濕空氣

濕空氣，指含有水汽或濕度較大的空氣。 ^[2]  濕空氣是構成空氣環境的主體，也是空調的基本工質。在實際工程中計算中，將濕空氣的壓力、温度和體積的相關性按理想氣體來對待，其精度是足夠的。幹空氣的主要成分為氮（體積百分比約為78%）、氧（21%）、氬、氖及其它惰性氣體和二氧化碳等少量。由於空氣和水蒸氣組成濕空氣中，水蒸氣的含量雖少，但其作用頗大，在某種意義上，空氣調節的任務之一就是對空氣中水蒸氣量的調節。 ^[1] 

濕空氣是幹空氣和水蒸氣的混合物，由於水蒸氣的分壓力很低，所以濕空氣可以作為理想氣體混合物，但是，水蒸氣還受到飽和温度和飽和壓力對應的制約，也就是濕空氣中水蒸氣的分壓力不能超過與濕空氣温度對應的飽和壓力，造成空氣有飽和及未飽和之分，有吸濕能力高低的區別，因而就有相對濕度、含濕量等這樣的參數。濕空氣過程的求解，就是求解水蒸氣和幹空氣的質量守恆方程以及過程的能量方程構成的方程組，特別要強調的是若用焓濕圖確定濕空氣參數，必須確保總壓力與使用的圖一致，且保持不變。 ^[1] 

將濕空氣近似地看作為理想氣體，則可用理想氣體狀態方程式來表示幹空氣和水蒸氣的主要狀態參數：壓力、温度、比容等的相互關係，即 ^[1]  ：

（1）

（2）

式中

，

—幹空氣與水蒸氣的壓力，Pa；

V—濕空氣的容積，m3；

，

—幹空氣與水蒸氣的質量，kg；

，

—幹空氣與水蒸氣的氣體常數，

=287J/(kg·K)，

=461J/(kg·K)；

T—濕空氣的熱力學温度，K。

按照道爾頓定律，濕空氣的壓力即是所謂的大氣壓力，等於幹空氣的分壓力與水蒸氣的分壓力之和，即 ^[1]  ：

（3）

式中 P_g、P_q—分別為濕空氣、幹空氣水蒸氣壓力，Pa；

大氣的壓力隨海拔高度不同而變化。同時，在同一地區的不同季節，大氣壓力也有大約±5%的變化。水蒸氣分壓力的大小，反映了濕空氣中水蒸氣含量的多少。水蒸氣含量越多，其分壓力也越大；在一定温度條件下，一定量的空氣中能夠容納水蒸氣的數量是有限度的。濕空氣的温度越高，它允許的最大水蒸氣含量也越大。當空氣中水蒸氣的含量超過最大允許值時，多餘的水蒸氣會以水珠形式析出，這就是結露現象，此時水蒸氣達到飽和狀態，所對應的濕空氣稱為飽和濕空氣。由此可知，未飽和空氣中，水蒸氣含量沒有達到最大允許值，它還具有吸收水蒸氣的能力。我們周圍的大氣通常都是未飽和空氣。 ^[1] 

濕空氣的温度是表示空氣冷熱程度的標尺。濕空氣中幹空氣的温度與水蒸氣的温度相等。濕空氣温度的高低對人體的舒適感和某些生產過程的影響較大，因此温度是衡量空氣環境對人和生產是否合適的一個非常重要的參數。在空調中，通常採用攝氏温度t，有時也用絕對温度T，兩者的關係是 ^[1]  ：

（4）

濕空氣的密度

等於幹空氣的密度

與水蒸氣的密度

之和，即 ^[1]  ：

（5）

根據理想氣體狀態方程，則有 ^[1]  ：

（6）

實際計算中，在標況下，可近似取ρ=1.2Kg/m³。

在濕空氣中，與1kg幹空氣同時並存的水蒸汽量稱為含濕量，用符號d表示，單位為kg/kg·幹空氣或g/kg·幹空氣。即 ^[1]  ：

（7）

式中

、

—分別為水蒸氣和幹空氣的質量，kg。

含濕量可以確切地表示空氣中實際含有的水蒸氣量的多少。空調中常用含濕量的變化來表示空氣被加濕或減濕的程度。 ^[1] 

相對濕度（φ）是指空氣中的水蒸氣分壓力與同温度下飽和水蒸氣分壓力之比。即 ^[1]  ：

（8）

式中

—濕空氣的水蒸氣分壓力；

—同温度下濕空氣的飽和水蒸氣分壓力。

表示空氣接近飽和的程度。

值小，説明空氣乾燥，遠離飽和狀態，吸收水蒸氣的能力強；

值大，則説明空氣潮濕，接近飽和狀態，吸收水蒸氣的能力弱。

=100%為飽和空氣，

=0則為幹空氣。

相對濕度可近似用濕空氣的含濕量（d）與同温度下飽和含濕量（

）之比來表示，即 ^[1]  ：

（9）

這樣計算的結果，可能會造成2%~3%的誤差。

比焓是指1kg幹空氣的比焓和共存的d kg（或g）水蒸氣的比焓的總和，單位kJ/kg幹空氣，取0℃時空氣的焓值為零，則 ^[1]  ：

h=1.005t+(2501+1.86t)d/1000 （9）

比焓是空調中的一個重要參數，用來計算在定壓條件下對濕空氣加熱或冷卻時吸收或放出的熱量。濕空氣的比焓不是温度t的單值函數，而取決於温度和含濕量兩個因素。温度升高，焓值可以增加，也可以減少，取決於含濕量的變化情況。 ^[1]