第二章湿空气的物理性质及其焓湿图.doc

第2章 湿空气的物理性质及其焓湿图 创造满足人类生产、生活和科学实验所要求的空气环境是通风空调工程的任务。湿空气既是空气环境的主体又是通风工程的处理对象，因此熟练掌握湿空气的物理性质及其焓湿图，是通风工程的必要基础。本章主要讲述湿空气的物理性质、状态参数及其焓湿图的应用。 2.1 湿空气的物理性质 2.1.1 空气的组成 通风工程的媒介是空气，空气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的，一般称之为湿空气。干空气的成分主要是氮（N2）、氧（O2）、氩（Ar）、二氧化碳（CO2）及其它微量气体；多数成分如氮（N2）、氧（O2）、氩（Ar）的含量比较稳定，少数成分如二氧化碳（CO2）的含量随季节变化有所波动，但从总体上可将干空气作为一个稳定的混合物来看待。 为统一干空气的物理性质，便于工程计算，一般将海平面高度的清洁干空气成分作为标准组成。目前推荐的干空气标准成分见表2-1和图2-1所示。 表2-1 干空气标准成分 气体成分（分子式） 体积百分比（%） 分子量（C-12标准） 气体常数R（J/kg.·K） 氮（N2） 78.084 28.013 296.8143 氧（O2） 20.9476 31.9988 259.8429 氩（Ar） 0.934 39.934 208.2100 二氧化碳（CO2） 0.0314 44.00995 188.9268 氖（Ne） 0.001818 21.183 392.5157 氦（He） 0.000524 4.0026 2077.3150 氪（Kr） 0.000114 83.80 99.2203 氙（Xe） 0.0000087 131.30 63.3257 氢（H2） 0.00005 2.01594 4124.4580 甲烷（CH4） 0.00015 16.04303 518.2724 氧化氮（N2O） 0.00005 44.0128 188.9146 臭氧（O3） 0~0.000007夏季 0~0.000002冬季 47.9982 173.2286 二氧化硫（SO2） 0~0.0001 64.0828 129.7487 二氧化氮（NO2） 0~0.000002 46.0055 180.7319 氨（NH4） 0~微量 17.03061 488.2185 一氧化碳（CO） 0~微量 28.01055 296.8403 碘（I2） 0~0.000001 253.8088 32.7595 氡（Rn） 6×10-13 * 注：该表中气体成分随时间和场所的不同，有较大变化； *氡有放射能，由Rn220和Ｒn222两种同位素构成，因为同位素混合物的原子量变化，所以不作规定。（Rn220半衰期54s，Ｒn222半衰期3.83日） 2.1.2 湿空气的物理性质 通风空调的空气成分与人们平时所说的“空气”实际是干空气加水蒸汽的混合物，即湿空气。 在湿空气中水蒸汽的含量虽少，但其变化却对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要影响，且使湿空气的物理性质随之改变[4]。因此研究湿空气中水蒸汽含量的调节在通风空调中占有重要地位。 地球表面的湿空气中，尚有悬浮尘埃、烟雾、微生物及化学排放物等，由于这些物质并不影响湿空气的热力学特性，因此本章不涉及这些内容。 1、压力 空气分子永不停息、无规则的热运动对容器壁面产生的压强，习惯叫做空气的绝对静压，是气体状态的基本参量之一。海平面的标准大气压为101325Pa。压力的单位有Pa、mbar等，大气压力各单位之间的换算见表2-2。 表2-2 大气压力单位换算表 帕 /Pa 毫米水柱 /mmH2O、kg/m2 毫巴 /mbar 毫米汞柱/mmHg 巴 /bar 物理大气压 /atm 1 0.101972 10-2 7.50062×10-3 10-5 9.86923×10-6 9.80665 1 0.980665 7.35559×10-2 9.80665×10-5 9.67841×10-5 102 10.197162 1 7.50062×10-1 10-3 9.86923×10-4 133.3224 13.5951 1.333224 1 1.333224×10-3 1.31579×10-3 105 1.019716×104 103 7.50062×102 1 9.86923×10-1 101325 1.033227×104 1013.25 760 1.01325 1 大气压力随海拔高度而变化，可由以下经验公式计算： ，Pa （2-1） 式中 P0——海平面大气压力，Pa； H——海拔高度，m。 当海平面P0=101325Pa时，可作出海拔高