温度的形成过程是等湿球温度变化过程;另一方面,在湿球温度形成过程中湿纱布上的水蒸发 变为水蒸气加入到空气中时,同时给空气带入了汽化潜热(即水蒸发时吸收的热量),这就补偿了 空气传热给水时所损失的能量,因而空气的焓值基本不变。因此,等湿球温度过程可近似为等焓 过程。只说近似,是因为未考虑水蒸发到空气中时所带入的水自身原来具有的液体热,不过此液 体热相对很小,可以忽略不计。于是,空气的焓h和湿球温度t也一一对应。 必须注意,d的大小与大气压力B有关[见式(1-4c)],因此,不同大气压力下h-d图不 同使用时要根据大气压力值适当选择,大气压力的允许选择误差为2666Pa。例如,广州地区 夏季大气压力为1004.5×102Pa,它与标准大气压1013.25×102Pa相差8.75×10Pa=875 Pa<2666Pa。因此,广州地区可选用B=1013.25×102Pa(760mnHg)的h-d图。本书附录 给出了B=1013.25×102Pa的h-d图,可供读者查用。 焓湿图的应用 )确定湿空气的状态及其参数 已知空气的tpd(或p或t)、h(或t)等独立参数中的任意两个,那么h-d图上代 表此二参数的等值线的交点就是空气的状态点。通过此状态点的其他等值线的标度值,就是空 气在该状态下的其余参数值。 例1-1图1-3中,已知B=993×10Pa,室内空气温度tN=20℃,相对湿度gN=60% 求空气的其他参数。 解因为B=993×102Pa与1013.25×102Pa相差20×102Pa<26.7×102Pa,所以可选 用B=1013.25×102Pa的h-d图。如图1-3所示,在h-d图上,t=20℃的等温线与p= 60%的等相对湿度线的交点即是空气的状态点N。 查过N点的d线与h线读数得dN=8,7g/kgDA,hN=42k/kgDA。 查与dN线对应的p读数得pN=14×102Pa 查dN线与g=100%线交点所对应的等温线读数得tkN=12℃。 因为湿球温度的形成过程近似为等焓过程,且贴近湿温泡的空气薄层q=100%,所以过h 线与p=100%线的交点的等温线的读数,即是状态N对应的湿球温度。查得t-,N=15℃。 可见,当g<100%时,t<【。<t t28 00% taw. N 例1-2 例1-2图1-4中,若从放置于室内的通风干湿球温度计测得于球温度tN=28℃,湿球 温度tN=20℃,且已知大气压力B=1020×102Pa,求空气的其余参数
解因为B=1020×102Pa与1013.25×102Pa只相差68×102Pa<26.7×102Pa,所以 可选用B=1013.25×102Pa的h-d图 nWN=20℃与9=100%两线的交点M代表贴近湿温泡的饱和空气薄层 图1-4中,tM=lm 的状态,而h hM与tN=28℃两线的交点,就是室内空气的状态点N。查得N点的 其他参数为 hN=57 k/kg DA=13. 6 kcallkg DA,dn=11.2 g/kg DA, Lom. N=15.9 C, PM.N=176X 10 Pa=13.3mmHg,qN=47%。 已知空气的状态点,要确定空气的湿球温度;或已知空气的湿球温度与另一参数(不是焓) 要确定空气的状态点,初学者最易出错。从上面两例可见,若已知空气的状态点A,要确定 !灬,A,可从A点作等焓线,此等焓线与φ=100%线的交点所对应的温度就是tmA;反之,已知 tm,、和状态A的另一独立参数(例如tA),则可由t=t灬.A的等温线与p=100%饱和线的交点 作等焓线,此等焓线与1=tA的等温线交点就是空气的状态点A。 注意露点和湿球温度的轨迹线虽然都是=100%的饱和线,但露点是d线与饱和线交点 对应的温度;而湿球温度则是h线与饱和线交点对应的温度。 (二)表示空气状态变化的过程 设含有1kg千空气的湿空气因加入热流量φ和湿量D后,由状态1(h1、d1)变化到状态2 (h3、d3),在h-d图上对应此两状态的两点1和2的连线,就代表这一状态变化过程的方向。 这一方向可用线段1的斜率c来表示,如图1-5所示。 在平面直角坐标系xOy中直线斜率为。与此类似,在 h-d图中,直线的斜率可表示为分,对应的单位是kg。若将 e的单位改用Jkg时,则斜率应为∈=a×10=a,-a,x 由式(1-6知加入空气的热流量φ=(h2-h)qn;而加1-5表示空气状态变化过程 的湿量应等于含湿量的改变质量用kg作单位时,D=(d2-d1)qn×103。显然、φ与D之比 值恰好与直线12的斜率ε相等。因此,将过程线的斜率c称为热湿比,单位为kJ/kg,且 d d,-d 初态和终态都不相同的空气状态变化过程,只要起点与终点连线的斜率相同,或者说只要热 湿比ε相同,则变化过程的方向就相同,在h-d图上它们的变化过程线应彼此平行。例如,对 所有的等焓过程,△h=0,E=0,它们的过程线都与等焓线平行;对所有的等湿过程,△d=0,e= ±∞,它们的过程线都与等d线平行。为了便于确定过程线,有些h-d图如图1-2所示,在其 右下角处绘有热湿比辐射线(称ε线)。应用时,若已知某空气状态变化过程的热湿比ε(或从s 先算出),又已知初终两态中的任一态时,则可在h-4图上过已知的状态点,作该e值辐射 线的平行线,即为此状态变化过程的过程线。如果还已知初终两态中另一状态的某一参数,则代
表这一参数的等值线与过程线的交点就是另一状态的状态点。 应该注意,热湿比的单位用k/kg和用kl/kg时,同一热湿比的数值是不同的,因此,必须 根据所用单位来选用相应的热湿比辐射线。 h-d图上绘出的e辐射线取值问隔较大,常会遇到算出的c在图上找不到并且难以准确确 定ε线方向的情况,或者有些h-d图未绘出ε辐射线。这时,可采用假定法,过已知的状态点 自行作出相应的e线,说明如下: 空气由状态1变化到状态2如果ε值和状态2已知,并巳知状态1的某一参数,这时可假 定状态点3也位于此e线上(即由1→2和由2→3对应同一热湿比ε),则有 ×103 h3-h2=e×10x(d3-d2) 因为E值已知和h,、d2可在h-d图上查出,又状态点3可以是相应ε线上的任意一点,为方便 计,可再假定 d,-d2=1 d3=d2+1 则有 h:=h2+e×10 这样,就可由算出的h3、d3,在h-d图上定出状态点3。那么状态点2和3的连线就是与已知 的相应的过程线,状态点1也应位于此过程线上。因此,代表状态1已知参数的等值线与连线 23的交点就是状态点1了 例1-3图1-6中,已知某空调房间要求室内空气的状态为t=20℃,gN=50%。为保 持这一状态,通过空调器送风必须消去的余热φ=10000kJ/h;必须消去的余湿D=2kg/h。试 确定空调器的送风状态与送风量。取送风温度为12℃,大气压力B=1004.5×10Pa 解室内的余热和余湿是由室外环境和室内人员、设备等 e=5000 向室内散热散湿引起的,它们干扰了室内空气温度和相对湿度 的稳定。空调器通过向室内送入一定量(称送风量)和一定状 态(称送风状态)的空气,吸收掉室内的余热和余湿,就可使室 内温度和相对湿度稳定地保持要求的量值。这相当于空调器 送人室内的空气在吸收热流量φ和湿量D之后,由原来的送风 状态O变至室内要求的状态N。这-状态变化过程的热湿比"2 为 ∈b=2k/kg=5000/kg 图1-6例1-3 因为B=104.5×102Pa,可选用B=1013.25×102Pa的h-d图 图1-6中,由N=20℃和gN=50%,可定出状态N。过点N作=500k/kg的热湿比 辐射线的平行线,即是空气的状态变化过程线。送风状态点O应在此过程线上。已知送风温度 0=12℃,因此,=to=12℃的等温线与过N的c=5000的过程线的交点,就是所求的送风 状态点O由h-d图查得h=22kJ/kgDA,do=4g/kgDA,g=47.5%和hN=38.5k
kg da,d=7. 3 g/kg dA. 空调器送入含1kg干空气的湿空气,由状态O变至状态N,可吸收的热量为hN-ho,或可 吸收的湿量为dN-do。因此,要求每小时吸收余热更或余湿D所需送入的湿空气中应含的干 空气量为 10000 h-h38.5-22kg/h=606kg/h 或 9n dN-dnxl0*7.3-4 kg/h=606 kg/h 相应的湿空气量为 qn=(l+do×10-3)qn=1.004qn=608kg/h 可见,q。与q相差很少。为简化运算,工程上就取qn为要求的送风量,今后类似的计算 不再说明。此外,由于查图时的读数误差,用焓差和含湿量差计算的结果可能不完全相同,当结 果相差较大时,应重新检查读数是否正确。 此题的e线也可用假定法自行作出。假定M点位于e=5000kJ/kg的热湿比线上,设d d+1=7.3+1g/kgDA=8.3g/kgDA,则hM=hN+c×10-3(dM-dN)=38.5+5×1k kgDA=43.5kJ/kgDA。由算得的dM和hM可在h-d图上确定状态点M。连结NM的直线 就是c=5000k/kg的热湿比线。 (三)求空气的混合状态 空调系统通常采用新风(室外新鲜空气)和室内回风(室内循环空气)混合,再经空调器处理 后送风。设计计算或选择设备时,都需确定空气的混合状态。 在图1-7中设新风状态点为W新风的焓和含湿量为hw、dw,新风量为qm;回风状态点 为N,回风的焓和含湿量为hN、dN,回风量为qn;混合后的状态点为C混合后空气的焓和含湿 量为hde,混合后的空气量为qn,显然q。=qm+qm 根据混合前后空气的能量守恒(称为热平衡),应有 hN=o (1-8) 根据混合前后水蒸气的质量守恒(称为湿平衡),应有 100% C 由式(1-8)和(1-9)可推导出 hn-hr d-de 9, he.-hu de-d (1-10a) 图1-7求空气的混合状态 hn-hc hc-h (1-10b) 由式(1-106)可见,空气由状态N变至状态C,或由状态W变至状态C,两过程的热湿比相 同。因此,NCW三状态点必在同一过程线上。这就是说,混合空气的状态点C,必在混合前两 种空气的状态点的连线上。 等焓线是平行线,等d线也是平行线。根据平行线分割其间两直线的对应线段成比例这
几何原理并结合式(1-10)有 hN-he dN-dc nc 9m CW 由合比定理,式(1-11a)可变换为 或 WC (1-11b) 由式(1-11)进一步可知,混合状态点C将混合前两状态点的连续分割成的两段的长度,和 参与混合的两种气体量的大小成反比。 在图1-7中若qm=5qm,则NC=CW;或者NC=NW。于是,可在h-d图上将 线段NW分成6等份。由于N状态空气量是W状态空气量的5倍,因而混合状态点C靠近N 点NC只占1等份,而CW占5等份。 若两种空气量之比不是整数,按比例确定混合状态点C的位置不易准确时,可由式(1-8) 先计算hc,即 h N+qm.h h 算出hc,则h=hc的等焓线与参与混合的两种气体状态点的连线的交点,就是混合状态点C 这种方法更为简便和准确。 空调工程中的风量常采用体积流量q(m3/h)。在空调温度范围内,空气密度随温度的变化 很小,因此,空气体积流量之比可认为与它们的质量流量之比相等。在体积流量与质量流量的换 算中,一般取空气的平均密度P=12kg/m3进行计算。 例1-4已知一台柜式空调机送风量为6000m3/h,回风量为5000m3/h,回风状态为lN 24℃,gN=60%;新风状态为tw=33.5℃,tm,w=277℃。新风与回风先混合再经空调机处 理后送风。设B=100523×102Pa,求空调机的进风参数hc、e和Ic 解空调机处理的是新、回风的混合空气,所以空调机的进风状态就是新、回风的混合状态 C。由题设B=100523×102Pa知,可选用B=1013.2502Pa的h-d图计算。 从已知的b9x和tw、t-w可在h-d图上确定NW两状态点,并查得hN=52.5k kgDA和hw=88.7kJ/kgDA。 送风量等于回风和新风量之和即qv+qx=6000m3/h,又qv=5000m3/h。所以 CW5000 9v 9v 9.+g. NW 6000 6 将NW分为6等份,C点位于距W点5等份之处,如图1-7所示。 或由式(1-8)有 qwhv5h+h,5×52.5+8 k/kg DA = 58.5 k/kg Da