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加湿基础知识
什么是h-x焓湿图

什么是h-x焓湿图?

湿空气焓湿图是用于表示湿空气状态参数之间关系的图表,自二十世纪初以来,从H.米勒到开利博士,都发表了不同的版本,英文文献中称之为psychrometric chart。1923年,Richard Mollier发表了优化的h-x焓湿图,通过它能够计算并以线图型式展示因加热,冷却,加湿或除湿而引起的湿空气的状态变化,这些状态变化可以用线图直接在焓湿图中确定。h-x焓湿图经过后人不断优化,成为如今在空调领域广泛使用的莫里耶焓湿图。

(说明:在中国相关教材里一般称为h-d图)


焓湿图的构成与参数:

h-x图规定了描述空气状态所需的所有参数:


温度 = t in °C
含湿量 = x in g/kg
相对湿度 = RH in %
比焓 = h in kJ(1+x)kg
密度 = p in (kg/m3)


焓湿图布局


h-x焓湿图中含湿量为横坐标,比焓为纵坐标,采用斜角坐标系,因为这样可以使图面展开,提高读取不饱和湿空气区域参数值的精确度。莫里耶焓湿图的的构建是将x轴(含湿量)顺时针旋转直至0°C等温线在不饱和区域为水平线,等比焓线从左上角到右下角分布。含湿量线为垂直竖线。


出于实际使用方便原因,水平含湿量x轴不经过坐标系原点,而是在不饱和区域上方。水蒸气分压线可以指定为第二个x轴,因为其数值仅基于含湿量x和空气压力p。比焓线是一组斜对角线,图中的曲线阵列被规定为空气温度,空气密度以及相对湿度。

使用标尺可以方便地以图形方式描绘空气状态变化,例如由蒸汽加湿引起的空气状态变化。在早期的表示方法中,焓值单位KJ/(1+x)Kg中1+x表明湿空气的焓是由干空气的焓与水蒸气的焓组成。等温线相互间为近似平行,它们不是水平线,在不饱和区略有上升。以相对湿度100%为分界线,曲线右下方为过饱和区,又称为“雾区”。常用的焓湿图是基于标准大气压101.325KPa作出的,在不做精确计算时,海拔500米以内的参数相差不大,而在更高海拔区域要使用对应大气压下的焓湿图。


等相对湿度线分布在0到100%的不饱和区内,含湿量保持不变时加热空气,相对湿度将变得越来越小。



使用 h-x 图计算


在含湿量不变时加热空气

左侧对应的焓湿图描绘了在水蒸气含量不变时空气的加热过程。我们能从这一过程推断出什么呢?

如果将空气从温度11°C,相对湿度50%开始加热至25°C,在此过程中,含湿量为 4 g/kg保持不变。另一方面,相对湿度从50%改变为20%, 焓值也从 21.4 kJ/kg 变为35 kJ/kg。空气密度也发生了变化,从1.24kg/m3 变成1.17 kg/m3。


雾化与水的蒸发(等焓加湿)

如果没有经过额外加热将水雾化或者蒸发,蒸发过程所需要的能量来自周围的空气。其结果是空气温度下降,这一冷却过程是平行于等焓线,称为等焓加湿。焓湿图中的热湿比线∆h/∆x 可以这一冷却过程线的精确方向。


热湿比 ∆h/∆x:

∆h = kJ/kg
∆x kg H2O / kg 干空气


蒸汽加湿(等温加湿)


当采用蒸汽加湿空气时,空气在被加湿之后温升很小,加湿过程线近似于等温线,从工程角度来看可以视为等温加湿过程。