文档介绍：第一节热力学基础知识
一、温度
温度是用来衡量物体冷热程度的物理量,测量温度的标尺称为温标。工程上常用的温标有:
(1) 摄氏温标:用符号t表示,单位为℃。它将标准大气压下冰的融点定为0℃,水的沸点定为100℃,两者之间平均分为100分度,每单位分度为摄氏1度,表示为1℃。
(2) 华氏温标:用符号F表示,单位为℉。它将标准大气压下冰的融点定为32℉,水的沸点定为212℉,两者之间均分为180分度,每单位分度为华氏1度,表示为1℉。
表2-1 三种温标的比较和换算方法
(3) 热力学温标:热力学温标又称为绝对温标或开氏温标,用符号T表示,单位为K。这个温标所定义的热力学温度以绝对零度(-℃)为基准。
三种温标的比较和换算方法如表2-1所示。
用于测量温度的仪表称为温度计。测试汽车空调性能常用的温度计有:压力表式温度计、热电偶式温度计和热敏电阻式温度计(数字式),它们是利用蒸汽的饱和压力和饱和温度的对应关系(压力表式温度计)或某些材料的热电效应进行温度测量的。
下面介绍干球温度、湿球温度、干湿球温差、露点温度、冷凝温度、蒸发温度的相关知识。
1. 干球温度和湿球温度
(1) 干球温度是指用干球温度计测量空气温度时,干球温度计所指示的温度。它就是我们通常使用的温度计所测量的空气温度。
(2) 湿球温度是指在稳定条件下,湿球温度计所指示的温度。如图2-1所示,在感温球上包上纱布,并把纱布的一端放在水槽中,靠毛细管现象把水吸上去,使感温球湿润。由于湿纱布上的水分蒸发需要吸收相应的汽化潜热,因此湿球温度计上的读数将要比干球温度计上的读数低一些,此时湿球温度计所指示的温度叫湿球温度。
标准湿球温度计应在感温球周围有3~5 m/s的风速。
图2-1 湿球温度的测定
2. 干湿球温差
用干、湿球温度计分别测量未饱和空气时,干、湿球温度计所显示的温度不同。湿球温度低于干球温度,二者形成的温差叫干湿球温差。这个温差越大,表明空气越干燥,反之,空气越潮湿。
3. 露点温度
将我们周围一定量的空气冷却后,空气的绝对湿度便降低,当相对湿度达到100%时,即干球温度和湿球温度相同时,空气中所含有的水蒸汽便成为饱和状态,再进一步冷却,水蒸汽便不能以其原来的状态存在下去,其中一部分凝结成露水。于是,我们把湿度为100%时的温度叫做凝结成露水的温度——露点温度。
4. 冷凝温度
在空调系统中,冷凝器中的制冷剂在一定高压下由气态变为液态时的温度称为冷凝
温度。
5. 蒸发温度
在空调系统中,蒸发器中的制冷剂低压汽化时的温度称为蒸发温度。
二、湿度
湿度用来表示空气的干湿程度。1 m3湿空气中所含水蒸汽的重量,叫空气的绝对湿度。由于湿空气是空气和水蒸汽的均匀混合物,因此绝对湿度在数值上等于水蒸汽的含量,用rw表示。
绝对湿度只能说明湿空气在某一温度下实际所含水蒸汽的重量,但不能说明湿空气的吸湿能力。因此,采用湿空气的相对湿度来说明空气的潮湿程度,或说明空气接近饱和的程度。相对湿度就是湿空气中实际所含的水蒸汽量与同温度下饱和湿空气所含的水蒸汽量的比值。用公式表示,即
式中:rw——空气的绝对湿度;
rs——饱和湿空气的密度;
pw——空气中水蒸汽的分压力;
ps——饱和湿空气中的水蒸汽分压力(简称饱和水蒸汽压力)。
F值越小,表示湿空气离饱和状态越远,空气越干燥,还能再吸收水分;反之,若F值越大,则表示空气越潮湿,吸收水分的能力越差。当F=0时,则为干空气;当F=100%时,则为饱和空气,再也不能吸收水分了。
湿空气在状态变化过程中,由于水分蒸发,水蒸汽凝结,其体积重量会发生变化。即使湿空气中的水蒸汽含量不变,由于温度变化,其体积也跟着变化,因此绝对湿度也将发生变化。