焓湿图

1.焓湿图的构成

湿空气的焓湿图是在一定的大气压下绘制的，而大气压不是一个定值，而是随着海拔高度的不同而不同，同时还随季节、气候的变化而略有变化，一般以北纬45°海平面的全年平均大气压作为标准大气压或物理大气压，其数值为Pa或mmHg。

不同的大气压下有不同的焓湿图，因此，在焓湿图中需要注明大气压（基准）。焓湿图中包括温度、相对湿度、含湿量、比焓、水蒸气分压力等参数，另外可以确定湿球温度和露点温度，还绘出了热湿比线（即角系数线）。

焓湿图中将湿空气的主要状态参数之间的关系用线图表示出来，图上的某个点不仅代表了湿空气的某一种状态，并具有确定的状态参数；图上的每一条线表示湿空气状态的变化过程。在某一大气压下，以比焓h为纵坐标、含湿量d为横坐标，取t=0和d=0的干空气状态点作为坐标原点，采用斜角坐标系统，两坐标夹角等于°（坐标夹角不影响湿空气状态参数之间的对应关系，只是改变了图形的形状和位置）。

焓湿图中有四种基本线条：等比焓线、等含湿量线、等温线和等相对湿度线。

（1）等温线

焓湿图中与水平线接近平行的是等温线，只有t=0℃的等温线才是平行线（此情况基于焓湿图中横坐标单位含湿量的刻度等于2.5倍纵坐标单位温度的刻度）。由h=1.01t＋(＋1.84t)d可知，当温度为常数时，h和d成线性关系，给定这两个值就可以确定一条等温线，给定不同的温度就得到了一系列的等温线。公式中1.01t为等温线在纵坐标上的截距，（＋1.84t）为等温线的斜率。由于t值不同，等温线的斜率也就不同，严格说等温线不是一组平行的直线。但因1.84t远小于，故等温线间近似看作平行。

（2）等相对湿度线

注：热湿比线可以根据比值，在焓湿图中的热湿比例尺上找到对应的值，平移到空气变化的初始状态点来作出。热湿比也可以利用“辅助点”法作图：即在焓湿图上首先找到初态点A，任取一个△d值，计算出△h=ε△d，然后在焓湿图中找到与初态点对应差值△h的等焓线以及与初态点对应差值△d的等含湿量线，这两条线的交点为B，连接AB两点，连线就是所求的热湿比线。

（5）大气压力变化对焓湿图的影响

湿空气中水蒸气分压力pq小于其饱和时水蒸气分压力pqb，所以湿空气中的水蒸气处于过热状态（未饱和空气），具有吸湿能力，即可以容纳更多的水蒸气，直至其水汽分压力在温度不变的情况下达到所对应的饱和水蒸气分压力为止，即达到%相对湿度。

当大气压发生变化时，焓湿图上各参数怎么变化呢？以大气压降低为例：

结合1）的描述，大气压降低焓湿图向右下移，温度和相对湿度不变的点含湿量增加（即向右平移），由于%相对湿度线也向右下移，所以露点温度基本是不变的！

由上分析，干球温度和相对湿度不变，大气压降低后，湿球温度降低、含湿量增加、露点温度基本不变。由露点温度和水蒸气分压力的经验式也可以看出露点温度不变，而比焓由式h=1.01t＋(＋1.84t)d可知，h是增加的。其他具体情况可参照下表确定：

卓旗表3.1-3常见情况下大气压降低，其他空气参数变化情况

固定参数

B

t

ts

tl

φ

h

d

t，d不变

降低

降低

降低

降低

不变

h，d不变

降低

不变

降低

降低

降低

t，φ不变

降低

降低

不变

升高

升高

d，φ不变

降低

降低

降低

降低

降低

焓湿图的应用

1.加热过程

通常使用空气加热器或电加热器对湿空气进行加热时，其含湿量没有发生变化，所以是等湿加热，也称为干式加热。空气经等湿加热后温度得到提高，获得热量（显热），空气状态变化为等湿、增焓、升温过程，其ε=∞。

2.冷却过程

利用冷水或其他冷媒通过表面式冷却器对湿空气进行冷却，根据冷却器表面的温度高低分为等湿冷却（干式冷却）和去湿冷却过程。

（1）当冷却器表面温度低于空气温度（干球）却又高于空气露点温度时，实现的是等湿冷却，其空气的状态变化为等湿、减焓、降温过程，其ε=﹣∞

（2）当冷却器表面温度低于空气露点温度时，空气中的水蒸气将凝结成水，从而实现空气的冷却干燥，其空气的状态变化为减湿、减焓、降温过程，ε＞0。值得注意的是，此过程空气先进行一定量的等湿冷却到入口空气的露点温度后，再进行去湿冷却。

3.等焓过程

（1）等焓去湿过程

利用固体吸湿剂干燥空气时，水蒸气被吸湿剂吸附，空气的含湿量降低，而水蒸气凝结时放出的汽化潜热使空气温度升高，空气的比焓值基本不变，只是略微带走了水的液体热4.19ts，其过程近似于等焓、去湿、升温过程，其ε=﹣4.19ts≈0。

（2）等焓加湿过程

当采用与被处理空气湿球温度相同的水对空气进行加湿时，水吸收空气的热量蒸发形成水蒸气进入空气，使空气在失去部分显热的同时，增加了含湿量和潜热，补偿了失去的显热量。此过程空气比焓基本不变，只是略微增加了水带入的液体热4.19ts，近似于等焓、加湿、降温过程，ε=4.19ts≈0。

4.等温加湿过程

空气状态沿焓湿图中的等温线变化，这是一种理想的空气状态变化过程。工程上，向空气中喷入低压饱和干蒸汽的加湿方法，空气状态变化近似是这一过程。向空气中喷入低压饱和干蒸汽后，比焓和含湿量增加，比焓的增量为加入的水蒸气的全热量，即△h=△d×(＋1.84tq)。式中△d为每kg干空气伴随的湿空气增加的含湿量（kg/kg干），tq为蒸汽的温度（℃）。此过程ε=+1.84tq。严格讲，干饱和蒸汽的温度总是高于空气温度的，所以蒸汽喷入后也同时将显热带给空气，从而使得加湿后的空气温度略有升高。如，当蒸汽的温度为℃时，ε=的过程线近似于等温线，该过程线与等温线之间形成的偏角约3~4°，所以工程设计和计算中均视为等温过程，即ε=+1.84t。

5.混合过程

两种不同状态的湿空气进行混合时，混合点将两种不同状态点连线进行分割，两段的长度之比与参与混合的两种空气的质量成反比，混合点更靠近质量大的空气状态一端，按式3.1-10计算，混合过程图示如图3.1-3。