1.4　湿空气焓湿图

在工程计算中，应用公式较为麻烦。为方便分析和计算，工程中常采用根据湿空气状态参数间的关系绘制成的焓湿图。利用焓湿图可以很方便地确定湿空气的状态参数，分析计算湿空气的热力过程。

在一定大气压力p_b下，以湿空气的焓和含湿量的计算公式为基础，以1kg的干空气组成的湿空气为基准，分别以焓h和含湿量d为纵、横坐标绘制成湿空气状态坐标图，称为焓湿图（h-d图）。在焓湿图中绘出了湿空气的比焓、含湿量、温度、相对湿度、水蒸气分压力等主要参数的定值线簇，如图1-3所示。

1.4.1　焓湿图的组成

如图1-3所示，为使图线清晰，采用了两坐标夹角为135°的坐标系，图中共有下列五种线簇。

（1）定含湿量线　定含湿量线是一组与纵坐标轴平行的直线，其数值在辅助横轴上读出（下方水平轴上，也有的在上方水平轴上）。从纵轴为d=0的定含湿量线开始，自左向右含湿量值逐渐增加。

（2）定焓线　定焓线是一组与纵坐标轴成135°角（与横坐标轴平行）的直线。即图1-3中从左至右下方的斜线。在同一条定焓线上的不同点所代表的湿空气的状态尽管不同，但都具有相同的焓值。通过含湿量d=0及温度t=0℃交点的定焓线，其焓值h=0，向上的定焓线焓值为正值，向下的定焓线焓值为负值，且自下而上焓值逐渐增加。

（3）定温线　定温线也称定干球温度线，是根据式（1-17）绘制的。当t为定值时，h和d之间为线性关系，其斜率为2501+1.859t。对于不同的温度而言，该直线有不同的斜率，所以定温线是一组互不平行的、方向为从左至右上方的直线。随着温度的升高，定温线的斜率增大。

根据前面的规定，0℃干空气的焓为零，那么当h=0时，必然有t=0、d=0。这样0℃的定温线必然通过焓和含湿量的零点。

（4）定相对湿度线　定相对湿度线是根据式（1-9）绘制的一组由左下至右上的上凸曲线。当湿空气的压力p_b和温度t给定时，水蒸气的饱和压力p_s也就确定了。在定温线上的各点对应不同的含湿量d，就有不同的相对湿度φ，将不同定温线上的相对湿度φ值相等的点连接起来，即为定相对湿度线。φ=0线是干空气线，此时d=0，即与纵坐标轴重合。定相对湿度线中，最靠下的一条（φ=100%）是饱和湿空气线，它把h-d图分为两部分，φ=100%线以上的各点表示湿空气中的水蒸气是过热的，湿空气为不饱和湿空气。φ=100%线以下的部分则没有实用意义，湿空气中多余的水蒸气会以水滴的形式析出，湿空气仍保持饱和状态（φ=100%）。

（5）水蒸气分压力线　水蒸气分压力线表示的是湿空气中含湿量d与水蒸气分压力p_v之间的关系。由式（1-12）可得

　　        （1-18）

该式表明，湿空气的总压力p_b不变时，p_v与d有一一对应关系，又由于p_b≫p_v，使得p_v=f（d）的关系近似于直线关系。如图1-3中，在φ=100%线的下方，有一条从左下向右上方倾斜的线，即为水蒸气分压力线p_v=f（d）。一般把与d相对应的p_v值表示在图右下方的纵坐标轴上，将水蒸气分压力线与已知状态点的定焓线相交，从交点处向右作水平线与右边纵坐标轴相交，即可读出已知点状态下的水蒸气分压力。也有的h-d图根据p_v与d的关系，将分压力p_v标在图的上方坐标上。

湿空气的h-d图与其他坐标图一样，图上的点可表示一个确定的湿空气状态。在一定的大气压力下，只要知道湿空气的任意两个独立参数，就可根据焓湿图确定湿空气的状态，并通过该点的各定值线，查出该点的其他各参数。应当注意，湿空气的h-d图是在湿空气的总压力一定时绘制的，所以再有两个独立参数就可在h-d图上确定其状态。显然确定湿空气的状态仍需要三个独立的状态参数。

对于不同的大气压力p_b，h-d图是有所区别的。在工程中应当选择相应或相近的大气压力下的h-d图，以减少误差。本书后所附h-d图（附图1）是在大气压力p_b=0.1MPa的条件下绘制的。大气压力在0.10MPa±0.01MPa的范围内时，按此图计算引起的误差不超过2%。由于湿空气中的水蒸气含量较低，通常采用小1000倍的单位，附图中d的单位为g/kg（干空气）。

另外需要注意的是，对应于压力为0.1MPa的水蒸气的饱和温度为99.63℃，当湿空气的温度大于此温度时，对应的饱和压力p_s将大于0.1MPa。由于已经将湿空气的总压力定为p_b=0.1MPa，所以这时湿空气中所含的水蒸气的最大分压力就等于大气压力，即p_s=p_b，而不再随温度的升高而升高。此时相对湿度φ=p_v/p_s=p_v/p_b。相对湿度φ不变，则水蒸气分压力p_v和含湿量d也不变，所以定相对湿度线在与t=99.63℃的定温线相交后，即折成直线上升，近乎垂线，如图1-3中的φ₅。

1.4.2　焓湿图在空气调节中的应用

焓湿图是空调工程中进行分析计算的一种特殊工具图，其主要用途如下。

（1）确定湿空气的状态参数　焓湿图上的任意一点都代表湿空气的某一状态。当大气压力p_b确定时，只要已知湿空气的状态参数d、h、t、φ、p_v中的任意两个状态参数就可在相应的h-d图中确定湿空气的状态点，并查出其余的参数。

（2）确定露点温度　露点温度t_L是湿空气定湿（水蒸气分压力不变）冷却至饱和湿空气（φ=100%）时的温度，因此不同状态的湿空气，只要其含湿量d相同，则具有相同的露点。

如图1-4所示，在焓湿图上，可从初态点A向下作定含湿量线与φ=100%的饱和湿空气线相交于B点，过B点的定温线对应的温度t_B即为处于状态点A的露点温度t_A，L。

（3）确定湿球温度　在湿球温度的形成过程中，由于饱和湿空气传给湿纱布中水的显热全部以汽化潜热的形式返回到空气中，所以可以认为湿空气的焓值基本保持不变。因此湿球温度的形成过程可看成绝热过程，也即定焓过程。湿空气的湿球温度t_s也即是定焓冷却至饱和湿空气（φ=100%）时的温度。从而，不同状态的湿空气只要其h相同，则具有相同的湿球温度。

如图1-4所示，在焓湿图上，可从初态点A作定焓线与φ=100%的饱和湿空气线相交于C点，过C点的定温线对应的温度t_C即为处于状态点A的湿球温度t_A，S。

（4）表示和计算湿空气的状态变化过程　利用焓湿图还可以很方便地表示和计算湿空气的各种不同类型的状态变化过程，这是空气调节中常用的方法。