1.5　湿空气的热湿处理的几种典型过程在焓湿图上的表述

1.5.1　确定空气状态参数

【例1-1】　设大气压力为101325Pa，温度为30℃，相对湿度φ=60%，试分别用解析法和查h-d图法来确定湿空气各参数：露点温度、含湿量、水蒸气分压力、比焓和湿球温度。

解： 如图1-5所示，由t=30℃的定温度线和φ=60%的定相对湿度线在h-d图上找到交点1，即为湿空气的状态。由书后所附h-d图查得

h₁=71.7kJ/kg（干空气）

d₁=16.3g/kg（干空气）

过1点作定h线与φ=100%线相交于2点，查出。过1点作定d线与φ=100%线相交于3点，查出；再向下与p_v=f（d）线相交于4点，通过4点向右侧纵坐标读得。

【例1-2】　已知干湿球温度计的读数为t=30℃，t_s=15℃，大气压力p_b=0.1MPa，试在h-d图上确定湿空气的状态点。

解： 如图1-6所示，由t_s=15℃的定温线与φ=100%线相交得1点，过1点作定h线与t=30℃的定温线相交得2点，2点即为湿空气的状态点。

1.5.2　确定湿空气状态变化的过程

空气热湿处理基本过程及其状态变化可从焓湿图上反映出来，如图1-7所示。

（1）等湿加热（A→B）　使用以热水、蒸汽等作热媒的表面式换热器及某些电热设备，通过热表面对湿空气加热，则其温度升高、焓值增大而含湿量不变。这一过程又称“干加热”，其热湿比（即湿空气状态变化时其焓的变化Δh和含湿量的变化Δd的比值，它描绘了湿空气状态变化的方向）ε=Δh/0=+∞。

（2）等湿冷却（A→C）　使用以冷水或其他流体作冷媒的表面式冷却器（简称表冷器）冷却湿空气，当其冷表面温度等于或高于湿空气的露点温度时，空气温度降低、焓值减小而含湿量保持不变。这一过程又称“干冷却”，其热湿比ε=-Δh/0=-∞。

（3）等焓加湿（A→E）　使用喷水室以适量的水对湿空气进行循环喷淋，水滴及其表面饱和空气层的温度将稳定于被处理空气的湿球温度，空气温度降低、含湿量增加而焓值基本不变。此外，水分在空气中自然蒸发也可使空气产生同样的状态变化。这一过程又称“绝热加湿”，其热湿比ε=4.19t_w，近似于ε=0的等焓过程。

（4）等焓除湿（A→D）　使用固体吸湿装置来处理空气时，湿空气中部分水蒸气将在吸湿剂的微孔表面凝结，其含湿量降低，温度升高，而焓值基本不变。该过程也近似呈ε=0的等焓变化。

（5）等温加湿（A→F）　使用各种热源产生蒸汽（其焓值为h_q），通过喷管等设备使其与空气均匀掺混，可使空气含湿量和焓值增加而温度基本不变。该过程热湿比ε=h_q>0，且近似是等温变化。

（6）冷却干燥（A→G）　使用喷水室或表冷器冷却空气，当水滴或换热表面温度低于湿空气的露点温度时，空气将出现凝结、脱水，温度降低且焓值减小。这一冷却干燥过程热湿比ε=-Δh/-Δd>0，是空调技术中最为广泛应用的一种空气处理过程。

以上各种基本热湿处理过程中，前四种过程更具典型意义，它们的热湿比ε=±∞和ε=0两条线以任意一种湿空气状态A为原点将h-d图分为四个象限。在各象限内可能实现的湿空气状态变化过程统称为多变过程，它们各自相对于一定的处理设备，也各具特定的过程变化特征，详见表1-1。

使用液体吸湿装置来处理空气也是一种重要的技术手段，理论上它可实现各种多变过程，但从工程实用价值考虑，则限于对空气进行减湿处理。

图1-8所示的就是湿空气由状态A变化到状态B的过程线（假定空气的热、湿变化是同时、均匀发生的）。

由解析几何知道，在h-d图上，热湿比ε就是直线AB斜率，因为它表示了过程线AB的倾斜角度，故又称为“角系数”。所以，对于起始状态不同的空气，只要斜率相同，即ε值相同，其过程线必然相互平行。根据这一特点，一般在h-d图的右下角处作出一系列不同值的ε标尺线，如图1-9所示为用ε线确定空气终状态。具体应用时，只要过初始状态点作平行于ε等值线的直线，这一直线（假定由A→B的方向）就代表A状态的湿空气在一定的热湿作用下的变化方向。

【例1-3】　已知：B=101325Pa，湿空气的初态为t_A=25℃，φ_A=60%，当加入10000kJ/h的热量和2kg/h的湿量后，温度t_B=32℃，求湿空气的终状态。

解： 在B=101325Pa的h-d图上，由t_A=25℃、φ_A=60%找到空气状态A（图1-10）。

求热湿比

过A点作一条平行于ε=5000的直线，此线即为湿空气的变化过程线，此线与t=32℃等温线的交点即为湿空气的终状态B。由B点可查出φ_B=50%，d_B=14.8g/kg（干空气），h_B=71kJ/kg（干空气）。

本题可不用h-d图中的ε线标尺，而直接在h-d图上用作图法求得，由于Q=10000kJ/h和W=2kg/h，则有

过A点任选一段Δd（或Δh）线段长度，按5∶1的比例求出Δh（或Δd）的值，按h_A+Δh的等h线与d_A+Δd的等d线的交点B'与A点的连线即为ε=5000kJ/kg的空气状态变化过程线，如图1-10所示。AB'线与t_B=32℃的等温线的交点B就是所求空气终状态点，有时把B'点称为辅助点。

需要指出的是，附图1给出的h-d图是以标准大气压作出的。当某地的大气压与标准大气压有较大差别时，使用此图会产生较大的误差，此时简便易行的方法是利用标准大气压的h-d图加以修改。

1.5.3　确定湿空气的混合过程

【例1-4】　夏季时空调采用流量G₁=40kg/h、t₁=37℃、φ₁=50%的新风与G₂=160kg/h、t₂=20℃、φ₂=60%的回风混合，求其混合后的空气状态。

解1： 计算法求混合点3的h、d。

解2： 采用图算法。首先根据已知的t₁、φ₁及t₂、φ₂在湿空气h-d图上找到1、2点并连成线段1-2（图1-11），因为G₁/G₂=40/160=1/4，所以将线段1-2平分成5段，而距离2点取一段，即得空气混合状态点3。此点空气的状态参数是t₃=23.4℃，φ₃=62%，h₃=51kJ/kg（干空气），d₃=0.011kg/kg（干空气）。

有时两种不同状态空气的混合，其混合点落在饱和线（φ=100%）以下，如图1-11所示的3'点。这说明空气混合后呈过饱和状态，是一种不稳定状态。此时，多余的水蒸气即会凝结而从空气中析出，空气仍然恢复到饱和状态。在这一过程中，凝结水带走了水的显热，因此空气的焓值略有降低。实际上，由于凝结水带走的显热很少，因此空气状态变化的过程也可近似看作等焓过程，即混合点3'的空气沿3'-4'等焓进行，Δd=d_3'-d_4'为析湿量。

1.5.4　确定送风状态点和送风量

（1）夏季送风状态和送风量　空调系统送风状态和送风量的确定，可以在h-d图上进行。具体计算步骤如下。

①在h-d图上找出室内空气状态点N。

②根据计算出的室内冷负荷Q和湿负荷W计算热湿比ε=Q/W，再通过N点画出过程线ε。

③选取合理的送风温差（表1-2），根据室温允许波动范围（即温度精度）查取送风温差，并求出送风温度t₀，画t₀等温线与过程线ε的交点O即为送风状态点。

④由下式计算送风量G（kg/s）。

　　        （1-19）

如果所计算的送风量折合的换气次数n值大于表1-2中的n值，则符合要求。

如果知道室内显冷负荷Q_x，则可用下式计算送风量G。

　　        （1-20）

式中　1.01——干空气定压比热容，kJ/（kg·K）。

【例1-5】　某空调房间冷负荷Q=3314W，湿负荷W=0.264g/s，室内空气状态参数为t_N=22℃±1℃，φ_N=55%±5%，当地大气压力为101325Pa，求送风状态和送风量。

解： 先绘出本题的h-d图，如图1-12所示。

a.求热湿比

b.在h-d图上确定室内空气状态点N，通过该点画出ε=12600的过程线。取送风温差Δt₀=8℃，则送风温度t₀=22-8=14（℃），从而得出

h₀=36kJ/kg　h_N=46kJ/kg

d₀=8.6g/kg　d_N=9.3g/kg

c.计算送风量

按消除余热

按消除余湿

（2）冬季送风状态和送风量　室内散湿量一般冬、夏季相同，冬季送风量可以与夏季送风量相同，但必须满足最小换气次数的要求，送风温度也不宜超出45℃。

【例1-6】　仍按上题基本条件，如冬季热负荷（耗热量）Q=-1.105kW，散湿量W=0.264g/s，确定冬季送风状态和送风量。

解： 先绘出本题的h-d图，如图1-13所示。

①求冬季热湿比

②如果全年送风量不变，由于冬、夏室内散湿量相同，则冬季送风含湿量与夏季相同，即

d₀=d_0'=8.6g/kg

过N点作ε=-4190的过程线（图1-13），与8.6g/kg等含湿量线的交点即为冬季送风状态点O'。h_O'=49.35kJ/kg，t_O'=28.5℃。

或计算h_O'=h_N+Q/G=46+1.105/0.33=49.35（kJ/kg），由h-d图查得，t_O'=28.5℃。

若希望冬季减少送风量，提高送风温度，如t_O'=36℃，则在ε=-4190过程线上可得O″点，t_O″=36℃，h_O″=54.9kJ/kg，d_O″=7.2g/kg，送风量则为：