湿空气和焓湿图 湿空气概论：在空调系统设计中，无论是工业用的，如纺织车间，计算机房，还是民用 的，如办公室，商场等，要处理的对象都是空气，因此，了解空气的性质和变化规律才能使空气的调节符合设计要求，为了方便设计计算，空调行业的前辈们绘制了焓湿图（Psychrometric Chart ），它是空调系统设计中一个重要的工具，为了更好地理解空气和焓湿图，先认识一下空气的特性。 在我们生活周围的空气在空调上的定义是：干空气和水蒸气的混合物，被称为湿空气： 湿空气＝干空气(g)＋水蒸气(q) 为了研究和计算的方便，假设我们周围的湿空气是理想气体：就是气体分子不占有空间的质点，分子间没有相互作用力。而湿空气中的水蒸气是处于过热状态，而数量微少，分压力很低，比容很大。因此理想气体状态方程式也适用于湿空气： 而作为理想气体，有以下性质： p = pg + pq m=mg+mq ρ=ρg+ρq ‘i = ig + iq T = Tg = Tq, V = Vg = Vq p 、pg 、 pq —分别为湿空气,、干空气（g ）、水蒸汽(q)压力，Pa ； m 、mg 、mq —分别为湿空气、干空气、水蒸汽的质量，Kg ； Rg 、 Rq —分别为干空气及水蒸汽的气体常数， Rg=287J/Kg·K ； Rq=461J/Kg·K ρ、ρg 、ρq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的密度，Kg/m3 ‘h 、hg 、hq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的焓 T 、Tg 、Tq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的温度 V 、Vg 、Vq—分别为湿空气、干空气、水蒸汽的体积 湿空气是由干空气和水蒸汽组成，而干空气的成分变化一般不大，而且没有相变，因此比较容易处理，而水蒸汽会随环境的变化而变化，而且达到饱和状态时还会凝结出水分，因此处理比较复杂，而为了理解水蒸气对湿空气的影响，先了解下面几个概念： 大气压力（p/B ）一般定义是：以北纬45度处海平面的全年平均气压为一个标准大气压力（或物理大气压），p/B=101325Pa ，要注意的是，随着海拔的升高，大气压力不断下降，这时用标准大气压力得出的相关参数就不能再使用了，因为随着压力的下降，湿空气的密度也随着下降，因此，相同容积的湿空气经过风机后全压也会下降，见下式，这时需换算出对应值： 另外，大气压力是测试出来的，因此： 绝对压力=当地大气压力+工作压力（表压），这里如果不注明，都指的是绝对压力。 水蒸汽分压力和饱和水蒸汽分压力（pq ，pqb ）：根据道尔顿定律，理想的混合气体的总压力等于组成该混合气体的各种气体的分压力之和， 参与组 g g g g g T R m V p =q q q q q T R m V p =
夏季风机盘管系统: (新风处理到等焓线) ========================= 送风量kg/h : 963.842 新风量kg/h : 480 回风量kg/h : 483.842 新风比%: 49.8007 热湿比: 7605.86 ------------------------- FCU冷量kW: 3.38596 FCU显热冷量kW: 1.61924 新风AHU冷量kW: 3.10097 房间冷负荷kW: 3.317 新风管温升负荷kW:0.0689567 注: 新风不承担室内冷负荷. ------------------------- 送风点-O: 大气压力Pa: 101000 干球温度℃: 18.0 湿球温度℃: 16.4 相对湿度%: 85.4 含湿量g/kg: 11.1 焓kJ/kg: 46.2 露点温度℃: 15.4 密度kg/m^3: 1.2 ------------------------- 露点-L: 大气压力Pa: 101000 干球温度℃: 21.5 湿球温度℃: 20.3 相对湿度%: 90.0 含湿量g/kg: 14.5 焓kJ/kg: 58.6 露点温度℃: 19.6 密度kg/m^3: 1.2 ------------------------- 回风点-M: 大气压力Pa: 101000 干球温度℃: 14.0 湿球温度℃: 11.7 相对湿度%: 76.3 含湿量g/kg: 7.6 焓kJ/kg: 33.4
露点温度℃: 9.8 密度kg/m^3: 1.2 ------------------------- 温升后点-L': 大气压力Pa: 101000 干球温度℃: 22.0 湿球温度℃: 20.5 相对湿度%: 87.3 含湿量g/kg: 14.5 焓kJ/kg: 59.1 露点温度℃: 19.6 密度kg/m^3: 1.2 ------------------------- 一次回风系统过程线图:
如何看懂一张焓湿图 1.首先要认识：什么是焓湿图在实际工作中，很少直接使用公式来计算空气状态参数，公式所代表的空气各个参数的内在关系，通常是以二维线算图(简称线算图)的形式来表示，将计算工作转化为查图工作，以方便工程应用。 线算图有多种形式，我国普遍采用的是以焓为纵坐标、含湿量为横坐标的焓湿图，也叫h-d图。 焓湿图最基本的应用是查找参数。此外，焓湿图还可以用于判断空气的状态、表示空气的状态变化和处理过程等 焓湿图看上去比较复杂，实际上只有5种线条 ①45°的等焓线 ②垂直的等含湿量线 ③近似水平的等温线 ④弧型的等相对湿度线 ⑤与等焓线几乎是平行的等湿球温度线(图1－1中未显示)
图1-1 焓湿图简要说明图 2.关于焓湿图要注意的几点 饱和空气线即相对湿度为100%的等相对湿度线，见图1-2中最右下方的弧线。 1）这条弧线通常称为“饱和线”，其上每一点都是空气的饱和状态。 2）饱和空气的一个特点就是干球温度、湿球温度、露点温度完全相等。 3）大部分焓湿图中没有画出等湿球温度线。 4）因为等湿球温度线与等焓线基本平行，故工程上近似地用等焓线代替等湿球温度线，即
过某一点的等湿球温度线就是过该点的等焓线。 5）焓湿图中也没有等露点温度线。 6）等含湿量线就是等露点温度线。因为露点温度的定义已说明含湿量相同的状态点，露点温度均相同。 3.空气干球温度、湿球温度、露点温度、含湿量和相对湿度在焓湿图上的查找方法 图1.2 如图1.2，空气状态点为A，沿近似水平的等温线可直接在纵坐标上读出干球温度；沿垂直的等含湿量线可直接在横坐标上读出含湿量；沿弧型的等相对湿度线直接读出相对湿度；A点沿等含湿量线向下与饱和湿度线相交于B点，在B点沿等温线得到A点的露点温
，符合要求。 换气次数（次/h ） 150～20 >8 ≥5 h kg s g /) /(231.0
A B C A h h q q h h -=-A B C A d d q q d d -=-B C C A h h h h d d d d --=--A C A C A B d d h h q BC CA d d h h q --===--混合后空气质量为：q C =q A +q B (kg/s) 状态为C ： （h C ，d C ） 混合原理 空气的热平衡：q C h C =q A h A +q B h B ；空气水分的湿平衡：q C d C =q A d A +q B d B ； 将 q C =q A +q B 代入以上两式，整理得: 1) q A h C +q B h C =q A h A +q B h B ? q A h C -q A h A =q B h B -q B h C ； 2) q A d C +q B d C =q A d A +q B d B ? q A d C -q A d A =q B d B -q B d C ； （与流量成反比） 上式分别为CB 、AC 的斜率，可见AC 与BC 具有相同斜率， C 点又为公共点，所以A ，C ，B 在同一直线上。混合点C 将直线AB 分为两段，即AC 与CB 。 混合点C 的位置：混合点C 将线段AB 分成两段，两段长度之比和参与混合的两
℃，机器露点?为90%，新风百）新风冷负荷，3）加热段的再热负
解：1）计算室内热湿比：ε=Q/W=4.8KW/（0.6/1000）Kg/s =8000 2）画空气处理过程焓湿图如上：先画出室外状态W点和室内状态N点（即回风状态），查焓湿图表，查得:hw=99.681KJ/Kg, dw=24.662g/Kg, h N=58.471KJ/Kg, d N=12.636g/Kg, 3）由于新风处理到室内状态的等焓，新风处理出风点L的状态参数如下： h L=h N=58.471KJ/Kg,ΦL=90%，查得d L=14.477g/Kg 4）由于管温升，新风升温到K点状态温度23℃，且含湿量不变，即 d K=d L=14.477g/Kg，查得：h K=60.053KJ/Kg； 5）室内空气经风机盘管冷却出风M点温度为16℃，且相对湿度ΦM=90%，查得M点状态参数：h M=41.998KJ/Kg, d M=10.21g/Kg； 6）送风状态O点风机盘管出风M与新风K连线与热湿比线的交点，即风机盘管出风与新风的混合空气状态点，查h-d图得：h O=45.05KJ/Kg, d O=11g/Kg；7）总送风质量:G=Q/(h N-h0)=4.8/(58.47-45.05)(Kg/s) =0.3576751 (Kg/s) 总送风量：V=G/ρ=0.367576/1.2(m3/s)=0.298(m3/s)=1073(m3/h) 8)风机盘管送风量： V f=V*(h K-h0)/(h K-h M)=1073*(60.053-45.05)/(60.053-41.998)=891.44m3/h G f=G*(h K-h0)/(h K-h M)=0.357675*0.8307(Kg/s)=0.29712(Kg/s) 9)风机盘管制冷量：Q f=G f*(h N-h M)=0.29712*(58.47-41.998)(KW)=4.8936KW
中乾汇泰企业培训例题习题（二） 【例题1】某空调房间冷负荷Q =3.6KW,湿负荷W =0.3g/s ，室内空气状态参数为：t N =22±1℃，? N =55±5%,当地大气压为101325Pa, 房间体积150 m 3 。 求：送风状态、送风量和除湿量。 解：(1)求热湿比ε= = (2)在焓湿图上确定室内空气状态点N ,通过该点画出ε=12600的过程线。 依据±1℃温度偏差查表1取送风温差为 ℃，则送风温度22-8=14℃。从而得出：h 0=36KJ/kg h N =46 KJ/kg d O =8.6g/kg d N =9.3g/kg (3)计算送风量 按消除余热： kg/s 按消除余湿： kg/s 则L =0.33/1.2×3600=990m 3/h 换气次数n =990/150(次/h) =6.6次/h ，符合要求。 除湿量： 舒适性空调送风温差与换气次数 表1 室内允许波动范围 送风温差（℃） 换气次数（次/h ） ±0.1～0.2℃ 2～3 150～20 ±0.5℃ 3～6 >8 ±1.0℃ 6～10 ≥5 >±1.0℃ 人工冷源：≤15 ≥5 天然冷源：可能的最大值 ≥5 二、两个不同状态空气混合过程的计算 混合气体模型： 空气A ：质量流量q A (Kg/s)，状态为（h A ，d A ） 空气B: 质量流量q B (Kg/s)，状态为（h B ，d B ） W Q 12000103.06.33=?-80=?t 33.036466.30=-=-=i i Q G N 33.05.83.93.00=-=-=d d W G N h kg h g h g s g do d G M N /83.0/6.831)/(3600231.0) /(231.0)6.83.9(33.0)(==?==-?=-?=
课堂练习 一次回风过程：输入室内温度26℃、相对湿度50%、室外干球温度34℃、送风温差6℃、新风比30％，输入余热量200Kw,余湿量0.04Kg/s,即可计算耗冷量（492.546KW）、新风冷负荷（167.17872KW）、二次加热量（125.259 KW）、送风量（47808m 3/h）、送风点温度（20℃）、送风点焓（40.87kj/kg）、露点温度（10.7℃）、热湿比（5000kj/kg）、室内点焓（53.42kj/kg）、室外点焓（88.38 kj/kg）、混合点焓（63.91 kj/kg）、管道温升点温度（1.5℃）和焓（33.01 kj/kg）并可在焓湿图上标注出来 （1）.送风量计算：qm =Q/ hn – ho 15.94=200/（53.42-40.87=12.55） 式中：qm－送风量(kg/s) 【kg/s*3600/1.2=m3/h】 Q－总冷负荷(余热量) (kW) hn－室内设计温度的焓值(kj/ kg) ho－送风状态点的焓值(kj/ kg) （2）.新风冷负荷计算： Q（新风）= qm*（h?wx? -h?nx?） 167.136768=4.7808*（88.38-53.42=34.96） 式中：qm－新风量(kg/s) 【kg/s*3600/1.2=m3/h】
Q－新风冷负荷 (kW) hn－室内设计温度的焓值(kj/ kg) ho－送风状态点的焓值(kj/ kg) （3）.空气冷却器处理空气所需的冷量： Q = qm (hc – hl) 492.546=15.94*（63.91-33.01=30.9） 式中：qm－送风量(kg/s) Q－空气冷却器处理空气所需的冷量(kW hc－混合点的焓值(kj/ kg) hl－夏季机器露点状态的比熔(kj/ kg)（4）二次加热量（再热器的加热量）计算： Q? = qm (ho – hl) 式中：qm－送风量(kg/s) Q?－空气冷却器处理空气所需的冷量(kW ho－送风状态点的焓值(kj/ kg) hl－夏季机器露点状态的比熔(kj/ kg) （5）热湿比计算： 总冷负荷(余热量)/余湿量=热湿比