焓湿图：通风与空气调节，国内常用的h-d图

我们已经介绍了空气的主要参数，其中温度t、含湿量d和大气压力B为基本参数，它们决定了空气的状态，并可以由此计算出该空气状态的其余参数。在工程应用中，用公式计算和用查表方法来确定空气状态和参数，但是比较烦琐，而且对空气的状态变化过程的分析也缺乏直观的感性认识。因此，为了便于工程实际应用，通常把一定大气压力下，各种参数之间的相互关系做成线算图来进行计算。根据所取坐标系的不同，线算图也有好几种，国内常用的是焓湿图，简称 h-d 图。

1.1　焓湿图坐标选定

一般平面图形仅能有两个独立的坐标。而湿空气的状态取决于t、d、B三个基本状态参数，因而应有三个独立的坐标。为了能在平面图形上确定空气的状态、就必须假设一个基本参数为已知，通常选定大气压力B为已知（在空气调节中，空气状态变化过程可以认为是在一定的大气压力下进行的），如此剩下t、d两个坐标参数，但是由于焓h与温度t有关，为应用方便，用焓h代替温度t，因而选定了h、d为坐标轴，横坐标为含湿量d，纵坐标为焓h；同时，为了图面开阔、线条清晰，两坐标轴之间的夹角取135°，这样就可以绘制焓湿图了，如图7.3所示。另外，在实用中，为避免图面过长，常取一水平线代替实际的d轴。

图7.3　湿空气的焓湿图

1.2　等温线

等温线是根据公式h=1.01t+（2 500+1.84t）d 绘制的。当 t = constant 时，上式是一直线方程，当其中1.01t是截距，（2 500 + 1.84t） 是定温线的斜率，所以各条等温线是不平行的。温度取某一定值时，根据过两点可作一条直线的原理，即可在h-d图上做出该条等温线。

下面为等温线的绘制过程。

①绘制t = 0 ℃的等温线。t = 0 ℃时，任取d1 = 0和d2 = dx，则可计算出h1=0和h2 = 2 500 dx，由（0，0）和（2 500 dx，dx）在h-d图上可定出两个状态点O和A，则OA直线就是t = 0 ℃的等温线，如图7.4所示。

图7.4　等温线的绘制

②绘制t = 10 ℃的等温线。t = 10 ℃时，任取d1 = 0，可计算出h1 = 10.1，取d2 = dx，h2 = 10.1 + 2 518.4 dx，因为（10.1，0）在纵轴上，即可由O点向上截取OB段（截距等于10.1）得到B点，又根据（10.1 + 2 518.4 dx，dx）可在h-d图上定出状态点C，则BC直线就是t = 10 ℃的等温线。

当t取1 ℃，2 ℃，3 ℃，……一系列的常数时，用上面的方法可绘制出一簇不同的等温线。因为等温线的斜率2 500 + 1.84t随着t值得不同有微小变化，所以所以各条等温线是不平行的。由于1.84t的数值比2 500 小得多，t值变化对等温线斜率的影响很小，因此，各条等温线可近似看作是平行的，如图7.4所示。

1.3　等相对湿度线

等相对湿度线是根据公式 绘制的。从公式可知，含湿量是大气压力B、相对湿度ψ和饱和水蒸气分压力的函数，即d=f（B，φ，pv，a）。由于大气压力B 在绘图时已取为定值，因而饱和水蒸气分压力是温度的单值函数，可根据空气温度t从水蒸气性质表中查取。因此，实际上有：

上式当ψ取一系列常数时，即可根据d与t的关系在h-d图上绘出等相对湿度线。如当ψ =90%时，有(www.xing528.com)

在一定的大气压力B下，当相对湿度为常数时，含湿量d值取决于饱和水蒸气分压力，而饱和水蒸气分压力又是温度t的单值函数，其值可由附录表3或水蒸气性质表查出。任取温度t，查取然后由上式计算出含湿量d，当t取不同的值ti（i=1，2，…，n，可从可在水蒸气性质表中查取pv，bi，计算出相应的di。由于每一对（ti，td）可在h-d图上定出一个状态点，把n个状态点连接起来，就得出了ψ =90% 等相对湿度线，如图7.5所示。当ψ取不同的值重复上述过程时，就可以做出不同的等相对湿度线。其中，ψ =100%的是饱和湿度线，其下方是过饱和区，上方是湿空气区（未饱和区）。在湿空气区的水蒸气处于过热状态。

图7.5　等相对湿度线的绘制

1.4　水蒸气分压力线

水蒸气分压力仅仅取决于含湿量d。由含湿量的计算式d=622pv /（B-pv）可知，当大气压力B等于常数时，pv=f（d ）即水蒸气的分压力与含湿量d一一对应。与因此可以在d轴的上方设一水平线，标出d值所对应的Pv值即可。

1.5　热湿比线

在空气调节过程中，被处理空气常常由一个状态变为另一个状态。在整个变化过程中，如果空气的热、湿变化是同时进行的，那么在焓湿图上由状态A到状态B的直线连线，就应代表空气状态的变化过程。为了说明空气状态变化的方向和特征，常用状态变化前后焓差和含湿量差的比值来表示，称为热湿比ε。即：

热湿比ε就是直线AB的斜率，它反映了过程线的倾斜角度，故又名“角系数”，如图7.6所示。斜率与起始位置无关，因此，起始状态不同的空气只要斜率相同，其变化过程必定互相平行。根据这一特性，可以在焓湿图上以任意点为中心做出一系列不同值的标尺线。实际应用时，只需要把等值的标尺线平移到空气状态点，就可以绘出该空气的状态变化过程了。在工程中，除了用平行线法作热湿比线外，还采用在图上直接绘制线的方法，此方法要更精确些。

图7.6　热湿比与状态变化过程线

图中缺少空气的另一状态参数——密度（或比容）的等值线。这是因为在空调应用范围内，空气的密度变化不大，一般是在1.26～1.12 kg/m3之间，在计算时常取为1.2 kg/m3，因而图上不再标出。

还需要指出的是，在不同的大气压力B下，用公式求得的d值则不同。d值随着大气压力B的增加而减小，随着大气压力B的减小而增加，因此绘出的等值线也不同，如图7.7所示。但在大气压力B相差不大时，所得结果误差不大。如果大气压力减小1 000 Pa左右时，空气得比容、含湿量只增大1%左右，相对湿度减小2%，这时采用一个图，工程上是允许的。但当大气压力变化大时，就需要有若干张图。

图7.7　相对湿度随大气压力变化图