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眾有小課堂之：濕空氣性質(zhì)與焓濕圖

干空氣的成分：主要成分是氮（N2）和氧（O2）。干空氣中N2的體積分?jǐn)?shù)約為78%,；O2的體積分?jǐn)?shù)約為21%,；其余的1%左右時其他氣體。

濕空氣：由干空氣和一定量的水蒸氣混合而成的大氣。大氣中的水蒸氣含量是不多的,，它與干空氣的質(zhì)量比在千分之幾到千分之二十幾的范圍內(nèi),。雖然濕空氣中水蒸氣的含量少，但其變化會引起濕空氣干,、濕度變化,，進(jìn)而對人體感覺、產(chǎn)品質(zhì)量,、工藝過程和設(shè)備維護(hù)等都有直接影響：同時,，濕空氣中水蒸氣含量的變化又會使?jié)窨諝獾奈锢硇再|(zhì)隨之變化。因此,，從空氣調(diào)節(jié)的角度來說,，空氣的潮濕程度是我們十分關(guān)心的問題。

濕空氣的物理性質(zhì)

濕空氣的物理性質(zhì)除和它的組成成分有關(guān)外,，還決定于它所處的狀態(tài),。濕空氣的狀態(tài)通常可以用壓力p,、溫度t,、相對濕度φ 、含濕量d及比焓h等參數(shù)來度量和描述,。這些參數(shù)稱為濕空氣的狀態(tài)參數(shù),。

一、空氣的壓力

       根據(jù)道爾頓分壓力定律：混合氣體總壓力等于各組成氣體分壓力之和,。濕空氣的總壓力就等于干空氣分壓力和水蒸氣分壓力之和,，即p=pg+ps。

濕空氣中含水蒸氣的分壓力大小,，是衡量濕空氣干燥與潮濕程度的基本指標(biāo),。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力是p=101325Pa。

道爾頓氣體分壓定律道爾頓氣體分壓定律  

在任何容器內(nèi)的氣體混合物中,，如果各組分之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),，則每一種氣體都均勻地分布在整個容器內(nèi)，它所產(chǎn)生的壓強(qiáng)和它單獨(dú)占有整個容器時所產(chǎn)生的壓強(qiáng)相同,。也就是說,，一定量的氣體在一定容積的容器中的壓強(qiáng)僅與溫度有關(guān)。例如,，零攝氏度時,，1mol 氧氣在 22.4L 體積內(nèi)的壓強(qiáng)是 101.3kPa 。如果向容器內(nèi)加入 1mol 氮?dú)獠⒈３秩萜黧w積不變,，則氧氣的壓強(qiáng)還是 101.3kPa,，但容器內(nèi)的總壓強(qiáng)增大一倍,。可見,，1mol 氮?dú)庠谶@種狀態(tài)下產(chǎn)生的壓強(qiáng)也是 101.3kPa ,。

道爾頓（Dalton）總結(jié)了這些實驗事實，得出下列結(jié)論：某一氣體在氣體混合物中產(chǎn)生的分壓等于它單獨(dú)占有整個容器時所產(chǎn)生的壓力,；而氣體混合物的總壓強(qiáng)等于其中各氣體分壓之和,，這就是氣體分壓定律（law of partial pressure）。

濕空氣的物理性質(zhì)

二,、空氣的溫度

干球溫度：是溫度計在普通空氣中所測出的溫度,，即我們一般天氣預(yù)報里常說的氣溫 。

濕球溫度：指同等焓值空氣狀態(tài)下,，空氣中水蒸汽達(dá)到飽和時的空氣溫度,，在空氣焓濕圖上是由空氣狀態(tài)點(diǎn)沿等焓線下降至100%相對濕度線上，對應(yīng)點(diǎn)的干球溫度 ,。
露點(diǎn)溫度：在含濕量不變的條件下冷卻空氣,，一直冷卻到空氣中的水蒸氣開始凝結(jié)成水的那一時刻的溫度,。

在冬天的玻璃窗上或夏季的自來水管上常?？梢钥吹接心Y(jié)水或露水存在。這一現(xiàn)象可以用露點(diǎn)溫度形成來解釋,。

干濕球濕度計：是測定氣溫,、氣濕的一種儀器。由兩支規(guī)格*相同的溫度計組成,，一支稱為干球溫度計,，其溫泡暴露在空氣中，用以測量環(huán)境溫度,；另一支稱為濕球溫度計,，其溫泡用特制的紗布包裹起來，并設(shè)法使紗布保持濕潤,，紗布中的水分不斷向周圍空氣中蒸發(fā)并帶走熱量,，使?jié)袂驕囟认陆怠Ｋ终舭l(fā)速率與周圍空氣含水量有關(guān),，空氣濕度越低,，水分蒸發(fā)速率越快，導(dǎo)致濕球溫度越低,?？梢姡諝鉂穸扰c干濕球溫差之間存在某種函數(shù)關(guān)系,。干濕球濕度計就是利用這一現(xiàn)象,，通過測量干球溫度和濕球溫度來確定空氣濕度的,。

三、含濕量

含濕量d是指單位質(zhì)量干空氣中含有的水蒸汽量,。

單位是kg/kg（干空氣）或g/kg（干空氣）,。

含濕量d的數(shù)值計算：d=0.622ps/（p-ps）

四、相對濕度

相對濕度是空氣中水蒸氣分壓力和同溫度下飽和水蒸氣分壓力之比,，也稱為飽和度,。相對濕度反映了濕空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度。

空氣的相對濕度φ 越大,，也就是越潮濕,。 φ 的zui大值是1（或100%），這相當(dāng)于飽和空氣,。如果φ =0,，這表明空氣中不含水蒸氣（干空氣）。

五,、比焓

在空氣調(diào)節(jié)工程中,，濕空氣的狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生變化，常需要確定狀態(tài)變化過程內(nèi)熱量的交換量,。從熱工基礎(chǔ)可知,，在壓力不變化的情況下，焓差值等于熱交換量,。而在空氣調(diào)節(jié)過程里,，濕空氣的狀態(tài)變化過程可以看成是在定壓下進(jìn)行的，所以能夠用濕空氣狀態(tài)變化前后的焓差值來計算空氣得到或失去的熱量,。

包含單位質(zhì)量干空氣的濕空氣的比焓值h應(yīng)是

h=hg+dhs=1.01t+d（2500+1.84t）或h=（1.01+1.84d）t+2500d

推導(dǎo)過程

比焓h是用來表示物質(zhì)系統(tǒng)能量狀態(tài)的一個參數(shù),，其數(shù)值等于比定壓熱容cp乘溫度t，即                     h= cpt

      干空氣的比定壓熱容cp,，g=1.01kj/（kg·K）,，故溫度為t時干空氣的比焓值hg為                               

                                    hg=1.01t

       水蒸氣的比定壓熱容cp，s=1.84kj/（kg·K）,，溫度為t時水蒸氣的比焓值hs為

                                    hs=2500+1.84t   

式中2500是單位質(zhì)量的水在0℃時變成水蒸氣所需要的汽化熱（kj/kg）,。

        濕空氣的比焓是以單位質(zhì)量干空氣作為基數(shù)計算的。伴隨著單位質(zhì)量干空氣的還有d質(zhì)量水蒸氣,?？梢姲瑔挝毁|(zhì)量干空氣的濕空氣的比焓值好h應(yīng)是

                h=hg+dhs=1.01t+d（2500+1.84t）或h=（1.01+1.84d）t+2500d

濕空氣的物理性質(zhì)

在式中(1.01+1.84d)t是隨著溫度的變化而變化的熱量，稱為“顯熱”,。而2500d是0℃時,，d kg水的汽化熱，它僅隨含濕量的變化,，而與溫度無關(guān),，故稱為“潛熱”,。由此可見，濕空氣的焓將隨著溫度和含濕量的升高而加大,，隨其降低而減小,。在使用焓這個參數(shù)時，必須注意2500較（1.01+1.84d）大得多,，因而在空氣溫度升高的同時,，若含濕量有所下降，其結(jié)果是濕空氣的焓不一定會增加,。

理論上,，對于一定的大氣壓，只要知道空氣的任意兩個參數(shù),，就能算出所有其他參數(shù),。在工程應(yīng)用中，用公式計算和用查表方法來確定空氣狀態(tài)和參數(shù),，比較繁瑣,，而且對空氣的狀態(tài)變化過程的分析也缺乏直觀的感性認(rèn)識。因此,，為了便于工程實際應(yīng)用,，通常把一定大氣壓力下，各種參數(shù)之間的相互關(guān)系作成線算圖來進(jìn)行計算,。根據(jù)所取坐標(biāo)系的不同,，線算圖也有好幾種,，國內(nèi)常用的是焓濕圖,，簡稱h-d圖。

這里需要強(qiáng)調(diào)的是,，每一張h-d圖都是按規(guī)定的大氣壓繪制的,，因此在計算工作中，應(yīng)選用與要求大氣壓相符的（或接近的）焓濕圖,。

等φ 線是曲線

等h線是傾斜直線

等d線是垂直線

等t線接近水平,，看似平行，實際互不平行,。

zui低的一根等φ 線,，其值為φ =100%。這條曲線稱為飽和線,。狀態(tài)在這條線上的空氣處于飽和狀態(tài),。在其他φ 線上的空氣都是非飽和的?？諝鉅顟B(tài)不可能位于飽和線以下的區(qū)域中,。