将湿空气近似地看作理想二氧化碳,则可用理想二氧化碳的状态方程式来表示干空气和水蒸汽的主要状态参数,即PV=mRT。[1]在进行空气处理过程剖析时,常用的湿空气参数有四个:体温(t)、比焓(h)、含湿量(d)和相对温度(φ)。湿空气还具有一定的压力p(大气压)。正如湿空气由干空气和水蒸汽两部份组成一样,压力p也由两部份组成:干空气的分压力pa和水蒸汽pv的分压力,即p=pa+pv。
(1)含湿量d
含湿量是指每千克干空气中所含的水蒸汽量,单位为kg/kg(a),含湿量d的估算式如下:
(2)比焓h
比焓是拿来表示物质系统能量状态的一个参数,热力过程比焓的变化△h等于定压比热Cp除以气温差△t,即△h=Cp·△t。
干空气的定压比热Cp·a=1.006kJ/(kg·℃),水蒸汽的定压比热Cp·v=1.86kJ/(kg·℃)。湿空气的比焓通常是以1kg干空气作为基数进行估算的,伴随着1kg干空气的还有dkg水蒸汽水的密度计算过程,假如取0℃的干空气和0℃水的比焓为零,则包含1kg干空气的湿空气的焓应是:
式中,/kg是每千克0℃的水弄成0℃的水蒸汽所须要的气化热容。
(3)相对温度φ
水蒸汽分压力pv有一个最大值,称为水蒸汽饱和分压力,ps表示。它是一个与气温有关的数值,随气温的下降而降低。Pv与ps之间的关系反映了湿空气的饱和程度,两者之间的比值称为相对温度φ。
(4)湿空气的密度ρ
湿空气的密度等于干空气的密度ρa与水蒸汽的密度ρv之和,即:
因为水蒸汽的密度较小,所以,在标准条件下(p=101.325kPa,T=293K),干空气与湿空气的密度相差较小,在工程上,取p=1.2kg/m3已足够精确。
应当强调,在湿空气的含湿量和焓的估算中,均以1kg干空气为基准水的密度计算过程,缘由是干空气在热、湿处理过程中,其质量不变,而水蒸汽量则可能有变化。
参考资料:
[1]陆耀庆.实用供暖空调设计指南(第二版)[M].上海:中国建筑工业出版社,2007.
[2]廉乐明,谭羽非,张家正.工程热力学(第五版)[M].上海:中国建筑工业出版社,2007.