理论教育 湿空气的状态参数及处理中的注意事项

湿空气的状态参数及处理中的注意事项

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:空气的状态参数是一些为了说明空气状态变化的物理量,主要有温度、压力、湿度和焓等。大气层对地面所产生的压力称为大气压力。应当指出,只有空气的绝对压力才是其基本状态参数,一般情况下,凡未指明的工作压力均应理解为绝对压力。空气的比焓增加,表示空气得到热量;空气的比焓减少,表示空气失去热量。在空气处理过程中,需要考虑的是空气焓值的变化量,而不是空气在某一状态下的焓值。

湿空气的状态参数及处理中的注意事项

空气的状态参数是一些为了说明空气状态变化的物理量,主要有温度、压力、湿度和焓等。

1.温度

温度是描述空气冷热程度的物理量,它有三种标定方法:摄氏温标、华氏温标和绝对温标(又叫做热力学温标或开氏温标)。

摄氏温标用符号t表示,单位是℃,是瑞典天文学家摄尔修斯(A.Celsius)在1742年建立的。他原来把水的冰点定为100℃,沸点定为0℃,这很不合人们的习惯。他的同事斯特雷默(M.Stromer)建议倒过来,把水的冰点定为0℃,沸点定为100℃,这便是现在使用的摄氏温标。

华氏温标用符号tF表示,单位是℉,是从德国迁居荷兰的华伦海特(G.D.Fahrenheit)在1714年建立的。目前只有英美等国在工程界和日常生活中还保留华氏温标,除此之外较少有人使用了。华氏温标在我国为非法定计量单位。

绝对温标用符号T表示,单位是K。1954年国际计量大会决定:规定水的三相点的热力学温度为273.15K,这样一来,热力学温度就完全确定了,这样定出的热力学温度单位——开尔文(K)就是水的三相点的热力学温度的1/273.16。

三种温标间的换算关系如下:

Tt+273(K) tT-273.15(℃)

tF=9t/5+32(℉) t=5(tF-32)/9(℃)

因为水蒸气是均匀地混合在干空气中的,所以平常我们用温度计所测得的空气的温度既是干空气的温度又是水蒸气的温度。

2.压力

流体作用于单位面积上的垂直作用力叫做压强。在工程上,人们往往习惯于把压强称为压力。在空调工程中的压力均是指压强,用符号p表示。压力的国际单位是Pa(MPa)。

一般在空调工程中,常用的压力单位还有两种:工程大气压(非法定计量单位)和液柱高单位(非法定计量单位),即毫米汞柱(mmHg)或毫米水柱(mmH2O)。

大气层对地面所产生的压力称为大气压力。以纬度45°海平面上,空气温度为0℃时测得的平均压力1.013×105Pa(760mmHg)称为一个标准大气压或物理大气压。用符号atm表示,即1atm=1.013×105Pa。

一般在空气调节的参数计算上不用标准大气压,而用工程大气压计算,工程大气压用符号at表示。

1at=9.81×104Pa=104mmHg=10mmH2 O

工程大气压在实际空气调节的参数计算工作中常认为就是当地大气压值。

正如空气是由干空气和水蒸气两部分组成一样,空气的压力p也是由干空气分压力和水蒸气分压力两部分组成的,即

ppg+pc

式中 pg——干空气的分压力;

pc——水蒸气的分压力。

空气中水蒸气是由水蒸发而来的。在一定温度下,如果水蒸发得越多,空气中的水蒸气就越多,水蒸气的分压力也越大,所以水蒸气分压力是反映空气所含水蒸气量的一个指标,也是空调技术中经常用到的一个参数。

在空调系统中,空气的压力是用仪表测量的,但仪表显示的压力不是空气的绝对压力值,而是表压力,即空气的绝对压力与当地大气压力的差值。(www.daowen.com)

应当指出,只有空气的绝对压力才是其基本状态参数,一般情况下,凡未指明的工作压力均应理解为绝对压力。

3.湿度

空气湿度是指空气中所含水蒸气量的多少,有以下几种表示方法:

(1)绝对湿度

绝对湿度是指每立方米空气中含有水蒸气的质量,用符号γz表示,单位为kg/m3

如果在某一温度下,空气中水蒸气的含量达到了最大值,此时的绝对湿度称为饱和空气的绝对湿度,用γB表示。

(2)相对湿度

为了能准确说明空气的干湿程度,在空调中采用了相对湿度这个参数。它是空气的绝对湿度γz与同温度下饱和空气的绝对湿度γB的比值,用符号φ表示。相对湿度一般用百分比表示,写作

φγz/γB×100%

相对湿度φ表明了空气中水蒸气的含量接近于饱和状态的程度。显然,φ值越小,表明空气越干燥,吸收水分的能力越强;φ值越大,表明空气越潮湿,吸收水分的能力越弱。

相对湿度φ的取值范围在0~100%之间,如果φ=0,表示空气中不含水蒸气,属于干空气;如果φ=100%,表示空气中的水蒸气含量达到最大值,称为饱和空气。因此,只要知道φ值的大小,即可得知空气的干湿程度,从而判断是否对空气进行加湿或去湿处理。

(3)含湿量(又称比湿度)

含湿量是指1kg干空气所容纳的水蒸气的质量,用符号d表示,单位是g/kg(干空气)或kg/kg(干空气)。

在空气调节中,含湿量d是用来反映对空气进行加湿或去湿处理过程中水蒸气量的增减情况的。之所以用1kg干空气作为衡量标准,是因为对空气进行加湿或减湿处理时,干空气的质量是保持不变的,仅水蒸气含量发生变化,所以空调工程的调节参数计算中,常用含湿量的变化来表达对空气进行加湿和去湿的处理程度。

4.空气的比焓

空气的焓值是指空气含有的总热量,在空气调节的参数计算中,通常以干空气的单位质量为基准,即1kg干空气所含有的热量与1kg干空气中所含有水蒸气的热量之和,称为空气的比焓。空气的比焓(工程中常简称为焓)用符号h表示,单位是kJ/kg。

在空调工程中,参数比焓很有用处,我们可以根据一定质量空气在处理过程中比焓的变化,来判断空气是得到热量还是失去热量。空气的比焓增加,表示空气得到热量;空气的比焓减少,表示空气失去热量。利用这一原理,我们可以根据比焓的变化值(后面简称为焓值)来计算空气在处理前后得到或失去热量的多少。

在空气处理过程中,需要考虑的是空气焓值的变化量,而不是空气在某一状态下的焓值。所以,一般规定干空气的焓值以0为基准点(计算的起始点),即0℃时1kg干空气的焓值为0。

5.空气的密度和比体积

空气的密度是指每立方米空气中干空气的质量与水蒸气的质量之和,用符号ρ表示,单位是kg/m3

由于湿空气是干空气和水蒸气的混合气体,两者均匀混合并占有相同的容积,因此湿空气的密度等于干空气的密度与水蒸气的密度之和。

空气的比体积是指单位质量的空气所占有的体积,用符号v表示,单位是m3/kg。因密度与比体积互为倒数,所以ρv只能看作一个状态参数。

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