(濕空氣焓濕圖及應(yīng)用)
摘要:空氣調(diào)節(jié)的主要研究對(duì)象是空氣,熟悉和了解空氣的物理性質(zhì),是研究和解決空氣調(diào)節(jié)中的各種問題的必要基礎(chǔ)。
第一節(jié)濕空氣的物理性質(zhì)
一、濕空氣的組成
濕空氣是指含有水蒸氣的空氣,完全不含水蒸氣的空氣稱為干空氣。干空氣是由氮、氧、氬、二氧化碳、氖、氦和其他一些微量氣體所組成的混合氣體。但因于空氣的組元和成分通常是一定的,可以當(dāng)作一種“單一氣體”。
濕空氣是干空氣和水蒸氣的混合物。濕空氣中水蒸氣的含量很少,它隨著氣候以及產(chǎn)生水蒸氣的來源情況變化而變化。由于水蒸氣量的變化,會(huì)直接影響到人體的舒適感、工業(yè)生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備維護(hù)。因此盡管水蒸氣的含量很少,它卻是影響空氣物理性質(zhì)的一個(gè)重要因素。
此外,在接近地面上空的濕空氣中,還含有塵埃、煙霧、微生物以及廢氣等固態(tài)和氣態(tài)污染物,它們對(duì)空氣品質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生直接的影響,其凈化處理方法在有關(guān)章節(jié)中介紹。
二、濕空氣的物理性質(zhì)和狀態(tài)參數(shù)
濕空氣的物理性質(zhì)不僅取決于它的組成成分,而且與它所處的狀態(tài)有關(guān)。濕空氣的狀態(tài)通常用壓力、溫度、相對(duì)濕度、含濕量及焓等參數(shù)表示。這些參數(shù)稱為濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。常用的狀態(tài)參數(shù)有:
(一)壓力
1.大氣壓力
地球表面單位面積上的空氣壓力稱為大氣壓力。大氣壓力通常用P或B表示,單位為帕(Pa)或千帕(kPa)。
大氣壓力不是一個(gè)定值,它隨著各地區(qū)海拔高度不同而存在差異,還隨季節(jié)、氣候的變化稍有變化。例如,南京市海拔高度8.9m,夏季大氣壓力為Pa,冬季大氣壓力為Pa;昆明市海拔高度1891.4m,夏季大氣壓力為Pa,冬季大氣壓力為Pa。
2.水蒸氣分壓力
濕空氣中,水蒸氣本身的壓力稱為水蒸氣分壓力。
在熱力學(xué)中,常溫常壓下的干空氣可認(rèn)為是理想氣體。而濕空氣中的水蒸氣由于處于過熱狀態(tài),而且數(shù)量很少,分壓力很低,比容較大,可近似地當(dāng)作理想氣體。根據(jù)道爾頓分壓力定,理想混合氣體總壓力等于各組成氣體分壓力之總和。對(duì)于濕空氣,則有:P=Pg+Pu
水蒸氣分壓力大小直接反映了水蒸氣含量的多少。在一定溫度下,空氣中的水蒸氣含量越多,空氣就越潮濕,水蒸氣分壓力越大。當(dāng)濕空氣中的水蒸氣含量達(dá)到最大限度時(shí),則稱濕空氣處于飽和狀態(tài),稱為飽和空氣;相應(yīng)的水蒸氣分壓力稱之為飽和水蒸氣分壓力,用Pab表示。
(二)溫度
空氣溫度是表示空氣冷熱程度的物理量。溫度的高低用溫標(biāo)來衡量。空調(diào)工程中,常采用絕對(duì)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)。絕對(duì)溫標(biāo),符號(hào)為了,單位為K;攝氏溫標(biāo),符號(hào)為t,單位為℃;這兩種溫標(biāo)間的關(guān)系為:
(三)密度
單位容積的空氣所具有的質(zhì)量稱為空氣的密度,用符號(hào)"表示,單位為kg/m^3。濕空氣的密度等于干空氣的密度pg與水蒸氣的密度pq之和,即:
從上式可見,濕空氣的密度隨水蒸氣分壓力的升高而降低,因此濕空氣比干空氣輕??諝鉁囟仍礁撸諝饷芏仍叫?,大氣壓力也越低,因此同一地區(qū)夏季比冬季氣壓低。
單位質(zhì)量的濕空氣所占有的容積稱為比容,用符號(hào)”表示,單位為m^3/kg。
(四)含濕量
在濕空氣中,與1kg干空氣同時(shí)并存的水蒸氣量稱為含濕量,用符號(hào)d表示,單位為kg/kg、或g/kg。計(jì)算公式為:
上面公式表明:當(dāng)大氣壓力B一定時(shí),水蒸氣分壓力只取決于含濕量,水蒸氣分壓力愈大,含濕量也愈大。當(dāng)含濕量d一定時(shí),水蒸氣分壓力將隨大氣壓力的增加而增加,隨大氣壓的減少而減少。