濕空氣的參數(shù)

　　濕空氣中包含的水蒸氣量和它所處的狀態(tài)是許多工業(yè)過(guò)程和濕空氣計(jì)算中通常關(guān)心的問(wèn)題。為此，除一般描述混合物的參數(shù)以外，還引入了一些新的描述濕空氣的參數(shù)和概念。在表示各種參數(shù)的符號(hào)中，腳標(biāo)“v”表示該參數(shù)屬于水蒸氣，“a”表示屬于干空氣，“s”表示是水蒸氣的飽和參數(shù)，不加腳標(biāo)的量表示屬于整個(gè)濕空氣。

　　絕對(duì)濕度pv及飽和空氣：濕空氣的絕對(duì)濕度是指單位體積的濕空氣中包含的水蒸氣質(zhì)量，它也就是水蒸氣的密度pv。pv確定于濕空氣溫度T及其中的水蒸氣分壓力pv。根據(jù)第一個(gè)假定，按照理想氣體狀態(tài)方程，有式中Rg,v是水蒸氣的氣體常數(shù)。從上式可見(jiàn)，在一定溫度下，濕空氣中水蒸氣的分壓力愈高，其絕對(duì)濕度愈大。但是，在一定溫度下水蒸氣的分壓力不可能超過(guò)其相應(yīng)的飽和壓力ps，因達(dá)到飽和壓力時(shí)，水蒸氣開(kāi)始凝結(jié)。因此，水蒸氣達(dá)到飽和時(shí)，濕空氣具有該溫度下最大的絕對(duì)濕度ps。這時(shí)的濕空氣稱(chēng)為飽和空氣。按有濕空氣在未達(dá)飽和時(shí)，其中水蒸氣的分壓力pv總是小于飽和壓力ps，水蒸氣處于過(guò)熱狀態(tài)。

　　相對(duì)濕度：空氣的潮濕程度對(duì)人體感覺(jué)和健康的影響，對(duì)設(shè)備的影響，以及對(duì)工業(yè)過(guò)程的影響，主要取決于空氣距離飽和的程度。因此，常用濕空氣的絕對(duì)濕度pv與同溫度下飽和空氣的絕對(duì)濕度ps的比值來(lái)衡量空氣的潮濕程度。這個(gè)比值稱(chēng)為相對(duì)濕度，用符號(hào)表示。按照及有相對(duì)濕度的數(shù)值在0～100%的范圍內(nèi)。相對(duì)濕度愈小，表示空氣中的水蒸氣距離飽和狀態(tài)愈遠(yuǎn)，空氣吸收水分的能力愈大，即愈干燥；相對(duì)濕度愈大，表示空氣中水蒸氣距離飽和狀態(tài)愈近，空氣吸收水分的能力愈小，即空氣愈潮濕。飽和空氣的相對(duì)濕度為100%，除非提高空氣的溫度，否則它不能再吸收水分。

　　飽和蒸汽壓ps和露點(diǎn)溫度Td：未飽和空氣中的水蒸氣處于過(guò)熱狀態(tài)，如圖7-1中的狀態(tài)1，而飽和空氣中的水蒸氣處于飽和蒸汽狀態(tài)，即處于圖中的上界線(xiàn)上。未飽和空氣達(dá)到飽和可以經(jīng)歷不同的途徑。在溫度不變的情況下，水分向空氣中蒸發(fā)，蒸汽的分壓力增加，可以達(dá)到飽和空氣狀態(tài)，如圖中定溫過(guò)程1-s所示。達(dá)到飽和時(shí)，蒸汽分壓力就是對(duì)應(yīng)于空氣溫度的飽和蒸汽壓力ps。另外，在保持濕空氣中蒸汽分壓力pv不變的情況下，降低濕空氣溫度，也可達(dá)到飽和空氣狀態(tài)，如圖中定壓過(guò)程1-d所示。這樣達(dá)到的飽和狀態(tài)d稱(chēng)為濕空氣的露點(diǎn)，露點(diǎn)所處的溫度是對(duì)應(yīng)于蒸汽分壓力pv的飽和溫度，稱(chēng)為濕空氣的露點(diǎn)溫度，用符號(hào)Td表示。

　　在絕熱的條件下向濕空氣加入水分，并盡其蒸發(fā)，也可使空氣達(dá)到飽和空氣狀態(tài)，如圖中1-w線(xiàn)所示。這樣達(dá)到的飽和狀態(tài)稱(chēng)為絕熱飽和狀態(tài)，相應(yīng)的溫度Tw稱(chēng)為絕熱飽和溫度。在絕熱飽和過(guò)程中，水分蒸發(fā)一方面使空氣中的蒸汽分壓力升高，另一方面蒸發(fā)時(shí)由空氣中吸熱而使?jié)窨諝獾臏囟冉档汀Ｋ?，絕熱飽和溫度Tw總是低于濕空氣溫度T，而高于露點(diǎn)溫度Td。

　　含濕量d：濕空氣中包含的水蒸氣質(zhì)量mv與干空氣質(zhì)量ma之比值稱(chēng)為含濕量，用符號(hào)d表示：

　　含濕量表示單位質(zhì)量的干空氣中所攜帶的水蒸氣質(zhì)量，其單位為kg/kg(A)或g/kg（A），其中kg(A)表示每千克干空氣。按照理想氣體狀態(tài)方程，有式中，水蒸氣的摩爾質(zhì)量Mv=18.016g/mol，干空氣的摩爾質(zhì)量Ma=28.97g/mol。因此考慮到濕空氣的總壓力，式可寫(xiě)成由上式可以看到：在總壓力p不變的情況下，一定的蒸汽分壓力對(duì)應(yīng)著一定含濕量。按式有，從而上式還可改寫(xiě)成濕空氣的焓：按照理想氣體混合物的性質(zhì)，濕空氣的焓為其中干空氣焓與水蒸氣焓的總和，即考慮到濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量經(jīng)常變化的，而干空氣的質(zhì)量是穩(wěn)定的，所以濕空氣的比焓h是相對(duì)于單位質(zhì)量的干空氣而言的，即濕空氣焓h的單位為kJ/kg(A)。

　　取0℃時(shí)干空氣的焓值為零，則干空氣的焓ha。可按下式計(jì)算：式中cp,a為干空氣的比定壓熱容。在低壓下，水蒸氣的焓hv接近于溫度的單值遞增函數(shù)，并可近似地用下式計(jì)算：式中：hc為一個(gè)常數(shù)；cp,V是相當(dāng)于水蒸氣比定壓熱容的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。