1、第 十二 章 濕空氣,濕空氣是什么意思？,含有“水蒸氣”的空氣，稱為“濕空氣” 完全不含水蒸氣的空氣，稱為“干空氣”,（是否真實存在？沙漠）,一般情況，大氣中水蒸氣的含量小、變化小，可以近似看作為“干空氣”。,第一節(jié) 概 述,濕空氣 濕空氣是干空氣與水蒸氣的混合物。濕空氣中水蒸氣往往處于過熱狀態(tài)。,此時，濕空氣中的水蒸氣含量的多少就具有特殊意義了。,與濕空氣有關(guān)的常見工業(yè)過程 空氣溫度與濕度調(diào)節(jié)過程、物體的干燥過程、冷卻水塔中的水冷卻過程等。,分析濕空氣時的假定： 可將氣相混合物視為理想氣體混合物； 當(dāng)蒸汽凝結(jié)成液相或固相時，液相或固相中不包含溶解的空氣； 空氣的存在不影響蒸汽與其凝聚相之間的

2、相平衡。,未飽和空氣，飽和空氣,未飽和空氣，指所含的水蒸氣處于過熱狀態(tài)；飽和空氣則指其中水蒸氣處于飽和。,由理想氣體分壓力定律,1801，道爾頓定律,濕空氣總壓力,干空氣分壓力,水蒸氣分壓力,如果是環(huán)境大氣，則為大氣壓pb,下標(biāo)約定： a干空氣的參數(shù) v水蒸氣的參數(shù) s飽和水蒸氣參數(shù) 無下標(biāo)含濕空氣（即濕空氣）參數(shù),第二節(jié) 濕空氣及其狀態(tài)參數(shù),一、絕對濕度，飽和空氣 絕對濕度： 單位容積(1m3) 濕空氣中包含的水蒸氣質(zhì)量(kg)，亦即水蒸氣的密度,在一定溫度下： 濕空氣中水蒸氣的分壓力愈大，其絕對濕度愈大； 濕空氣中水蒸氣的分壓力不可能超過該溫度下水蒸氣的飽和壓力,水蒸氣達到飽和時，濕空氣具

3、有該溫度下的最大絕對濕度，這時的空氣稱為飽和空氣。,濕空氣未達到飽和時，其中水蒸氣的分壓力總小于飽和壓力，水蒸氣處于過熱狀態(tài)，這時濕空氣為未飽和空氣。,水蒸氣的分壓力,水蒸氣飽和壓力,二、相對濕度 濕空氣的絕對濕度與同溫度下飽和空氣的分壓力之比稱為相對濕度,或表示為, 的變化范圍為 01（0%100%，對于飽和空氣，其相對濕度為1或100%）,相對濕度 愈小，表明什么？,相對濕度 愈小，表示空氣中水蒸氣離飽和狀態(tài)越遠，即越干燥，此時空氣吸收水分的能力越強；反之空氣愈潮濕，吸濕能力越弱。,根據(jù)水蒸氣的理想氣體狀態(tài)方程：,和濕空氣中水蒸氣組元的狀態(tài)方程：,以及理想氣體摩爾成分xv與分壓力pv的關(guān)系

4、，相對濕度可以表示為：,三、飽和蒸汽壓、露點、絕熱飽和溫度 未飽和濕空氣達到飽和有三種典型的途徑：,1、溫度不變的情況下，水分向空氣中蒸發(fā)，蒸汽的分壓力增加，可以達到飽和空氣狀態(tài)，如圖中定溫過程AC。達到飽和時，蒸汽分壓力就是對應(yīng)此空氣溫度的飽和蒸汽壓力ps。,等溫,2、保持濕空氣中蒸汽分壓力不變，降低濕空氣溫度，也可以達到飽和，如圖AB。B點的溫度為對應(yīng)于pv的飽和溫度，稱為露點溫度（簡稱露點），用td 表示。,生活中的實例比比皆是,等壓,3、在絕熱條件下向濕空氣加入水分，盡其蒸發(fā)，也可使空氣達到飽和，如圖AG。G點為絕熱飽和狀態(tài)，相應(yīng)的溫度為絕熱飽和溫度，用Tw 表示。,絕熱,四、濕空氣的

5、含濕量d,定義：1kg干空氣所攜帶的水蒸氣質(zhì)量，稱“含濕量”,干空氣的摩爾質(zhì)量=28.97103kg/mol,水蒸氣的摩爾質(zhì)量=18.016103kg/mol,由分壓力定律可知：理想氣體混合物中各組元的摩爾數(shù)之比，等于其分壓力之比,四、濕空氣的含濕量d,定義：1kg干空氣所攜帶的水蒸氣質(zhì)量，稱“含濕量”,干空氣的摩爾質(zhì)量=28.97103kg/mol,水蒸氣的摩爾質(zhì)量=18.016103kg/mol,由分壓力定律可知：理想氣體混合物中各組元的摩爾數(shù)之比，等于其分壓力之比,五、濕空氣的焓 考慮到濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量常變，而干空氣的質(zhì)量相對穩(wěn)定，所以濕空氣的比焓是也相對于單位質(zhì)量干空氣而言的：,經(jīng)

6、驗公式：,第三節(jié) 相對濕度測定,？,如果濕空氣未飽和，則濕紗布中的水分吸熱、汽化，向空氣擴散，同時空氣也向濕紗布傳熱，達到熱平衡。 濕空氣的含濕量d越小，汽化越快，吸熱越多，濕球溫度越低，干濕球溫度計的溫差越大。,測量濕空氣真實溫度,在溫度計讀出干/濕球溫度計的溫差后，就可由表格查到對應(yīng)的相對濕度值。,第四節(jié) 濕空氣的焓-濕圖,一、濕空氣的焓-濕圖（h-d圖） h-d 圖由下列五種線群組成： 100% 飽和空氣曲線把 h-d 圖分成兩部分，曲線以上為未飽和濕空氣，曲線以下無實際意義。,濕空氣,1、等d 線是一組平行于縱坐標(biāo)的直線群。 2、 等焓線（等 h 線） 等 h 線是一組與橫坐標(biāo)軸成13

7、5的直線群。 等 h 線亦可看成為定濕球溫度線（tw）,濕空氣,3、等溫線（等 t 線） 可見在 h-d 圖上，定t 線的斜率為正，且隨t 增大斜率增大。,濕空氣,4、等相對濕度線（等 ） 定 線是一組向上凸的曲線群。 露點td 是濕空氣冷卻到100%時的溫度。因此含濕量 d 相同，狀態(tài)不同的濕空氣具有相同的露點。,濕空氣,5、水蒸氣分壓力線,濕空氣,二、 h-d 圖的應(yīng)用 根據(jù)2個獨立的濕空氣參數(shù)，可在圖上確定其它剩余的濕空氣參數(shù)：,第五節(jié) 濕空氣過程及其應(yīng)用,一、 等濕度加熱（或冷卻）過程,加熱：12,冷卻：12（ttd）,特征：,冷卻至凝結(jié)，t=td（與100%線相交），出現(xiàn)水滴,二、絕

8、熱加濕過程,噴水加濕12,絕熱加濕，增加含濕量，水分蒸發(fā)。因與外界絕熱，只能由自身熱量供給，故溫度降低。,小而不計,小而不計,二、絕熱加濕過程,噴水加濕12,絕熱加濕，增加含濕量，水分蒸發(fā)。因與外界絕熱，只能由自身熱量供給，故溫度降低。,二、絕熱加濕過程,噴蒸汽加濕12,噴蒸汽,噴水蒸氣加濕，濕空氣的焓、含濕量、相對濕度均增加。,三、冷卻去濕過程,濕空氣被冷卻到露點溫度，空氣為飽和狀態(tài)，繼續(xù)冷卻時將有水蒸氣凝結(jié)析出，達到對濕空氣除濕的目的，如圖1-A-2,四、絕熱混合過程,終態(tài)3在初態(tài)1與2的連線上,五、 烘干過程,未飽和空氣流經(jīng)濕物料，吸收其水分；為提高吸濕能力，需先加熱濕空氣。（加熱+吸濕

9、），圖書例,六、 冷卻塔,圖書例,利用蒸發(fā)冷卻，將熱水降溫，獲得工業(yè)用循環(huán)水。,溫度、濕度與大氣壓強 物理學(xué)告訴我們：“大氣壓的變化跟天氣有密切的關(guān)系一般地說，晴天的大氣壓比陰天高，冬天的大氣壓比夏天高”對這段敘述可歸結(jié)為溫度、濕度與大氣壓強的關(guān)系問題 我們通常所稱的大氣，就是包圍在地球周圍的整個空氣層它除了含有氮氣、氧氣及二氧化碳等多種氣體外，還含有水汽和塵埃我們把含水汽很少（即濕度小）的空氣稱“干空氣”，而把含水汽較多（即濕度大）的空氣稱“濕空氣”不要以為“干”的東西一定比“濕”的東西輕其實，干空氣的分子量是28.966，而水汽的分子量是18.016，故干空氣分子要比水汽分子重在相同狀況下

10、，干空氣的密度也比水汽的密度大水汽的密度僅為干空氣密度的62左右,應(yīng)當(dāng)說，由于大氣處于地球周圍的一個開放空間，而不存在約束其運動范圍的具體疆界，這就使它跟處于密閉容器中的氣體不同對一個盛有空氣的密閉容器來說，只要容器中氣體未達到飽和狀態(tài)，那么，當(dāng)我們向容器中輸入水汽的時候，氣體的壓強必然會增加而大氣的情況則不然當(dāng)因自然因素或人為因素使某區(qū)域中的大氣濕度增大時，則該區(qū)域中的“濕空氣”分子（包括空氣分子和水汽分子）必然要向周圍地區(qū)擴散其結(jié)果將導(dǎo)致該區(qū)域大氣中的“干空氣”含量比周圍地區(qū)小，而水汽含量又比周圍地區(qū)大這猶如在大豆中摻入棉籽時其混合體密度要小于大豆密度一樣，所以該區(qū)域的濕空氣密度也就小于其

11、它地區(qū)的干空氣密度這樣，對該區(qū)域的一個單位底面積的氣柱而言，其重量也就小于其它干空氣地區(qū)同樣的氣柱這也就告訴我們，大氣壓隨空氣濕度的增大而減小就陰天與晴天而言，實際上也就是陰天的空氣濕度比晴天要大，因而陰天的大氣壓也就比晴天小 我們知道，氣體分子的“碰撞”是產(chǎn)生氣體壓強的根本原因因而對大氣壓隨空氣濕度而變化的問題，我們也可以由此作出解釋，根據(jù)氣體分子運動的基本理論，氣體分子的平均速率：,則氣體分子的平均動量（僅考慮其大?。?由此可見，平均質(zhì)量大的氣體分子，其平均動量也大（有的文獻中所言：“干空氣的平均速度也大于濕空氣”，是不正確的）而對相同狀況下的干空氣與濕空氣來說，由于干空氣中的氣體分子密度

12、及分子的平均質(zhì)量都比濕空氣要大，且干空氣分子的平均動量也比濕空氣大，因而濕度小的干空氣壓強也就比濕度大的濕空氣大,當(dāng)我們給盛有空氣的密閉容器加熱的時候，則其壓強當(dāng)然也會增大而對大氣來說情況就不同了當(dāng)某一區(qū)域的大氣溫度因某種因素而升高時，必將引起空氣體積的膨脹，空氣分子勢必要向周圍地區(qū)擴散溫度高，氣體分子固然會運動得快些，這將成為促進壓強增大的因素但另一方面，隨著溫度的升高，氣體分子便向周圍擴散，則該區(qū)域內(nèi)的氣體分子數(shù)就要減少，從而形成一個促使壓強減小的因素而實際的情況乃是上述兩種對立因素共同作用的結(jié)果至于這兩種因素中哪個起主要作用，我們不妨來看一看大陸及海洋上氣壓隨氣溫變化的實際情況我們說，夏

13、季大陸上氣溫比海洋上高，由于大陸上的空氣向海洋上擴散，而使大陸上的氣壓比海洋上低；冬季大陸氣溫比海洋上低，由于海洋上空氣要向大陸上擴散，又使大陸上氣壓比海洋上高而由此可見，在溫度變化和分子擴散兩個因素中，擴散起著主要的、決定性的作用應(yīng)當(dāng)指出，這里所說的擴散，是指空氣的橫向流動因為由空氣的縱向流動并不能改變豎直氣柱的重量（有的文獻把因溫度而產(chǎn)生的氣壓變化說成是空氣沉浮的結(jié)果，這是不妥的），因而也就不能改變大氣的壓強（對重力加速度g因高度變化而產(chǎn)生的影響完全可以忽略）,由于地球上的大氣總量是基本上恒定的當(dāng)一個地區(qū)的氣溫增加時，往往伴隨著另一個地區(qū)溫度的降低，這就為高溫處的空氣向低溫處擴散帶來了可能而擴散的結(jié)果常常是高溫處的氣壓比