一般情況下，空氣中或多或少都含有一些水蒸氣，故稱其為濕空氣。完全不含水蒸氣的空氣稱為干空氣。雖然在一般情況下由于水蒸氣含量很小，在分析空氣的狀態變化時可以不考慮水蒸氣的影響。但是，經常有一些狀態變化過程涉及到空氣中水蒸氣所產生的影響，這時就必須分析空氣中水蒸氣的含量及狀態的變化特點。例如，在物料的干燥及加濕過程中，在采暖通風、空氣調節工程中，都涉及到這類過程。本章主要講述有關濕空氣的基本概念，描述濕空氣狀態的參數及其相互關濕空氣是干空氣和水蒸氣的混合物。在常溫常壓下，濕空氣中水蒸氣的分壓力很低，可以近似地看作理想氣體，因而濕空氣可以看作為理想氣體混合物。按理想氣體混合物的性質，濕空氣的壓力p應為干空氣的分壓力pa與水蒸氣p＝pa+pv(12-1)一般情況下，濕空氣中水蒸氣的分壓力總是低于空氣溫度所對應的飽和壓力，即濕空氣中的水蒸氣處于過熱蒸汽的狀態。這種由過熱水蒸氣和干空氣組成的濕空氣稱為未飽和濕空氣。未飽和濕空氣中水蒸氣的狀態如圖12-1上點A所示。如保持濕空氣的溫度不變，使濕空氣中水蒸氣的含量增加，則濕空氣中水蒸氣的分壓力pv也隨之增大。當pV增大至當時空氣溫度所對應的飽和壓力ps時，水蒸氣達到飽和狀態，如圖上B點所示。這時濕空氣中水蒸氣的含量達到對應溫度下的最大值。這種由飽和水蒸氣和干如果濕空氣受冷而溫度降低，則濕空氣中水蒸氣在其分壓力pv保持不變的條件下溫度不斷降低，其狀態變化過程如圖上A-C所示。當濕空氣的溫度降低到水蒸氣的分壓力pv所對應的飽和溫度時，水蒸氣達到飽和狀態，如圖上C點所示。從C點開始，如果濕空氣再受冷，就會在濕空氣中出現露滴。因此，把濕空氣中水蒸氣的分壓力pv所對應的飽和溫度稱為濕空氣的露點溫度，或簡稱露點，用td表示。露點可用露點計或濕度計測定。露點計中利用乙醚在金器中蒸發而使容器表面溫度連續下降，當容器外表面上開始出現露滴時的溫度，就是濕空氣的露點溫度。根據露點溫度的定義，露點溫度所對應的飽和壓力就是濕空氣中水蒸氣的分壓力pv，故濕空氣中水蒸氣的含量，通常采用絕對濕度、相對濕度和含每立方米濕空氣中含有的水蒸氣的質量稱為濕空氣的絕對濕度。絕對濕度的數值，等于濕空氣溫度及水蒸氣分壓力所確定的狀態下水蒸氣的密度ρv。絕對濕度的數值可由水蒸氣圖或表查在一定的溫度下，飽和濕空氣中所含水蒸氣的量達最大值，故其絕對濕度值最大。因此，可取未飽和濕空氣的絕對濕度和飽和濕空氣的絕對濕度的比值，表示濕空氣中水蒸氣含量的飽和程度，稱為相對濕度，用φ表示，即式中，ρs為飽和濕空氣的絕對濕度。相對濕度說明了濕空氣進一步吸收水蒸氣的能力。相對濕度愈小，其吸收水蒸氣的能力愈大，而相對濕度為100％的飽和濕空氣，其吸收水蒸氣的能力為零。若根據理想氣體狀態方程近似計算，相對濕度可按式(12-2)相對濕度常用毛發濕度計或干濕球溫度計測定。干濕球溫度計由兩個溫度計組成。一個為普通溫度計，稱為干球溫度計，另一個是濕球溫度計，它是一個在水銀球上包有濕布的普通溫度計。干球溫度計所測得的溫度，就是濕空氣的溫度。濕球所測得的溫度則是濕布中水的溫度。在未飽和濕空氣中，濕布中 的水總在不斷蒸發，并要吸收汽化熱，因此濕布中水的溫度將低于濕空氣的溫度。濕空氣的相對濕度愈小，濕布中水分蒸發得愈快，而濕球溫度就愈低。反之，在飽和濕空氣中，濕布中的水不能蒸發，于是濕球溫度和干球溫度相等。將濕空氣的相對濕度和干球溫度、濕球溫度間的對應關系畫成圖線(如圖12-2所示)，就可按照干、濕球溫度計上的讀氣壓力為0.1MPa的條件下繪制的。當大氣壓力偏離0.1MPa很多需注意的是，濕球溫度不僅與濕空氣的相對濕度有關還受蒸發和傳質速率的影響。顯然，相對濕度相同的濕空氣，流速大時要比流速小時的濕球溫度低。實驗表明，當空氣流速在2～10m/s范圍內，可忽略流速對濕球溫度的影響。在查圖表和氣中干空氣的質量是不變的，因而經常采用氣的濕空氣所含有的水蒸氣的質量，來表示干空氣)(12-4)mpVRgavmpVRgamspsRgvJ/(kgK)代入上式，即可按式(12-4)把含濕量近似地又按相對濕度的關系式φ=pv/ps，上式可表示為該式說明：當濕空氣的壓力p一定時，濕空氣的含濕量d取決于濕空氣的相對濕度φ。當相對濕度為100％，即水蒸氣的分壓力等于飽和壓力ps時，含濕量d就達到最大值。如果提高濕空氣的溫度，則對應的水蒸氣的飽和壓力ps即增高，因而濕空氣的最大含例12-1設大氣壓力為0.1MPa，溫度為30℃,相對濕度為60%，試求3。已知相對濕度φ=60%，故可以得到pv=φps＝0.6×0.004241MPa=0.002544MPa根據飽和水蒸氣表，當ps＝0.002544MPa時，ts＝21.5℃,該溫度即為露點 干空氣為分析計算濕空氣的狀態變化及其水蒸氣含量用公式進行計算外，還可應用根據有關計算式制成的工程用的線化時的有關問題，故濕空氣過程分析總是按單位質量干空氣所對應的濕空氣進行計算。這時，濕空氣的焓值為1kg干空氣的焓與式中，h、ha、hv的單位為kJ/kg(干空氣)；d的單位為g/kg(干空氣)。若規定0℃時干空氣的焓及飽和水的焓為零，則按焓的表h＝1.004t+0.001d(2501+1.859t)⑶定溫線。如圖上t=tA線所示。由式(12-6a)可知，當溫度為定值時，焓h和含濕量d之間保存線性關系，故定溫線為一直線，但不同溫度的定溫線其斜⑷定相對濕度線。如圖上φ=飽和濕空氣區。圖中φ=100％曲線以下的部分是無意義的，故⑸含濕量與水蒸氣分壓力的換算關系線，即pv＝f(d)線。該本書附錄中的焓-含濕量圖是按濕空氣壓力等于0.1MPa的條件所繪制的，若用于分析濕空氣壓力范圍為0.1±0.025MPa的濕利用焓-含濕量圖，可以確定濕空氣的各種參數，也可以表例12-2按例12-1條件，即濕空氣壓力為0.1MPa、溫度為30℃、相對濕度為60%，試由h-d圖求濕空氣的露點溫度、焓、含濕量及水蒸氣的分壓解查附錄中濕空氣的h-d圖，當t＝30℃及φ=60%時，有水蒸氣分壓力pv：由d＝16.2線和pv＝f(d)線的交點，得pv＝2.5kPa=2.5×10-3MPa。露點溫度td：由d＝16.2線和φ=100%的飽和曲線的交點，得該點溫度 為21.5℃,即td＝21.5℃。工程中經常涉及到的濕空氣熱力過程是濕空氣的加熱、冷卻及冷卻去濕、加濕、混合過程。對濕空氣熱力過程的分是討論濕空氣的狀態變化，及其與外界的能量交換情況。下面介工程中濕空氣的加熱過程，一般是在定壓條件下完成的。加熱過程的特征是，濕空氣溫度升高，含濕量保持不變。如圖12-4中過程1-2所示，在焓-含濕量圖上，濕空氣的加熱過程沿定含濕量線向溫度升高的方向進行，濕空氣的焓值增加，相對濕度降加熱過程中，濕空氣的吸熱式中，h1、h2為單位質量干空氣的濕空氣在過程初、終態時的焓未飽和濕空氣的冷卻過程與加熱過程的特征相反。在冷程中，濕空氣保持含濕量不變，溫度降低。如圖12-4中過程1-2'所示，在焓-含濕量圖上，未飽和濕空氣的冷卻過程沿定含濕量如圖12-4所示，如將濕空氣繼續冷卻至3點，溫度降至其露點溫度，濕空氣達到飽和狀態。如再進一步冷卻，就有水蒸氣不斷凝結析出，濕空氣的含濕量隨之降低，即飽和濕空氣的冷卻過程伴隨著去濕作用，所以常被稱為冷卻去濕過程。如圖12-4中過程3-4所示，在焓-含濕量圖上，濕空氣的冷卻去濕過程沿著φ=100％的相對濕度線含濕量減小的方向進行。在該過程中，濕空如在冷卻去濕過程中，含單位質量干空氣的濕空氣析出的水份為d3-d4。根據熱力學第一定律可知，冷卻去濕過程中，濕空氣的焓降應等于冷卻介質帶走的熱量與凝結水帶走的能量之和，即式中：h3、d3和h4、d4分別為單位質量干空氣的濕空氣的初、終態時的焓與含濕量；q為冷卻介質帶走的熱量；hv為凝結水的比絕熱加濕過程中，單位質量干空氣的濕空氣吸收的水分為d2-d1，濕空氣的焓增為水分帶入的能量，即式中：h1、d1和h2、d2分別為單位質量干空氣的濕空氣的初、終態時的焓與含濕量；hv為水的焓。因為過程中水分帶入濕空氣中的能量0.001(d2－d1)hv與濕空氣的焓h1、h2相比很小，可忽略不 因此，濕空氣的絕熱加濕過程可近似地看作定焓過程。在h—d圖上，濕空氣的絕熱加濕過程應沿等焓線向含濕量增大的方向進將狀態不同的濕空氣氣流混合，可得到滿足溫氣流絕熱混合所得到的濕空氣的狀態，取決設混合前濕空氣各氣流的流量、含濕量及比焓分別為qm2，…空氣的流量、含濕量及比焓為qm、d及h，則根據質量守恒定qm＝qm1+qm2+…+qmnqmd＝qm1d1+qm2d2+…+qmndnqmh＝qm1h1+qm2h2+…+qmnhn根據混合前濕空氣各氣流的流量和狀態，即可按以上三式確定絕例12-3設大氣壓力為0.1MPa，溫度為30℃,相對濕度為80%。如果利用空氣調節設備使溫度降到10℃去除水分，然后加熱到20℃,試確定所解利用附錄中濕空氣的h-d圖，按下列各過程求解，則各過程的關系(2)自點1按定含濕量過程冷卻降溫至點2，φ2＝100%，即飽和濕分水蒸氣凝結為水而析出，濕空氣沿飽和空氣線(φ=100%)降低含濕量。當溫度降低至10℃時，含濕量(4)接著進行加熱過程，濕空氣的含濕量保持不變氣)的定含濕量線升溫至20℃,這時濕空氣的相對濕度φ4＝52%。這就是例12-4設大氣壓力為0.1MPa，溫度為20℃,相對濕度為60%，現將空氣加熱至溫度為50℃,送入干燥箱用于干燥物品。若空氣從干燥箱出來時的溫度為30℃,試求空氣從干燥箱內(2)自點1加熱空氣時，含濕量d1不變，濕空氣沿定含濕量線溫度升高到t2=50℃。由點2知相對濕度φ2＝12%， (3)在干燥箱內，物品從熱空氣吸熱而使水分汽化，使濕空氣的含濕量增加。同時，水蒸氣把從熱空氣所得的熱量仍以水蒸氣焓的形式帶回濕空氣，故濕空氣的焓不變。因此，將沿h＝73.5g/kg(干空氣)的定焓線降低至30℃,于是可由圖確定濕空氣終態的相對濕度φ3＝64%，含濕量d3＝17.1由上可知，空氣從干燥箱內物品帶出的水分，即為過程前后濕空氣的d3－d2＝17.1g/kg(干空氣)－8.9g/kg(干空氣12-1濕空氣的濕球溫度和露點溫度的數值何者大？在什么條件下兩12-2含濕量和相對濕度都是說明濕空氣中水蒸氣含量的參數，但兩12-4冬季由室外向室內輸送空氣時除應加熱提高其溫度外，還應作12-1設濕空氣中水蒸氣的狀態為：(1)pv＝0.001MPa，t＝20℃;v＝0.004MPa，t＝29℃。試求按水蒸氣表12-2濕空氣的溫度為50℃,相對濕度為50%，試求絕對濕度及水蒸12-3設大氣壓力為0.1MPa，干球溫度為40℃,濕球溫度為32℃,12-4按習題12-1的條件，設濕空氣的壓力為0.1MPa，試求濕空氣的12-6冬天，室外空氣溫度為0℃、壓力為0.1MPa、相對濕度為80%，引入室內后溫度升高至17℃,試根據濕空氣的h-d圖確定室內空氣的12-7濕空氣的壓力為0.1MPa，溫度為30℃,相對濕度為90%?，F欲得溫度為20℃、相對濕度為76%的濕空氣，試用h-d圖求解該空氣調節過12-8濕空氣的壓力為0.1MPa，溫度為10℃,相對濕度為50%?，F欲得到溫度為20℃、相對濕度為