✎ 湿空气的i-d图及应用

<pre class="code">在空调工程中，为了简化计算，利用前面介绍的一些公式制成图表，即焓湿图（i-d图）。应用此图能比较全面而简明地反映出空气的状态参数及其变化过程。
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<pre class="code">1.i-d图的结构

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i-d图主要由i，d，t，φ四组定值线组成。我国现在使用的是以焓和含湿量为坐标轴的焓湿图。纵坐标为焓i，横坐标为含湿量的，为使图面开阔，线条清晰，两坐标轴之间的夹角为135°。图5-1就是湿空气的i-d图，i-d原本应一系列等焊线与d轴平行，一系列等含湿量线与i轴平行，实用中为避免图面过长，常用一水平线代替实际的d轴，且标在图面的顶部。

其中等温线是根据公式d=622Pc/(PB-Pc)绘制而成的。此公式可变换为Pc=(PB*d)/(622+d)换句话说，在一定的大气压力PB下，空气的水蒸气分压力Pc是空气含湿量的单值函数。因此用代用d轴的上方设一水平水蒸气分压力线同d值线对应。

在i-d图上，一系列由左向右升高，相互近似平行的直线为等温线，即t=常数，而且等温线中温度等于零的线，通过坐标原点O；另有一簇自左向右上方分散的曲线则为等相对湿度线，即φ=常数。因φ=0%时d=0，故d=0的等含湿量线（纵坐标），则为φ=0%的等相对湿度线。而把各等温线的最终点，即空气相对湿度都是φ=100%的各点连接起来，则得到一条φ=100%的曲线，称为饱和湿度线。该线把i-d图分成两个部分。饱和湿度线以上代表的空气都处于未饱和状态，即未饱和空气；而位于饱湿度线以下所代表的而空气都是过饱和状态。过饱和状态的空气是不稳定的，它往往出现凝露现象，形成水雾。在i-d图上，这一部分区域又称为水雾区。

总结：i-d图是在某一大气压力下绘制的，大气压不同则i-d图不同。在空调工程中多采用此图所示的标准大气压（P=101325Pa）下绘制的i-d图，其误差在空调工程中还是允许的。

<pre class="code">2.i-d图的应用

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<pre class="code">○1确定空气的状态参数：

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在给定的大气压力下，根据已知的湿空气两个独立参数（t，φ，d或Pc，i中的任意两个），便可以在i-d图上确定该空气状态点，并通过该点的物理参数线查找出其他状态参数。

<pre class="code">○2确定空气的湿球温度：

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通常温度计只能测出空气的温度，即干球温度，但确定空气状态需要两个独立参数，因此又增加一个湿球温度的测量。通过干，湿球温度可以计算出其相对湿度和其他参数值。测量工具最普遍的还是干湿球温度计。
 原理：从水蒸发的原理可知，湿球温度计温包上湿纱布表面存在一层饱和空气层，其温度即纱布含水的温度tc，如果水温tc大于空气温度，而且空气的φ&lt;100%时，纱布中水分就会向空气中蒸发汽化，蒸发时吸取水本身的热量作为蒸发时的汽化潜热，而使水温下降。当纱布水温度降得比空气温度低时，空气便传热给水，直到空气传给水的显热量正好等于纱布水蒸气的汽化潜热时，纱布的水温便稳定下来，这个温度值称为空气的湿球温度tc。
 方法：在知道空气的状态点后便可沿着过该点的等焓线找到与φ=100%的交点，交点所对应的温度就是该状态空气的湿球温度tc，即所谓的“等焓查湿”。

<pre class="code">○3确定空气的露点温度：

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在一定大气压力下，爆出水蒸气分压力不变（即含湿量不变），把未饱和的湿空气降温冷却，当其温度下降到该空气成分为饱和状态时，若再降温，空气中的一部分水蒸气会凝结成液体的露珠而从空气中分离出来，这种现象就是常说的“结露。能使空气开始结露的临界温度称为该空气的露点温度，以t1表示。（空气的露点温度在i-d图上可以很方便的查找出来。）

<pre class="code">○4确定两种不同状态空气的混合点：

如果一种空气的质量为m1，状态参数为i1，d1，另一种空气质量为m2，状态参数为i2，d2。则根据质量和能量守恒原理。设混合后空气的状态为im，dm，则：m=m1+m2
      m*i1=（m1+m2）*im=m1*i1+m2*i2
      m*dm=（m1+m2）*dm=m1*d1+m2*d2
      将上述各式整理后可得下面关系式
       (i1-im)/(im-i2)=(d1-dm)/(dm-d2)=m2/m1=1M/M2
       (i1-i2)/(d1-d2)=(i1-im)/(d1-dm)=(im-i2)/(dm-d2)
○5求作热湿比（角度）线

空调房间吸热，放热，去湿或加湿的空气状态变化线，在i-d图上式一条带有角度的直线过程线，因此热湿比线代表了空气变化的方向。
设空调房间空气初状态为A，经空调器的降温去除了房间的余热QkJ/h和余湿Wkg/h，使室内空气状态产生变化，变化的方向正是其热湿比。
        ε=Q/W=∆i/(∆d/1000)
在湿空气的i-d图上，把过比焓为O点（坐标的温度为0°C点）各主要热湿比线预先画好。应用时，只要把比焓为O点与框外热湿比（例如=2000Kj/kg）线连结起来，再平行移动到空气原有的状态点上就可以了。如下图，
{{:图2.jpg?400|}}
{{:图3.jpg?400|}}

○6空气的冷却干燥过程（A1）

空气由状态A变化到状态点1，空气失去了一定的焓i=iA-i1，同时失去了一定的水分d=dA-d1。这是夏季空调常用的基本过程。
一般采用表面冷却器或喷低温水的方法，使表面冷却器的表面温度或喷水的温度达到或低于空气的露点温度，空气中的水蒸气便会在表冷器的表面或喷水的水珠上凝结而被析出，这一过程称为冷却干燥过程。

○7空气的等温降湿过程(A2)

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这一过程特点是空气只失去了一定的显热，而空气中的水蒸气并没增加也不减少。用表冷器或喷低温水的方法处理，是表冷器表面温度或喷水的水温低于空气温度但又没达到空气露点温度，便可以实现等湿降温过程。

<pre class="code">○8空气的等焓加湿过程。（A4）

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<pre class="code">这一过程空气的温度降低，同时又使空气中水蒸气量增加，但空气的焓值没变。常用在冬季，在喷水室对空气细喷纯净的自来水，使空气的含湿量增加，因为空气的温度降到湿球温度，则空气显热减少了，但空气中增加了水的汽化潜热，所以可以看作是等焓过程，也称为绝热加湿过程。

○9空气的等温加湿过程（A6）

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这一过程往往采用蒸汽加湿器（管）来给空气加湿。常采用低压蒸汽（即温度不高于100°C的蒸汽）喷射，使空气的含湿量增加，但空气的温度不变。这等温加湿过程常用在恒温恒湿机的出口处加湿，中央空调用在送风机前进行加湿。

<pre class="code">○10空气的升温加湿（A7）

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用蒸汽喷管向被处理的空气喷入过热水蒸气（t>100°C），使空气的温度和含湿同时增加，在冬季空调中往往用于对新风的预热和加湿。

<pre class="code">○11空气的等温升温过程（A8）

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利用各种加热器（热水加热器，电加热器，蒸汽加热器，煤气加热器等）对空气加热，使其温度升高，但在升温过程中空气的含湿量没有变化。在中央空调中，为了达到一定温度精度要求，利用二次加热器（或送风口加热器）对空气进行等湿加热升温的。目前市场在冬季销售的各种取暖器，往往不设置加湿器，也正是这个等湿升温过程，因此房内空气更觉得干燥，因此应考虑适当的加温措施，以保证身体健康和舒适。

<pre class="code">○12空气的等焓去湿过程（A9）

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用固体吸湿剂（如硅胶，分子筛，氯化钙等）吸收空气中的水蒸气而使空气干燥，其焓值可近似认为不变，即称为等焓去湿或绝热去湿。

<pre class="code">○13空气采用液体除湿过程

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A10过程是采用温度高于空气温度的盐水进行除湿的过程，空气温度升高但含湿量减少。
A11过程是采用温度等于空气温度的盐水进行除湿的过程，空气温度不变但含湿量减少。
A12过程是采用温度小于空气温度的盐水进行除湿的过程，空气温度减少且含湿量减少。

—空调工程与设备（上海交通大学出版社）

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