第六章 湿空气

一、空气调节的基础知识一、空气调节的基础知识 为什么 首先 要全面了解空气的性质

空气调节的主要任务，就是在所处自然环境下，使被调节空间的空气保持一定的温度、湿度、流动速度以及洁净度、新鲜度。

空气中干空气的组成比例虽然基本不变，但在局部范围内，由于人类生活和生产活动或某些自然现象，都可能因某种气体的混入而影响到空气组成比例的改变。如大气中的二氧化碳含量（按容积）一般约占 0.03% ，而在人口稠密，工业集中的大城市，可能因某种气体的混入而影响到空气组成比例的改变。如大气中的二氧化碳含量（按容积）一般约占 0.03% ，而在人口稠密，工业集中的大城市，由于人的呼吸作用和工业废气的大量排放，二氧化碳的含量会显著增加，有时可达到此为止 0.05% ，甚至 0.07% 。当空气中的二氧化碳达到一定程度时，就会危害人体的健康。

湿空气的概念 湿空气的基本状态参数 湿空气的焓湿图 湿球温度 焓湿图的应用

本节主要介绍以下内容

1. 1. 湿空气的概念湿空气的概念 大气由一定量的干空气和一定量的水蒸

气混合而成，我们称其为湿空气。

注 意

空气环境内的空气成分和人们平时说的“空气”，实际是干空气加水蒸气，即湿空气 。

1. 干空气 干空气是湿空气的主要组成部分，它是由氮气、氧气、二氧化碳及其化稀有气体（如氩、氖等）按一定比例组成的混合物（见表 1-1 ）。 表示 1-1 干空气的组成成分

气体名称 质量百分比 % 体积百分比 %

氮气（ N2 ）氧气（ O2 ）二氧化碳（ CO2 ）其他稀有气体

75.5523.10.051.30

78.1320.900.030.94

2 ．水蒸气 空气中水蒸气的含量是经常变化的，通常占空气质量比的千分之几到千分之二十几。自然界中的空气都或多或少地含有一些水蒸气，因此，自然界中的空气都是湿空气。绝对的干空气在自然界中是不存在的。在空调中所调节的空气为湿空气。

3 ．饱和空气

干空气具有吸收和容纳水蒸气的能力，并且在一定量的水蒸气。我们把在一定温度下水蒸气的含量达到最大值时的空气，称为饱和空气。此时所对应的温度为空气的饱和温度。如果降低空气的饱和温度空气中的水蒸气含量也会随之降低，并且多余的水蒸气会冷凝成液体。自然界中的结露现象就是这个道理。根据这一道理，可以利用制冷装置对空气 进行去湿处理。因此，我们把一定大气压下，湿空气的含湿量 d 不变的情况下，冷却到相对湿度 φ=100%时所对应的温度称为露点温度，并用符号 tL 表示。若再继续降温，就会有多余的水蒸气析出，出现结露。

2. 2. 湿空气的基本状态参数湿空气的基本状态参数

压 力

密 度含 湿 量相 对 湿 度焓露 点 温 度

由于空气和水蒸汽所组成的湿空气也应遵循理想气体的变化规律 ，所以适用以下公式

基本参数

Pv RTmRTPV 或

对于干空气 Rg=287J/kg.K

对于水蒸气 Rq=461J/kg.K

1. 压力 单位面积上所受到的垂直作用力称为压力。气体对器壁所产生的压力又称气体压强。它是由大量的气体分子频繁地碰撞器壁产生的。

所谓大气压力就是指地球表面的空气层在单位面积上所形成的压力。常用的压力单位有三种：工程制单位（非法定计量单位），ｋｇｆ／ｃｍ２；国际制单位，Ｐａ或ＭＰａ；液柱高单位（非法定计量单位），毫米汞柱高，ｍｍＨｇ或毫米水柱高，ｍｍＨ２Ｏ．

1标准大气压（ atm ） =1013.25mbar=760mmHg

1标准大气压（ atm ） =10332.3kgf/m2

1 工程大气压（ at ） =1kgf/cm2=98066.5Pa735.6mmHg

压力压力由道尔顿定律分压定律

1

n

ii

p p

湿空气的总压力为 p

qg PPP 或 qg PPB

水蒸汽分压力大小直接反映了水蒸汽含量的多少

从气体分子运动论的观点来看

根据道尔顿定律，混合气体的总压力等于组成气体分压力之和，

大气是由干空气和水蒸气组成的混合气体，因此大气压力 Pg应该为干空气分压力 Pg与水蒸气分压力 Pq之和，即Pg=Pg+Pq (1-6) 空气中水蒸气含量越多，其分压力也越大，所以水蒸气分压力是反映空气所含水蒸气量的一个指标，也是空调技术中经常用到的一个参数．

密度密度

湿空气的密度＝干空气密度 + 水蒸气密度

T

P

T

B

TR

P

TR

P q

q

q

g

gqg 00132.000348.0

单位容积的湿空气所具有的质量，称为密度

空气的比容是指单位质量的空气所占容积，用符号 v 表示，单位是 m3/kg 。

从数量关系上来说，比容和密度两者互为倒数。由于湿空气是干空气和水蒸气的混合气体，两者均匀混合并占有相同的容积，因此，湿空气的密度等于干空气的密度和水蒸气的密度之和。

含湿量含湿量在湿空气中与 lkg干空气同时并存的水蒸汽量称为含湿量

g

q

m

md

由 Vg=Vq=V Tg=Tq=T ，以及 Rg=287 J／ (kg·K) Rq

＝ 46l J／ (kg·K)

g

q

g

q

gq

qg

p

p

p

p

pR

pRd 622.0

461

287

当大气压力 B 一定时，水汽分压力 只取决于含湿量 d

qP

相对湿度相对湿度湿空气的水蒸汽压力与同温度下饱和湿空气的水蒸气压力之比

%100.

bq

q

P

P

湿空气的相对湿度与含湿量之间的关系可导出

bq

bqb PB

Pd

.

.622.0

q

q

pB

pd

622.0

bq

bq

PB

P

.

.622.0

%100

)(

)(

.

bq

q

b PB

PB

d

d

焓焓干空气的焓

tCi gpg . ++水蒸汽的焓

tCtCi gpgpq .. 2500

（ 1+d）千克湿空气的焓为

)84.12500(01.1)2500( .. tdtdtCtCi gpgp

或 dtdi 2500)84.101.1(

露点温度露点温度 温度下降到使得空气的 d值等于表中某一饱和

含湿量 值时，这 个所对应的温度称为该未饱和空气的露点温度 。

bdbd

换言之，露点温度就是当湿空气下降到一定温度，有凝结水出现时的温度

lt表

lt表出现结露现象

无结露现象lt

3. 3. 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图 湿空气的焓湿图是在不同的大气压力 B 下，纵坐标是其焓值，横坐标是含湿量值 。

焓湿图组成焓湿图组成等焓线 等湿线 1.

d

2. 等温线

等相对湿度线3.

5.

4.水蒸汽分压力线

热湿比线

0 10 20 30qP 10 Pa（ ）

50003000

200010000

6000

-2000

dA dB

A

B

iA

iB

100%

空气状态变化在 i-d图上的表示

28 C

20 C

A

B

B`

4d

20i

5000

用线确定空气终状态

4. 4. 湿球温度湿球温度 湿球温度的概念在空气调节中

至关重要

湿球温度是在定压绝热条件下，空气与水直线接触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度，也称热力学湿球温度。

理论上

5. 5. 焓湿图的应用焓湿图的应用 湿空气的焓湿图不仅能表示其状态和各状态参数，同时还能表示湿空气状态的变化过程，并能方便地求得两种或多种湿空气的混合状态。

湿空气的加热过程 湿空气状态变化过程

等焓减湿过程

等焓加湿过程湿空气的冷却过程

变化过程的特征表

湿空气的加热过程

湿空气的冷却过程

等焓减湿过程

等焓加湿过程

A

B

A B

A C

C

E

A E

A D

D

等温加湿过程A F

冷却干燥过程A G

多变过程

F

G

ⅠⅡ

Ⅲ

Ⅳ

象 限 热湿比状态参数变化趋势

过程特征i d t

Ⅰ ε>0 ＋ ＋ ±增焓增湿，

喷蒸汽可近似实现等湿过程

Ⅱ ε<0 ＋ － ＋ 增焓，减湿，升温

Ⅲ ε>0 － － ± 减焓，减湿

Ⅳ ε<0 － ＋ － 减焓，增湿，降温

i-d图中不同象限内湿空气状态变化过程的特征

过程图

不同状态空气的混合态在不同状态空气的混合态在 i-di-d图上的确定图上的确定

两种状态的空气混合规律

dA

iA

dB

iB

iC

dC

B

C

A

A

CB

过饱和区空气状态变化过程图

A

D C

Bic

tD

id

d

100%