為簡化計算,規定0℃時絕幹空氣和液態水的焓值為零,0℃時水的汽化潛熱為2490kJ/kg,則
I=(1.01+1.88H)t+2490H(7-9)
式中t——濕空氣的溫度,℃。
可見,濕空氣的焓隨空氣的溫度t、濕度H的增加而增大。
6.濕空氣的溫度
(1)幹球溫度用普通溫度計所測得的濕空氣的溫度稱為幹球溫度,用t表示。它是濕空氣的真實溫度。
(2)濕球溫度普通溫度計的感溫球用濕紗布包裹,紗布下端浸在水中,使紗布一直處於濕潤狀態,這種溫度計稱為濕球溫度計。將其置於流動的濕空氣中,穩定時所測得的溫度稱為濕空氣的濕球溫度,用tw表示。
濕球溫度實質上是濕空氣與紗布水之間的傳質和傳熱達到穩定時濕紗布中水分的溫度,並不代表空氣的真實溫度。空氣的濕球溫度是表明濕空氣狀態或性質的一個參數,取決於濕空氣的幹球溫度和濕度。對於一定幹球溫度的濕空氣,其相對濕度越低,濕球溫度值也越低。飽和濕空氣的濕球溫度tw與幹球溫度t相等,不飽和空氣的濕球溫度tw低於幹球溫度t。
由式(7-10)可知,總壓一定時,濕空氣的露點隻與其濕度有關。在確定露點溫度時,隻需將濕空氣的總壓p總和濕度H代入式(7-10),求得ps,然後通過飽和水蒸氣表查出對應的溫度,即為該濕空氣的露點td。
練習
若將濕空氣的溫度降至其露點以下,則濕空氣中的部分水蒸氣__________。
(4)絕熱飽和溫度在絕熱條件下,使濕空氣絕熱增濕達到飽和時的溫度稱為絕熱飽和溫度,用符號tas表示。
空氣絕熱飽和器。溫度為t,濕度為H的未飽和的濕空氣由器底進入,與塔頂循環噴淋水接觸,使部分水汽化進入空氣,濕空氣從器頂排出。由於飽和器是絕熱的,因此汽化水分所需的熱量隻能來自於空氣的顯熱,故空氣的溫度下降,同時濕度增加,但焓值基本不變。當空氣絕熱增濕達到飽和時,濕空氣的溫度不再變化,與循環水溫度相等,該溫度即為濕空氣的絕熱飽和溫度。
在上述過程中,濕空氣放出的顯熱又被汽化的水汽帶回,其焓值不變。因此,絕熱增濕過程是一個等焓過程。
絕熱飽和溫度tas和濕球溫度tw是兩個完全不同的概念,但是兩者都是濕空氣t和H的函數。特別是對於空氣-水係統,兩者在數值上近似相等,而濕球溫度比較容易測定。
從以上討論可知,表示濕空氣性質的四個溫度,即幹球溫度t、濕球溫度tw、絕熱飽和溫度tas和露點td之間,存在如下關係:對於不飽和的濕空氣,有t>tw=tas>td,而對飽和濕空氣,則有t=tw=tas=td。
濕空氣的狀態可以由任意兩個獨立的參數確定。例如幹球溫度和濕球溫度、幹球溫度和露點溫度、幹球溫度和相對濕度等。由於幹、濕球溫度易於測量,所以常用其確定濕空氣的狀態。濕空氣的狀態一旦確定,其各個性質均可通過計算或查圖得出,但是,濕空氣的某些性質如td-H、td-pw、tw-I等性質不是彼此獨立的,所以知道這三對性質中的任何一對,都不足以確定濕空氣的狀態。
【例7-2】已知濕空氣的總壓為101.325kPa,相對濕度為50%,幹球溫度為20℃。試求:(1)濕度;(2)水蒸氣分壓pw;(3)露點td;(4)焓I;(5)如將500kg/h幹空氣預熱至117℃,求所需熱量Q;(6)每小時送入預熱器的濕空氣體積V。
練習
不飽和的濕空氣,等濕冷卻達到飽和時的溫度為__________。
二、濕空氣的I-H圖
當總壓一定時,表明濕空氣性質的各項參數(t,p,φ,H,I,tw等),隻要規定其中任意兩個相互獨立的參數,濕空氣的狀態就被確定。工程上為方便起見,將各參數之間的關係在平麵坐標上繪製成濕度圖。目前,常用的濕度圖有濕度-溫度圖(H-t)和焓濕圖(I-H),本書隻介紹焓濕圖的構成和應用。