第二節(jié)  濕空氣的性質和濕度圖
一、濕空氣的性質
濕空氣是絕干空氣和水汽的混合物，如大氣。在對流干燥過程中，濕空氣預熱后與濕物料發(fā)生熱量和質量交換，濕空氣的水汽含量、溫度及焓都會發(fā)生變化，而其中絕干空氣的質量流量是不會變的。在討論干燥器的物料與熱量衡算之前，應首先了解表示濕空氣性質或狀態(tài)的參數(shù)及它們相互之間的關系。
因干燥過程中操作壓力較低，故可將濕空氣按理想氣體處理。
濕空氣的性質主要有：
（一）濕空氣中的水蒸氣分壓 
濕空氣中水蒸氣在與濕空氣相同的溫度下，單獨占據(jù)的體積所產生的壓力，稱為濕空氣中水蒸氣的分壓，用 表示。它與濕空氣的總壓力 及絕干空氣分壓 間的關系為
                                                               (7-1)
式中    ——濕空氣的總壓強，kPa；
       ——濕空氣中絕干空氣的分壓，kPa；
      ——濕空氣中水蒸氣的分壓，kPa。
當總壓一定時，水汽分壓 越大，則濕空氣的含量就越高。當水蒸氣分壓等于該空氣溫度下的飽和蒸氣壓 時，表明濕空氣被水汽飽和而達大值，濕空氣也不再具有吸收水蒸氣的能力。
（二）濕度 
濕度(humidity)是表示濕空氣中水汽含量的參數(shù)，又稱濕含量或濕度，是指濕空氣中水汽質量與絕干空氣的質量之比。即
            (7-2)
式中   ——濕空氣中絕干空氣、水蒸氣的摩爾數(shù)，mol；
       ——絕干空氣和水蒸氣的摩爾質量，g/mol。
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程及道爾頓分壓定律，式(7-2)可表示如下
                             (7-3) 
由上式可知，空氣的濕度 與濕空氣的總壓 及其中的水汽分壓 有關。當總壓 一定時，濕度 僅與水汽分壓 有關。
當水汽分壓 等于該空氣溫度下水的飽和蒸氣壓 ，即 時，濕空氣達飽和狀態(tài)而不再具有吸收水蒸氣的能力。此時，空氣的濕度稱為飽和濕度，即
                          (7-4)
式中   ——濕空氣的飽和濕度，kg水蒸氣/kg干空氣； 
       ——濕空氣溫度 下水的飽和蒸氣壓，kPa。
上式表明，當總壓力 一定時，濕空氣的飽和濕度 只取決于溫度 。
（三）相對濕度 
在一定的總壓 下，濕空氣中水蒸汽分壓 與同溫度下濕空氣中水蒸汽飽和蒸氣壓 之比為相對濕度  (relative humidity)，即
                              (7-5)
由上式可知，當 時， ，表明該空氣為絕干空氣；當 時， ，表明空氣已達到飽和狀態(tài)；當 時， ，為未飽和濕空氣。 值愈小，表明該空氣偏離飽和程度愈遠，吸收水蒸汽能力愈強。由此可見，濕度 只能表示濕空氣中水汽含量的值，而相對濕度 則表示濕空氣中水汽含量的相對值，反映了濕空氣干燥能力的大小。
由(7-5)式可知， ，代入(7-4)式得
                                           (7-6)
由上式可知，總壓 一定時，空氣的濕度 隨著空氣的相對濕度 及溫度 而變。
（四）濕空氣的比體積 
      簡稱濕比體積(humid volume)，其定義為
    m3 濕空氣/ kg絕干空氣    (7-7)
在標準狀況（101.325kPa，273.15K）下，據(jù)氣體的標準摩爾體積為22.41m3/kmol，可得，總壓力為 /kPa、溫度為 /K、濕度是 的濕空氣的比體積為
       (7-8)                  
把 ＝28.95kg/kmol， ＝18.02 kg/kmol代入上式，即得濕空氣的比體積計算式
                    (7-9)
(五)濕空氣的比熱容  
簡稱濕比熱容（humid heat），是指1kg絕干空氣和 kg水汽溫度升高或降低1K所吸收或放出的熱量，單位為kJ/(kg干空氣·K)。即
                                                            (7-10)
式中   ——絕干空氣的平均等壓比熱容，kJ/(kg干空氣·K)；
        ——水蒸汽的平均等壓比熱容，kJ/(kg水蒸汽·K)。
溫度在273～393K范圍內，絕干空氣及水汽的平均定壓比熱容分別為 ＝1.01 kJ/(kg絕干空氣·K)、 ＝1.88 kJ/(kg水蒸汽·K)。代入上式得濕空氣的比熱容計算式
                                                         (7-11)
即濕空氣的比熱容只隨空氣的濕度 而變化。
（六）濕空氣的焓 
是指1kg絕干空氣和所帶有的 kg水汽的焓之和，單位為kJ/kg絕干空氣。即
                                                          (7-12)
式中   ——絕干空氣的焓，kJ/kg絕干空氣；
      ——水蒸汽的焓，kJ/kg水蒸汽。
取0℃的絕干空氣的焓及0℃液態(tài)水的焓為基準，則絕干空氣的焓就是其顯熱，而水汽的焓為由0℃的水經汽化為0℃的水汽所需的潛熱及水汽在0℃以上的顯熱之和。故對溫度為 、濕度為 的濕空氣，焓 的計算式為
         (7-13)
式中   ——0℃時水的比汽化熱， ＝2492kJ/kg水；
       ——水汽的等壓比熱容， ＝1.88 kJ/（kg水汽·℃）。
即濕空氣的焓隨空氣的溫度 ，濕度 而變化。
【例5-1】 某常壓空氣的溫度為30℃、濕度為0.0256kg/kg絕干空氣，試求：
（1）相對濕度、水汽分壓、比體積、比熱容及焓；
（2）若將上述空氣在常壓下加熱到50℃，再求上述各性質參數(shù)。
解：（1）30℃時的性質
相對濕度：由手冊查得30℃時水的飽和蒸汽壓 ＝4.247kPa。由式(7-6)求相對濕度，將數(shù)據(jù)代入，即
 
解得  
水汽分壓： kPa
比體積 ：由式(7-9)求比體積，即 =0.8944 m3濕空氣/kg絕干空氣
比熱容：由式(7-11)求比熱容，即                                  
   kJ/(kg絕干氣·℃)
焓：由式(7-13)求濕空氣的焓，即
  kJ/kg絕干氣
（2）50℃時的性質參數(shù)
相對濕度：查出50℃時水蒸汽的飽和蒸汽壓為12.34kPa。當空氣被加熱時，濕度并沒有變化，若總壓恒定，則水汽的分壓也將不變，故
 
水汽分壓：因空氣濕度沒變，故水汽分壓仍為4.005kPa。
比體積：因常壓下濕空氣可視為理想氣體，故50℃時的比體積為
  m3濕空氣/kg絕干空氣
比熱容：　由于比熱容只是濕度的函數(shù)，因此，濕空氣被加熱后，其比熱容不變，為1.058kJ/ (kg絕干氣·℃)。
焓： kJ/kg絕干空氣
由上計算可看出，濕空氣被加熱后雖然濕度沒有變化，但相對濕度降低了，所以在干燥操作中，總是先將空氣加熱后再送入干燥器內，目的是降低相對濕度以提高吸濕能力。