看懂並簡單應用空氣焓濕圖

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空氣焓濕圖表：

焓濕圖認識：

空氣焓濕圖相關參數術語：

1、溫度：

溫度定義：溫度表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度，常用單位℃。

① 幹球溫度：用普通溫度計測得的濕空氣的正常溫度。

②濕球溫度：暴露於空氣中而又不受太陽直接照射的濕球溫度表上所讀取的數值。

定壓絕熱條件下，空氣與水直接接觸達到穩定熱平衡時的空氣絕熱飽和溫度。

③露點溫度：是指空氣中在水汽含量和氣壓都不變的條件下冷卻到飽和時的溫度，形象地說，就是空氣中的水蒸氣凝結為露珠時候的溫度叫露點溫度(氣態液態)。

2、濕度：表示空氣中水汽含量的物理量。

①相對濕度RH：

空氣中水蒸汽分壓力與同溫度下飽和水蒸汽分壓力之比。

②絕對濕度：絕對濕度是單位體積的濕空氣中含有的水蒸氣的質量（kg/m3）。

③含濕量d：

它表示1千克干空氣所容納的水蒸氣的質量，單位是g/kg。干空氣。

含濕量、絕對濕度、相對濕度區別：

定義：

含濕量，1kg干空氣的濕空氣所含有的水蒸氣的質量。

絕對濕度，每立方米濕空氣所含有的水蒸氣質量。

相對濕度，水蒸氣分壓力與同飽和水蒸氣分壓力之比。

使用：

含濕量，經常使用，大多用於計算加濕量，單位g/kg 。絕對濕度，不經常使用，單位g/m3 。

相對濕度，經常使用，大多用於濕負荷計算，無單位。

3、焓（以i表示）：工質的熱力狀態參數之一，表示工質所含的全部熱能，等於該工質的內能加上其體積與絕對壓力的乘積。

焓的定義：1kg干空氣的焓和所容納的水蒸氣的焓值的總和稱為濕空氣的焓。

4、標準大氣壓：

在緯度45°的海平面上，當溫度為0℃時，760毫米高水銀柱產生的壓強叫做標準大氣壓。

760毫米高水銀柱產生的壓強為：

p水銀=ρ水銀gh =13.595×103千克／米3×9.80672牛／千克×0.76米 =1.01325×105帕。

這就是1個標準大氣壓的值。

焓濕圖如何使用：

1、根據狀態點溫度、相對濕度查找該點其餘狀態參數：

2、根據狀態點溫度、焓值查找該點其餘狀態參數：

焓濕圖的應用：

1.確定空氣狀態及查找參數

根據任意兩個獨立的空氣狀態參數，就可以在焓濕圖上找到相應的狀態點，並可判斷出空氣是處於什麼狀態，還可查找出其他的狀態參數。

【例1-2】已知某日氣象台預報的天氣溫度是30℃，相對濕度是60%。

1）在焓濕圖中標出相應狀態點。

2）查出該狀態空氣的其餘參數。

3）畫出過此狀態點的等濕球溫度線和等露點溫度線。

【解】

1)在焓濕圖上找到30℃等溫線與60%等相對濕度線的交點A。

2)由過A點的45°斜線查得其焓為71kJ/kg干，過A點的垂直線查得其含濕量為16.15g/kg干，水蒸氣分壓力為25.50×102Pa。

3)過A點作等濕球溫度線(其實就是等焓線並以虛線表示)，與飽和線相交於B點。

由於飽和線上的幹球溫度與濕球溫度相同，故B點的幹球溫度也就是B點的濕球溫度,也即A點的濕球溫度為23.9℃。

4)過A點作等露點溫度線(其實就是等含濕量線並以點劃線表示)，與飽和線相交於C點。

由於飽和線上的幹球溫度與露點溫度相同，故C點的幹球溫度也就是C點的露點溫度，也是A點的露點溫度，為21.8℃。

為了知道某房間內空氣的狀態，使用一個乾濕球溫度計進行實測，測得幹球溫度為30℃，濕球溫度為20℃。

求該房間內空氣的其他參數。

【解】

1)先在飽和線上找到幹球溫度為20℃的狀態點B，由於B點在飽和線上，此點的幹球溫度與濕球溫度相等，故B點的濕球溫度也為20℃。

已知干、濕球溫度求其他參數

2)過B點，作等濕球溫度線(近似以等焓線代替)，與30℃的等溫線相交於A點，此點就是房間內空氣的狀態點。由於A點在飽和線的上部區域，故房間空氣為未飽和空氣。

3)其餘參數的查找方法參見例1-2。

【例1-4】已知

大氣壓力pB=101325Pa，空氣初狀態A的溫度tA=20℃，相對濕度φA＝60%。

當空氣吸收Q=10000kJ/h的熱量和W=2kg/h的濕量後，空氣狀態發生變化，變化後的焓hB= 59kJ/kg干。求空氣終狀態B 。

【解】

(1)平行線法求終狀態B

1)在焓濕圖上根據tA=20℃，φA＝60％確定出空氣的初狀態點A。

2)求熱濕比值：

3)根據ε值在焓濕圖的標尺上找到ε＝5000kJ/kg的參照線，過A點作與ε＝5000kJ/kg平行的線。

4)過程線與hB=59kJ/kg乾的等焓線的交點B，就是所求的終點狀態B。

5)查焓濕圖得B點的空氣其他狀態參數為：

tB= 28℃；φB= 51%；dB= 12g/kg干。

(2)輔助點法求終狀態B

1)計算熱濕比：

2)因為ε還可以用Δh/Δd×10－3表示，故任取Δd＝4g/kg干，則由：ε＝Δh/Δd×10-3；得：

Δh =εΔd×10-3= 5000×4×10-3 kJ/kg干= 20 kJ/kg干

3)由於空氣狀態是在吸熱、吸濕後由A變到B，因此空氣的焓和含濕量均要增大，於是分別在初狀態點A的右邊作與其相差Δd＝4g/kg乾的等含濕量線和相差Δh ＝20kJ/kg乾的等焓線，設兩線的交點為B′，則AB′的連線就是ε＝5000kJ/kg的空氣狀態變化過程線。

4)過程線與h=59kJ/kg乾的等焓線的交點B就是所求的終點狀態點B。

2.表示空氣的狀態變化過程

空調的一個基本任務就是對空氣進行這樣和那樣的「加工」，例如將冬季的室外冷空氣加熱；將夏季的室外熱空氣冷卻；對空氣進行除濕或加濕等，這些對空氣的加工過程統稱為「熱濕處理」。

熱濕處理過程中空氣的狀態要發生變化，因為空氣的每個狀態在焓濕圖上都可以用一個點來表示，而連續的點就是線，因此空氣狀態變化的情況可以在焓濕圖上用線條表示出來。

(1)加熱過程

是等濕加熱過程或等含濕量加熱過程的簡稱。

特點 空氣的含濕量保持不變(dB=dA，即Δd＝0)，但溫度升高，焓增加(hB＞hA，即Δh＞0)。

在焓濕圖上用垂直向上的直線A－B表示。空氣狀態變化的熱濕比值為：

空氣通過電加熱器和熱水或蒸汽加熱器時所發生的狀態變化過程即為加熱過程。

加熱器的加熱量為：Q=qm(hB–hA) kw

式中：qm—空氣的質量流量，單位為kg/s。

(2)冷卻過程

凡是空氣在狀態變化過程中溫度要降低的過程統稱為冷卻過程，按冷卻過程是否有結露現象發生，冷卻過程又可分為乾冷過程和濕冷過程兩種。

1)乾冷過程

即等濕冷卻過程或稱等含濕量冷卻過程。

特點 空氣的含濕量保持不變(dc=dA，即Δd＝0)，但溫度降低(不低於露點溫度)，焓減小(hc＜hA，即Δh＜0)。

在焓濕圖上用垂直向下的直線A－C表示。

空氣狀態變化的熱濕比值為：

空氣通過製冷裝置的蒸發器或空調設備的表冷器、冷卻盤管時無結露現象發生，以及與溫度為tl的水進行熱濕交換時的狀態變化過程均為乾冷過程。

在乾冷過程中空氣放出的熱量也即處理空氣所需要的冷量為

Q= qm( hC-hA) kw

2)濕冷過程

又稱為減焓減濕過程。

特點 空氣的溫度要降低到其露點溫度以下，因此會有結露現象發生，這就意味著空氣的含濕量要減少(dc」＜dA，即Δd＜0)。

濕冷過程在焓濕圖上一般用直線A－C」表示。(空氣狀態的實際變化過程是先由A點到飽和線上的C」點，再保持飽和狀態由C」點減含濕量變化到C」點)。

由於濕冷過程不僅空氣的焓要減小(Δh＜0)，含濕量也要減少(Δd＜0),因此其熱濕比值為：

空氣通過製冷裝置的蒸發器或空調設備的表冷器、冷卻盤管時，有結露現象發生以及與溫度低於tl的水進行熱濕交換時的狀態變化過程均為濕冷過程。

濕冷過程是夏季空調中最常用的空氣熱濕處理過程。在此過程中，空氣放出的熱量也即處理空氣所需要的冷量(又稱為製冷量)為：Q=qm(hA–hC」) kW

濕冷過程凝結出的水蒸氣量為W = qm(dA-dC」)g/s。

3)等焓過程

凡是空氣在狀態變化過程中焓保持不變的過程統稱為等焓過程或絕熱過程。

按空氣在等焓變化過程中含濕量是增加還是減少，等焓過程又分為等焓加濕過程和等焓減濕過程兩種。

1)等焓加濕過程

特點：焓不變(Δh＝0)，含濕量增加(Δd＞0)。又稱為絕熱加濕過程。

在焓濕圖上用45°的直線A－D表示。

在等焓加濕過程中，空氣狀態變化的焓濕比值為：

當往空氣中噴霧(微小水滴)加濕時，工程上把此過程當作等焓加濕過程對待。同理，水在空氣中的自然蒸發，工程上也當作等焓加濕過程對待。

空氣經霧化式或自然蒸髮式加濕裝置處理，或與溫度為tS的水進行熱濕交換時的狀態變化過程均按等焓加濕過程對待。等焓加濕過程對空氣的加濕量為：

W=qm(dD–dA)g/s

2)等焓減濕過程

特點 空氣的焓不變(Δh＝0)，含濕量減少(Δd＜0)，

在焓濕圖上用45°直線A－E表示。

空氣狀態變化的焓濕比值為：

用固體吸濕劑(如硅膠)處理空氣時，工程上近似按等焓減濕過程對待。該過程從空氣中除去的濕量為：

W=qm(dE–dA)g/s

(4)等溫加濕過程

簡稱等溫過程；特點，空氣的溫度不變，含濕量增加，在焓濕圖上用接近水平的直線A-F表示。

工程上把對空氣進行噴蒸汽加濕處理的過程視為等溫加濕過程。

該過程的加熱量為Q=qm(hF－hA)kW

該過程的加濕量為W=qm(dF－dA)g/s

【例1-5】

考察一個等濕降溫過程，設空氣初狀態的幹球溫度為33℃，含濕量為14g/kg干。

查焓濕圖，求當空氣終狀態的幹球溫度分別為33℃、28℃、21℃和19.4℃時，相應的濕球溫度、露點溫度、相對濕度和焓。

【例1-6】

要使初狀態幹球溫度t=33℃,濕球溫度tS=23.3℃，流量=10000m3/h的空氣通過空氣處理裝置後，降溫到開始結露，問需要多少製冷量？

【解】分析，由於空氣降溫減焓放出的熱量，就是空氣處理裝置需要吸收的熱量，也即所要求的製冷量，因此本題實質上是求空氣經處理裝置處理前後的焓值變化引起的熱量變化。

1)根據已知條件查焓濕圖得：

初狀態h1＝69kJ/kg干，終狀態h2＝55kJ/kg干。

2)製冷量為：

在求解式中，忽略了空氣質量流量qV單位kg/s中的kg與焓h單位kJ/kg干中的kg干兩者的差別。且空氣的密度ρ取了一個「常數」 1.2kg/m3。

【例1-7】

如果例1－6中，經空氣處理裝置處理後空氣終狀態的幹球溫度為19.4℃，濕球溫度為14.3℃。

求終狀態空氣的露點溫度、含濕量、焓和相對濕度，並計算處理空氣所需要的製冷量和從空氣中凝結出來的水蒸氣量(kg/h)。

【解】

1)根據題給幹球溫度和濕球溫度條件查焓濕圖，可得終狀態空氣的其他參數：

露點溫度——11℃；含濕量——8.2g/kg干；

焓——40kJ/kg干；相對濕度——60%。

2)處理空氣所需製冷量為：

3)查焓濕圖得初狀態空氣的含濕量為14g/kg干，則空氣在從初狀態變到終狀態的過程中凝結出來的水蒸氣量為：

例1-7與例1-6的比較：

同樣是把空氣從33℃冷卻降溫到19.4℃，兩者需要的能量卻相差一倍，原因在於例1－7的空氣處理過程中，有大量的水蒸氣從空氣中凝結出來，需要額外消耗大量的冷量來「吸收」水蒸氣凝結時所放出的凝結潛熱。

由此可見，在進行空氣處理時，使空氣降溫去濕所消耗的冷量要比僅使空氣降溫需要的冷量大得多。

3.確定兩種不同狀態空氣混和後的狀態點

假設將A、B兩種狀態的空氣進行混合，混合後的狀態為C，則根據能量守恆定律和質量守恆定律，混合前後空氣的能量不變，水蒸氣的含量也不變，於是有：

由式(1－11)和(1-12)可分別導出混合後的空氣狀態參數：

混合後的空氣狀態點C就在A、B兩個狀態點的連線上，且分別與B、A兩點間的距離(長度)與參與混合的兩種空氣的質量成反比。

如果根據式(1-15)計算出混合點C在過飽和區(下圖：混合點在過飽和區的圖示)，則說明在混合過程中，必定會有多餘的水蒸氣凝結出來。

當空調風口送冷風時，有時在風口附近會出現「霧氣」，就是這種情況的實際表現。

在這種情況下，可以證明，混合後的終狀態點D不在過飽和區，而近似在過C點的等焓線與飽和線的交點上。

【例1-8】

夏季，某空調系統的空氣處理裝置欲對新風和迴風混合後的空氣進行處理，已知

新風量qMW=200kg/h，新風狀態參數tW=32.8℃，φW=45%

迴風量qMN=2200kg/h，迴風狀態參數tN=19℃，φN=60%

求新風、迴風混合後的空氣焓、含濕量和溫度。

【解】

1)根據題給條件查焓濕圖，可得

新風的hW=69kJ/kg干 ，dW=14g/kg干。

迴風的hN=40kJ/kg干 ，dN= 8.2g/kg干。

2)根據式(1-13)和(1-14)，可計算出混合後的空氣狀態參數：

3)根據hC和dC查焓濕圖可得混合後空氣的溫度tC= 20.3℃。

空氣處理機組中各功能在焓濕圖中的體現：

如何查詢參數：

通過焓濕圖，可以確定濕空氣的狀態參數點，而且可以非常直觀地表示出濕空氣的狀態變化過程，這樣便於分析計算濕空氣的處理過程。

舉例：

試標出27，60%在焓濕圖上的點，並查詢其他參數。

空氣處理機組中各功能在焓濕圖中的體現：

工程實例(夏季工況）：

一次迴風系統中計算送風量：

通過焓濕圖，焓濕圖可以幫助工程、設備設計人員、清楚準確的描述空氣處理過程，標定送風溫度、計算送風量、計算焓差、計算冷量、加濕量，驗算設計的準確性。舉例如下：

例：某機房總餘熱Q=3314W，總余濕W=0.264g/s，要求室內參數維持在tN=22±1℃ ，φN=55，±5%；求送風狀態和送風量。

（1）求熱濕比ξ=Q/W=3314/0.265=12600；

（2）在I-d圖上，標定房間迴風溫度點N，畫熱濕比線，取送風溫差8 ℃，就可以得到送風溫度點O，送風露點L。I-d圖如下：

送風量：G=Q/（IN-I0）=3314/（46-36）=0.33kg/s=1426CMH；

表冷器冷量：=G×（IN-IL）加熱量=G×（IO- IL）。

一次迴風系統中計算送風量：

以上的例子是通過溫差法計算送風量，但在潔凈室的設計時一般是採用保證換氣次數的條件下，先得出風量再推算焓差，最後得出送風溫度點。

以上只是焓濕圖應用的一點，在二次迴風系統，全新風空調系統都可以應用，基本上所有的空氣處理過程都可以通過焓濕表現出來。

本文取材於互聯網不同課件，暖通南社整理。