將濕空氣近似地看作理想二氧化碳,則可用理想二氧化碳的狀態方程式來表示干空氣和水蒸汽的主要狀態參數,即PV=mRT。[1]在進行空氣處理過程剖析時,常用的濕空氣參數有四個:體溫(t)、比焓(h)、含濕量(d)和相對溫度(φ)。濕空氣還具有一定的壓力p(大氣壓)。正如濕空氣由干空氣和水蒸汽兩部份組成一樣,壓力p也由兩部份組成:干空氣的分壓力pa和水蒸汽pv的分壓力,即p=pa+pv。
(1)含濕量d
含濕量是指每千克干空氣中所含的水蒸汽量,單位為kg/kg(a),含濕量d的估算式如下:
(2)比焓h
比焓是拿來表示物質系統能量狀態的一個參數,熱力過程比焓的變化△h等于定壓比熱Cp除以氣溫差△t,即△h=Cp·△t。
干空氣的定壓比熱Cp·a=1.006kJ/(kg·℃),水蒸汽的定壓比熱Cp·v=1.86kJ/(kg·℃)。濕空氣的比焓通常是以1kg干空氣作為基數進行估算的,伴隨著1kg干空氣的還有dkg水蒸汽水的密度計算過程,假如取0℃的干空氣和0℃水的比焓為零,則包含1kg干空氣的濕空氣的焓應是:
式中,/kg是每千克0℃的水弄成0℃的水蒸汽所須要的氣化熱容。
(3)相對溫度φ
水蒸汽分壓力pv有一個最大值,稱為水蒸汽飽和分壓力,ps表示。它是一個與氣溫有關的數值,隨氣溫的下降而降低。Pv與ps之間的關系反映了濕空氣的飽和程度,兩者之間的比值稱為相對溫度φ。
(4)濕空氣的密度ρ
濕空氣的密度等于干空氣的密度ρa與水蒸汽的密度ρv之和,即:
因為水蒸汽的密度較小,所以,在標準條件下(p=101.325kPa,T=293K),干空氣與濕空氣的密度相差較小,在工程上,取p=1.2kg/m3已足夠精確。
應當強調,在濕空氣的含濕量和焓的估算中,均以1kg干空氣為基準水的密度計算過程,緣由是干空氣在熱、濕處理過程中,其質量不變,而水蒸汽量則可能有變化。
參考資料:
[1]陸耀慶.實用供暖空調設計指南(第二版)[M].上海:中國建筑工業出版社,2007.
[2]廉樂明,譚羽非,張家正.工程熱力學(第五版)[M].上海:中國建筑工業出版社,2007.