《水蒸氣與濕空氣》課件

水蒸氣與濕空氣水蒸氣是水的氣態(tài)形式，存在于空氣中。濕空氣是指含有水蒸氣的空氣，其性質(zhì)與干燥空氣不同。課程內(nèi)容介紹濕空氣的性質(zhì)水蒸氣性質(zhì)介紹飽和水蒸氣壓相對濕度露點(diǎn)溫度濕空氣過程濕空氣過程的熱力學(xué)分析加熱過程冷卻過程混合過程空氣調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)的基本原理空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)空氣調(diào)節(jié)裝置空氣調(diào)節(jié)應(yīng)用水蒸氣的基本特性無色無味水蒸氣是水在氣態(tài)時的形態(tài)，它是無色無味的透明氣體。可壓縮性與液體和固體不同，水蒸氣可被壓縮，其體積會隨著壓力的變化而改變。熱容量水蒸氣具有較高的熱容量，這意味著它可以吸收大量的熱量而溫度變化不大。易凝結(jié)當(dāng)溫度降低或壓力升高時，水蒸氣會凝結(jié)成液態(tài)水或固態(tài)冰。水蒸氣的來源及其形成1液態(tài)水蒸發(fā)液態(tài)水在一定溫度下，部分水分子獲得足夠的能量，克服分子間的吸引力，從液態(tài)表面逃逸，變成氣態(tài)的水蒸氣。水蒸發(fā)的速率受溫度、濕度和風(fēng)速等因素的影響。2固態(tài)水升華在低溫環(huán)境下，固態(tài)水（冰）可以直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的水蒸氣，這被稱為升華。升華的速率受溫度和氣壓的影響，在寒冷的環(huán)境中，冰的升華會使雪和冰川逐漸消失。3植物蒸騰作用植物從根部吸收的水分，通過葉片的氣孔蒸發(fā)到空氣中，這一過程稱為蒸騰作用。蒸騰作用是植物水分循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，也是植物吸收水分和養(yǎng)分的主要動力。相對濕度的定義與計(jì)算相對濕度表示空氣中水蒸氣含量占飽和水蒸氣含量的百分比。它反映了空氣中水蒸氣的飽和程度，是衡量空氣干燥程度的重要指標(biāo)。相對濕度的計(jì)算公式為：相對濕度=(空氣中實(shí)際水蒸氣壓/相同溫度下飽和水蒸氣壓)×100%。實(shí)際水蒸氣壓可以通過測量干球溫度和濕球溫度來確定，而飽和水蒸氣壓則可以通過查表或計(jì)算得到。飽和水蒸氣壓曲線飽和水蒸氣壓曲線是溫度與飽和水蒸氣壓的關(guān)系曲線，體現(xiàn)了不同溫度下空氣所能容納的最大水蒸氣量。飽和水蒸氣壓隨著溫度升高而增大，這是因?yàn)闇囟仍礁撸肿舆\(yùn)動越劇烈，更容易從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。曲線呈現(xiàn)指數(shù)增長趨勢，這反映了水蒸氣壓隨溫度變化的非線性關(guān)系。飽和水蒸氣壓曲線是濕空氣計(jì)算的重要依據(jù)，可以用來計(jì)算相對濕度、露點(diǎn)溫度等參數(shù)，是進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)和氣象分析的重要工具。濕空氣的基本成分干空氣干空氣主要由氮?dú)夂脱鯕饨M成，占總質(zhì)量的99.9%。此外，干空氣還包含少量的其他氣體，如二氧化碳、氬氣等。水蒸氣水蒸氣是濕空氣的重要組成部分，它可以存在于空氣中，含量可變。水蒸氣的含量會影響空氣溫度、濕度和密度，對人們的生活和生產(chǎn)活動影響很大。濕空氣的狀態(tài)參數(shù)干球溫度干球溫度是濕空氣中溫度計(jì)測量的溫度，代表著空氣的實(shí)際溫度。濕球溫度濕球溫度是將溫度計(jì)的球部包裹著濕布，并置于空氣中，測量其溫度，代表著空氣中水蒸氣的含量。相對濕度相對濕度是指濕空氣中水蒸氣分壓與同溫度下飽和水蒸氣壓之比，表示空氣中水蒸氣的含量。露點(diǎn)溫度露點(diǎn)溫度是指濕空氣冷卻到飽和狀態(tài)時，空氣中水蒸氣開始凝結(jié)成露水的溫度，代表著空氣中水蒸氣的含量。濕空氣的比焓濕空氣的比焓是指濕空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每千克濕空氣所含的熱量。濕空氣的比焓通常用符號h表示，單位為kJ/kg。焓的定義濕空氣內(nèi)部能量總和焓的組成干空氣焓+水蒸氣焓影響因素溫度、濕度、氣壓計(jì)算公式h=ha+w*hv濕空氣的比體積濕空氣的比體積是指單位質(zhì)量濕空氣所占的體積。它是濕空氣狀態(tài)參數(shù)之一，也是進(jìn)行濕空氣熱力計(jì)算的重要參數(shù)。1m3/kg濕空氣比體積的單位22.4L/mol理想氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的摩爾體積0.02896kg/mol干空氣的摩爾質(zhì)量濕空氣的比重濕空氣的比重是指濕空氣密度與標(biāo)準(zhǔn)空氣密度之比。標(biāo)準(zhǔn)空氣密度是在0℃、101.325kPa下的干燥空氣密度，為1.293kg/m3。濕空氣的比重與濕空氣的溫度、濕度有關(guān)。溫度越高，濕度越低，濕空氣的密度越小，比重越小。0.8比重濕空氣比重一般在0.8到1.0之間。1.0干燥空氣干燥空氣的比重為1.0。濕空氣的比熱容濕空氣的比熱容是指單位質(zhì)量的濕空氣溫度升高1℃所需的熱量。濕空氣的比熱容是一個重要的熱力學(xué)參數(shù)，它與濕空氣的組成和狀態(tài)有關(guān)。濕空氣的比熱容通常用符號Cp表示，單位為J/(kg·℃)。濕空氣的比熱容主要取決于干空氣和水蒸氣的比熱容，以及它們在濕空氣中的比例。濕空氣的比容定義單位質(zhì)量濕空氣在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的體積。公式V=1/ρ單位m3/kg影響因素溫度、濕度、壓力。濕空氣的比容是濕空氣重要的物理性質(zhì)之一。比容與溫度、濕度和壓力有關(guān)，在工程應(yīng)用中，通常使用濕度表和溫度計(jì)測量濕空氣的比容。濕空氣的濕球溫度濕球溫度定義濕球溫度是指將濕球溫度計(jì)放在濕空氣中，當(dāng)溫度計(jì)表面的水膜蒸發(fā)達(dá)到熱平衡時的溫度。濕球溫度測量濕球溫度計(jì)的溫度表示濕空氣中水蒸氣分壓力的一個指標(biāo)，可以反映濕空氣中水蒸氣的含量。應(yīng)用場景濕球溫度在空調(diào)系統(tǒng)、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，可以幫助人們了解和控制環(huán)境濕度。干球溫度、濕球溫度的測量干球溫度測量干球溫度是指用普通溫度計(jì)直接測量空氣溫度，不受空氣濕度影響。濕球溫度測量濕球溫度是指用濕潤的溫度計(jì)測量空氣溫度，受空氣濕度影響。測量工具常用的測量工具有干濕球溫度計(jì)、電子濕度計(jì)等。注意事項(xiàng)測量時應(yīng)避免陽光直射或熱源影響。濕球溫度計(jì)的紗布應(yīng)保持濕潤，但不要滴水。測量結(jié)果需根據(jù)溫度計(jì)的刻度進(jìn)行換算?？諝鉂穸鹊臏y量方法11.干濕球濕度計(jì)利用干球溫度和濕球溫度之間的溫差來計(jì)算相對濕度。22.毛發(fā)濕度計(jì)利用毛發(fā)對濕度的敏感性，通過毛發(fā)長度的變化來測量相對濕度。33.電子濕度計(jì)利用電容、電阻等電學(xué)原理來測量空氣中的水分含量。44.露點(diǎn)濕度計(jì)通過測量空氣冷卻到露點(diǎn)時的溫度來計(jì)算相對濕度。濕空氣的狀態(tài)圖濕空氣的狀態(tài)圖是描述濕空氣熱力性質(zhì)的圖表。它以干球溫度和絕對濕度為坐標(biāo)軸，顯示了濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。狀態(tài)圖包含了飽和水蒸氣壓曲線，可以幫助我們理解濕空氣在不同溫度下的飽和狀態(tài)。狀態(tài)圖可以用來分析各種濕空氣過程，例如加熱、冷卻、加濕、除濕等。狀態(tài)圖還可以用來計(jì)算濕空氣的比焓、比體積、比重、比熱容、比容、濕球溫度等參數(shù)。通過狀態(tài)圖，我們可以更直觀地了解濕空氣的狀態(tài)變化，并預(yù)測其在不同條件下的熱力行為。濕空氣過程在狀態(tài)圖上的表示濕空氣狀態(tài)圖是一種用于分析濕空氣過程的圖表，它可以幫助我們理解濕空氣的狀態(tài)變化和能量轉(zhuǎn)換過程。1焓濕圖最常用的濕空氣狀態(tài)圖2濕球溫度表示濕空氣的焓值3干球溫度表示濕空氣的溫度4相對濕度表示濕空氣的含濕量通過狀態(tài)圖，可以直觀地觀察到濕空氣過程的各個參數(shù)的變化，例如溫度、濕度、焓值等的變化趨勢。濕空氣過程的熱平衡分析濕空氣過程涉及熱量傳遞和水蒸氣變化，需要分析熱平衡。1熱量輸入包括外部熱源加熱和水蒸氣凝結(jié)釋放的潛熱。2熱量輸出包括濕空氣升溫吸收的顯熱和水蒸氣蒸發(fā)吸收的潛熱。3熱平衡方程熱量輸入等于熱量輸出，保持濕空氣過程的能量守恒。冷卻過程中水蒸氣的析出降溫當(dāng)濕空氣冷卻時，溫度降低，飽和水蒸氣壓也隨之降低。相對濕度當(dāng)濕空氣溫度降低到露點(diǎn)溫度時，空氣中的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)，相對濕度達(dá)到100%。析出如果繼續(xù)冷卻，空氣中的水蒸氣就會凝結(jié)成水滴，從空氣中析出，形成露、霜或霧等現(xiàn)象。影響因素析出的水蒸氣量與冷卻過程中的溫度變化、初始濕空氣狀態(tài)等因素有關(guān)。加熱過程中水蒸氣的吸收加熱過程中，空氣溫度升高，水蒸氣分壓也隨之增加。空氣中的水蒸氣量會因此增加，吸收過程便隨之完成。1溫度上升空氣溫度增加2分壓上升水蒸氣分壓增加3吸收水分空氣吸收更多水蒸氣加熱過程中，水蒸氣吸收過程可以分為三個步驟：溫度上升、分壓上升和吸收水分。溫度上升是第一步，它為水蒸氣分壓上升提供了基礎(chǔ)。分壓上升則是第二步，它決定了空氣中能夠容納的水蒸氣量。最后，空氣吸收更多水蒸氣，完成了水蒸氣吸收過程?；旌线^程中水蒸氣的變化1混合過程混合過程是指將兩種不同狀態(tài)的濕空氣混合在一起，形成新的濕空氣。2水蒸氣變化混合過程中，水蒸氣的變化取決于兩種濕空氣的初始狀態(tài)和混合比例。3混合后的狀態(tài)混合后的濕空氣的狀態(tài)可以通過質(zhì)量守恒定律和焓守恒定律計(jì)算得出。等焓過程中水蒸氣的變化1等焓過程焓值保持不變2水蒸氣變化溫度下降，相對濕度上升3露點(diǎn)溫度相對濕度達(dá)到100%等焓過程是指濕空氣在沒有熱量交換的情況下進(jìn)行狀態(tài)變化的過程。在這個過程中，濕空氣的焓值保持不變，但水蒸氣的含量會發(fā)生變化。當(dāng)濕空氣溫度下降時，水蒸氣會凝結(jié)，相對濕度會上升。當(dāng)相對濕度達(dá)到100%時，即達(dá)到露點(diǎn)溫度，水蒸氣會開始凝結(jié)成液態(tài)水?？諝庹{(diào)節(jié)裝置的工作原理制冷循環(huán)壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器組成制冷循環(huán)，通過制冷劑循環(huán)來實(shí)現(xiàn)降溫效果?？諝膺^濾空氣過濾器可以去除空氣中的灰塵、花粉、細(xì)菌等污染物，保證室內(nèi)空氣的潔凈度。送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)將處理過的冷空氣送入室內(nèi)，并根據(jù)設(shè)定溫度調(diào)節(jié)風(fēng)量，確保室內(nèi)溫度舒適。溫度控制溫控裝置根據(jù)設(shè)定溫度控制制冷循環(huán)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動溫度調(diào)節(jié)?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成空氣處理機(jī)組空氣處理機(jī)組是空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的心臟，負(fù)責(zé)對空氣進(jìn)行處理，包括溫度、濕度、清潔度等的調(diào)節(jié)。送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將處理后的空氣輸送到各個房間或區(qū)域，并確?？諝饩鶆蚍植??；仫L(fēng)系統(tǒng)回風(fēng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將房間或區(qū)域內(nèi)的空氣收集并送回空氣處理機(jī)組，進(jìn)行循環(huán)處理。控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對整個空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能指標(biāo)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要包括制冷量、耗電量、噪音、能效比等。制冷量是指空調(diào)系統(tǒng)每小時能夠去除的熱量，耗電量是指空調(diào)系統(tǒng)每小時消耗的電能，噪音是指空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時產(chǎn)生的噪聲，能效比是指空調(diào)系統(tǒng)的制冷量與耗電量的比值?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行管理日常維護(hù)定期檢查系統(tǒng)各部件運(yùn)行狀態(tài)。清潔濾網(wǎng)，防止積塵影響通風(fēng)效率。定期清洗冷凝器和蒸發(fā)器，提高制冷效率。故障排除及時處理系統(tǒng)故障，避免影響舒適度。記錄故障現(xiàn)象，以便及時維修和保養(yǎng)。節(jié)能管理合理控制空調(diào)運(yùn)行時間，避免過度使用。選擇合適的溫度設(shè)定，節(jié)約能源消耗。安全管理定期檢查系統(tǒng)線路和連接，確保安全運(yùn)行。定期檢查系統(tǒng)是否漏水，防止發(fā)生安全事故。本課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)水蒸氣的性質(zhì)理解水蒸氣的基本特性，包括飽和水蒸氣壓、相對濕度和露點(diǎn)溫度。濕空氣的狀態(tài)參數(shù)掌握濕空氣的狀態(tài)參數(shù)，包括干球溫度、濕球溫度、相對濕度和焓值?？諝庹{(diào)節(jié)過程了解空氣調(diào)節(jié)過程中的熱平衡分析，包括加熱、冷卻