但它卻隨氣象條件和水蒸氣來源情況而改變，且對空氣性質(zhì)影響很大。如：空氣濕度很大，人會(huì)感覺不舒服（冬天陰冷，夏天悶熱），在某些工藝場合（紡織廠、儀器儀表廠等）還會(huì)造成重大影響?！虼耍瑥目諝庹{(diào)節(jié)的角度而言，空氣的潮濕程度是我們十分關(guān)心的問題。二、濕空氣的狀態(tài)參數(shù)１.壓力Ｐ（１）大氣壓力——Ｂ地球表面單位面積上所受到的大氣壓力。1Ｐa＝1Ｎ／m２標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：通常把０℃下，北緯45°處海面上作用的大氣壓力作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。１1atm=101325Pa=1.01325bar表壓力（工作壓力）：儀表指示壓力即所測量的絕對壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ牟钪?。絕對壓力＝當(dāng)?shù)貕毫Γ韷毫隨海拔增加有而減小（２）水蒸汽分壓力Ｐq

濕空氣中水蒸氣單獨(dú)占有濕空氣的容積并且與濕空氣相同溫度時(shí)的產(chǎn)生的壓力。由道爾頓定律有：Ｂ＝Ｐq＋Ｐg(shù)二、濕空氣的狀態(tài)參數(shù)要點(diǎn)：水蒸汽分壓力的大小直接反映了水蒸氣的含量的多少；在一定溫度下，空氣中的水蒸汽含量越多，空氣就越潮濕，水蒸汽分壓力也越大；濕空氣中的水蒸汽含量達(dá)到最大限度時(shí)，多余的水蒸汽就會(huì)凝結(jié)成水從空氣中析出；飽和水蒸汽分壓力Pq,b是溫度的單值函數(shù)，也即Pq,b值僅取決于溫度，溫度越高，Pq,b值越大。２.溫度絕對溫標(biāo)T（K）攝氏溫標(biāo)t（℃）華氏溫標(biāo)t（℉）Ｔ＝t+273.16工程上：Ｔ＝t+2733.含濕量——d（Kg/Kg·干）定義:單位質(zhì)量干空氣中所含有的水蒸氣量即:

d=mq/mg=0.622Pq/(B-Pq)kg/kg·干

=622Pq/(B-Pq)g/kg·干為什么不以空氣為基準(zhǔn)定義含濕量？注：如含濕量為dkg的干空氣1kg。則空氣質(zhì)量應(yīng)為：(1+d)kg但d一般很小，工程中?？珊雎?。飽和含濕量db：空氣中水蒸汽量已達(dá)到最大限度，不再有吸濕能力，即不能再接納水汽。4.相對濕度Φ①定義：Φ=Pq/Pq,bΦ=0時(shí)——干空氣Φ=100%時(shí)——飽和空氣③舉例：比較t=10℃時(shí)d=7.63g/kg·干和t=30℃，d=15g/kg·干兩種空氣哪種干燥些？t=10℃，db=7.63g/kg·干，（表17-2）

d=7.63g/kg·干時(shí)，Φ=100%

——飽和t=30℃，db=27.20g/kg·干，當(dāng)d=15g/kg·干時(shí)，Φ=55%左右

——較干燥表面看來7.63<15第二種空氣濕度大？②Φ與d的區(qū)別和聯(lián)系

區(qū)別：Φ表示空氣接近飽和的程度，即空氣在一定溫度下吸收空氣的能力，并不反映空氣中水蒸氣含量的多少。d表示空氣中水蒸氣含量，卻無法直觀反映空氣的潮濕程度和吸收水分的能力。聯(lián)系：d=622(Φ·Pqb)/(B-Φ·Pqb)

則db=622Pqb/(B-Pqb)比較20℃，d=14g/kg·干與30℃，d=14g/kg·干的兩種空氣哪種吸濕性強(qiáng)？第一種：Φ=95.2%第二種：Φ=51.5%因此第二種的吸濕性強(qiáng)。

要點(diǎn)：當(dāng)大氣壓力B一定時(shí)，水蒸氣分壓力Pq只取決于含濕量d。含濕量d隨水蒸氣分壓力Pq的升高增大，反之亦然。當(dāng)含濕量d一定時(shí)，水蒸氣分壓力Pq隨大氣壓力B的增加而上升，反之亦然。含濕量d

能確切反映空氣中含的水蒸氣量的多少，但不能反映空氣的吸濕能力，不能表示濕空氣接近飽和的程度。相對濕度Φ能反映濕空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度，但不能表示水蒸氣的含量。Φ值小，表示空氣離飽和程度遠(yuǎn)，空氣較為干燥，吸收水蒸氣能力強(qiáng)；Φ值大，表示空氣更接近飽和程度，空氣較為潮濕，吸收水蒸氣能力弱。5．h（kJ/kg·干）

濕空氣的焓是指每1kg干空氣的焓hg和dkg水蒸氣的焓兩者的組合。即：

h=hg+d

hqkJ/kg·干式中：hg=Cpg

·

t=1.01t

hq=(2500+Cpq·

t)d=(2500+1.84t)dkJ/kg·干以1kg干空氣為計(jì)算基礎(chǔ)

2500：0℃水的汽化潛熱則濕空氣的焓可表示為：

h=(1.01+1.84d)t+2500d(1.01+1.84d)t——顯熱2500d——潛熱“h是非常重要的一個(gè)參數(shù)”——定壓下可用焓差表示熱量（總熱）變化值提問：t升高d降低h如何變化？6．ρ和υρ：單位容積的氣體所具有的質(zhì)量。

ρ=m/Vkg/m3υ：單位質(zhì)量氣體所具有的容積(比體積)

υ=V/m=1/ρm3/kg由于濕空氣由干空氣和水蒸氣組成，兩者具有相同的溫度，相同的體積。即：m=mg+mqρ=ρg+ρq=Pg/(Rg·T)+Pq/(Rq·T)

又因?yàn)镻g=B-Pq=B-Φ·Pqb所以：ρ=0.00349B/T=0.00134ΦPqb/T

要點(diǎn)：濕空氣的密度取決于Pq值的大小，它隨水蒸汽分壓力Pq的升高而降低。由于Pq值相對于Pg值而言數(shù)值較小，濕空氣比干空氣輕；空氣越潮濕，水蒸汽含量越大，則空氣密度越小，大氣壓力B也越低。陰雨天氣大氣壓力B比晴天低；溫度t越高，則空氣密度越小，大氣壓力B也越低。同一地區(qū)夏天比冬天大氣壓力B低。３.計(jì)算方程由于空氣中水蒸氣處于過熱狀態(tài)，壓力小，比容大，可近似看作理想氣體，因此可用理想氣體方程來計(jì)算：即

PV=mRTR——?dú)怏w常數(shù)Rg——287J/(kg/k)Rq——461J/(kg/k)熱力學(xué)中把常溫常壓下的干空氣視為“理想氣體”

二、露點(diǎn)溫度1．定義：某一狀態(tài)的空氣在含濕量不變的情況下冷卻至飽和狀態(tài)（Φ=100%）時(shí)所具有的溫度。思考：冬季窗玻璃和夏季裸露的自來水管子為什么常看到凝水現(xiàn)象？且達(dá)到什么條件就會(huì)凝水？一、濕球溫度1．熱力學(xué)濕球溫度絕熱加濕小室條件：保證空氣與水有充分的接觸面積和時(shí)間。

最終:t2=tw

飽和熱力學(xué)濕球溫度概念:

在定壓絕熱條件下，空氣與水直接接觸達(dá)到穩(wěn)定的熱濕平衡時(shí)的絕熱飽和溫度。h2=h1＋(d2－d1)hw

ε=Δh/Δd=hw=4.19twhw——液態(tài)水的焓=4.19tw

kJ/kgh1＋(d2－d1)4.19tw/1000=1.01t2＋(2500＋1.84t2)·d2·t2/1000水的比熱滿足此式的t2稱熱力學(xué)濕球溫度

ts計(jì)算2．濕球溫度計(jì)因?yàn)榻^熱加濕裝置并非實(shí)際裝置，所以通常認(rèn)為濕球溫度計(jì)所顯示的溫度即為空氣的濕球溫度。水tw空氣t，d，Pq

飽和空氣層Pq,b＇

tsds保證濕球表面空氣不滯留，熱濕交換充分

Q1Q2熱濕交換平衡時(shí)Q1=Q2，此時(shí)水溫即近似等于空氣的濕球溫度通風(fēng)干濕球溫度計(jì)空調(diào)與熱泵第2節(jié)濕空氣的焓濕圖①空調(diào)中常用的狀態(tài)參數(shù)有：t，d，B，φ，h，Pq，ρ其中：t，d，B為獨(dú)立參數(shù)，其余可由公式求出。②工程上：為便于應(yīng)用，常把各參數(shù)之間的關(guān)系作成線算圖，常用的是h－d圖。h－d圖繪制依據(jù)：

d=622Pq

/(B－Pq)

Pq,b=f(t)

φ=Pq

/Pq,bh=1.01t＋(2500＋1.84t)d焓濕圖可以直觀的描述濕空氣狀態(tài)的變化過程。我國現(xiàn)在采用的焓濕圖以焓h為縱坐標(biāo)，以含濕量d為橫坐標(biāo)的h-d

斜角坐標(biāo)圖。主要的公式，理解掌握干空氣區(qū)飽和空氣區(qū)濕空氣區(qū)計(jì)算機(jī)計(jì)算工具取h，d為坐標(biāo)軸，B取定值，坐標(biāo)軸夾角通常取135°h-d圖可以表示的參數(shù)有：B，t，d，Φ，h，Pq，ts，tl，Pq,b，db

夾角135°的原因？xy090°dh135°直角坐標(biāo)h－d圖斜角坐標(biāo)y1x1h1d1直角坐標(biāo)系與h－d圖的比較1．等t線依據(jù)：h=1.01t＋(2500＋1.84t)d

dh當(dāng)t為一定值時(shí)任選d1，d2

求出h1，h2即可作出此等溫線d2=1

d1=0

h1=1

h2=2.5

d1=0

h1=10.1

h2=12.6184

例：繪制t＝0℃的等溫線繪制t＝10℃的等溫線t＝0t＝10h＝1.01t×10+(2500+1.84×10)×0.001如此取t值為1，2，3……即可得到所有的等溫線2．等Φ線依據(jù)：d=622ΦPq,b/（B-ΦPq,b）d=f(B,Φ,Pq,b)其中：

B為定值，Pq,b=f(t)d=f(Φ，t)當(dāng)Φ為定值時(shí)d與t為一一對應(yīng)關(guān)系（t1,d1）取t1d1t2d2……dh（t2,d2）（t3,d3）如對于任一φ為定值等φ線３．Pq線由d=622Pq/（B-Pq）當(dāng)Ｂ＝const時(shí):Pq=f(d)即：Pq與d為一一對應(yīng)關(guān)系在d軸上方設(shè)一水平線，標(biāo)出Pq值即可４.ε(熱濕比線、角系數(shù)、狀態(tài)變化過程線)①定義：用空氣狀態(tài)變化前后的焓差和含濕量差的比值表示空氣狀態(tài)變化的方向和特征，這個(gè)比值稱熱濕比ε。即：熱量變化濕量變化AB的斜率為k=△x/△yAB的斜率為ε=△h/△d在焓濕圖上的表示xy0dh實(shí)際上就是“斜率”AAB△x△y過A點(diǎn)做斜率為k的直線過A點(diǎn)做斜率為ε的直線△d△hB如△d＝1g/kg干如△h＝5kJ/kg干則ε＝5000kJ/kg干注：ε有正負(fù)，有單位（輔助點(diǎn)法）A△d△hB如△d＝1g/kg干如△h＝－5kJ/kg干則ε＝－5000kJ/kg干dAdBhBhACφ由此可查得C點(diǎn)的其他參數(shù)B為輔助點(diǎn)，C為終狀態(tài)點(diǎn)平行線法A則ε＝5000kJ/kg干則ε＝5000kJ/kg干平行Bt由此可查得B點(diǎn)的其他參數(shù)B即為終狀態(tài)點(diǎn)注：B不同會(huì)引起參數(shù)變化d1d2d3tB1(φ＝100%)B2(φ＝100%)B3(φ＝100%)B1>B2>B3

d1<d2<d24.ts在焓濕圖上的表示Aε＝0SB空調(diào)工程中一般ts≤30℃，ε＝4.19ts與ε＝0的等焓線非常接近，因此工程上通常用等焓線代替等ts線。ε＝4.19hshAφ＝100%tstBAShAφ＝100%tA點(diǎn)ts、t的查取方法ABttltsShAdA注意區(qū)分掌握查取方法例：已知某一狀態(tài)空氣的溫度是t=15℃,相對濕度φ=60%，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫=101325Pa，試求該狀態(tài)空氣的密度、含濕量和露點(diǎn)溫度。解：（1）濕空氣的密度根據(jù)t=15℃,從附表1查得該溫度下的飽和水蒸氣分壓力Pq,b=1701Pa，代入公式（2－7）可得：ρ=0.00349B/T-0.00134φ·Pq,b/T=0.00349×101325/288-0.00134×0.6×1701/288=1.223kg/m3(2)含濕量由公式（2-4）可得含濕量為：d=622φ·Pq,b/(B－φ·Pq,b)＝622×0.6×1701/(101325-0.6×1701)＝6.33g/kg干空氣得：tl＝7.27℃

此溫度就是該狀態(tài)空氣的露點(diǎn)溫度tl。此外，d和tl也可從h-d圖上查取。（3）露點(diǎn)溫度根據(jù)上面所求出的含濕量值，從附表1可知：當(dāng)溫度t＝7℃時(shí)，所對應(yīng)的飽和空氣的含濕量db=6.21g/kg干空氣，溫度t＝8℃時(shí)，所對應(yīng)飽和空氣的含濕量db=6.65g/kg干空氣，用插值法可求出當(dāng)飽和含濕量db＝6.33/kg干空氣所對應(yīng)的溫度為：一、根據(jù)兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)確定空氣狀態(tài)及其他參數(shù)（確定狀態(tài)點(diǎn)及其他參數(shù)）除同時(shí)知d,Pq外，在t,d,φ，h,Pq,ts中，只要知道任兩個(gè)參數(shù)，即可確定狀態(tài)點(diǎn)。AthAtsφAdAPqtldbPqbAt大家一起查：已知：tA=20℃

ΦA(chǔ)=50%

hA=37.5kJ/kg干

dA=7.2g/kg干

PqA=11.4×102Pa

tlA=9.3℃tsA=13.8℃練習(xí)：已知t＝32℃，ts＝25℃利用焓濕圖查得此種空氣的其它各參數(shù)。db=14.7g/kg干，Φ=70%tl=15℃，db=11g/kg干二、表示空氣的狀態(tài)變化過程Bε＝+∞1．等濕加熱過程ε=Δh/Δd=Δh/0=+∞t升高，d不變，Δh升高Adφ＝100％htAdφ＝100％htC2．等濕冷卻

ε=-∞d=Const,t減小,h減小

ε=-∞可用表面式空氣冷卻器實(shí)現(xiàn)，其表面濕度低于空氣干球溫度，但高于露點(diǎn)溫度

Adφ＝100％htDε=03．等焓減濕

Δh=0，Δd<0,則ε=0，t升高可用固體吸濕劑處理空氣

Adφ＝100％htε=0E4.等焓加濕

Δh=0，Δd>0,則ε=0，t減小可用噴水室加濕實(shí)現(xiàn)Adφ＝100％htF5．等溫加濕過程

用向空氣中噴水蒸氣來實(shí)現(xiàn)則ε＝Δh/Δd＝（h2－h(huán)1）/（d2－d1）＝2500+1.84t＝2684——近似等溫線假設(shè)水蒸氣溫度近似為100℃AAdφ＝100％htG6.減濕冷卻（冷卻干燥）

ε>0(Δh降低Δd降低)

利用噴水室或表冷器處理空氣時(shí)，若冷水溫度或表冷器表面溫度低于空氣露點(diǎn)溫度，空氣中的水蒸氣將會(huì)凝結(jié)成水，使d降低。目前我國的風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)夏季多為此種方式。由上述可知：ε=±∞和ε=0把i-d圖分為四個(gè)象限。Adφ＝100％itε=0ε=+∞ε=－∞ⅠⅢⅣⅡⅠⅡⅢⅣyx三、兩種不同狀態(tài)空氣混合過程的計(jì)算

1．混合狀態(tài)點(diǎn)的確定空調(diào)過程包括了若干混合過程如：新回風(fēng)混合。需學(xué)生掌握好混合定律由質(zhì)量、能量守恒原理有：

hC=(GAhA＋GBhB)/(GA＋GB)…………③dC=(GAdA＋GBdB)/(GA＋GB)…………④GA·hA＋GB·hB=(GA＋GB)hC

…………①GA·dA＋GB·dB=(GA＋GB)dC…………②空氣調(diào)節(jié)過程其實(shí)就是空氣不斷的在混合DE

2．混合定律A、B、C在一條直線上，且C點(diǎn)靠近質(zhì)量多的空氣狀態(tài)點(diǎn)

=GA/GB=(hB－h(huán)c)/(hc－h(huán)A)BC/CA=(dB－dc)/(dc－dA)——斜率相等BC與CA兩線段長度之比與兩種狀態(tài)空氣質(zhì)量呈反比C3．當(dāng)C在飽和區(qū)時(shí)，是不穩(wěn)定的，多余的水蒸氣會(huì)立即凝結(jié)

ADBhChDE近似認(rèn)為E為終狀態(tài)點(diǎn)計(jì)算過程復(fù)雜例2-6：已知B=101325Pa，回風(fēng)量GA=10000Kg/h，回風(fēng)狀態(tài)的tA=20℃,φA=60%。新風(fēng)量GB=2500Kg/h，新風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)tB=35℃,φB=80%。試確定出空氣的混合狀態(tài)點(diǎn)C。解：在大氣壓力B=101325Pa的h-d圖上，由已知條件確定出A,B兩種空氣的狀態(tài)點(diǎn)，并查得：hA=42.5kJ/kg干空氣，dA=8.8g/kg干空氣，hB=109.4kJ/kg干空氣,dB=29.0g/kg干空氣hC＝10000×42.5+2500×109.4/10000+2500＝55.9kJ/kg干空氣dC＝10000×8.8+2500×29.0/10000+2500＝12.8g/kg干空氣由求出的hC,dC即可在h-d圖上確定出空氣的混和狀態(tài)點(diǎn)C及其余參數(shù)思考練習(xí)下列哪種情況的室內(nèi)空氣狀態(tài)屬于干燥？（）A、室內(nèi)溫度12℃，相對濕度60％B、室內(nèi)溫度12℃，相對濕度70％

C、室內(nèi)溫度26℃，相對濕度50％D、室內(nèi)溫度26℃，相對濕度45％標(biāo)準(zhǔn)答案：A1.水蒸汽分壓力和飽和水蒸汽分壓力有什么不同？2.相對濕度和含濕量有什么共同點(diǎn)？有什么不同點(diǎn)？*3.大氣壓力B=1013.25mbar，溫度t=20℃，每公斤干空氣最多能容納多少克水蒸氣？習(xí)題答案4.已知大氣壓力B=101325帕,空氣初狀態(tài)點(diǎn)A參數(shù)為tA=20℃，相對濕度為