水蒸气相变及定压产生过程

1、水蒸气相变及定压产生过程1 水蒸气相变及定压产生过程2 一、气化 气化 蒸发：通过液体表面进行的气化现象，可以在任 何温度下进行。 沸腾：在液体的内部和表面同时发生的剧烈汽 化现象。 水蒸气相变及定压产生过程3 冷却塔的原理：需冷却的水在水塔顶部通过管道向下 喷洒，另外水塔壁有吹风机，吹风机把空气吹入，而 顶部有一个很大的抽风机，把空气抽出塔顶，从而利 于气流流动，加速水的降温。 水蒸气相变及定压产生过程4 二、液化 1)定义：物质从气态转变为液态的过程叫做液化，也 可称为凝结。 结论:液化是放热过程。反之，汽化是吸热过程。 液化放热实例： （1）被100的水蒸气烫伤比100的开水烫伤往 往要

2、严重得多水蒸气液化时要放出大量的热； （2）冬天手上哈气口腔中的水蒸气液化放 热让手变暖。 （3）用水壶烧水时壶口上的白气水蒸气液 化成的小水滴 水蒸气相变及定压产生过程5 p ts 饱和状态：汽液两相的分子数保持一定的数量而处于饱和状态：汽液两相的分子数保持一定的数量而处于 动态平衡状态。动态平衡状态。 ss ( )pf t 三、饱和状态 饱和状态：饱和状态： 饱和蒸汽：饱和状态下的蒸汽； 饱和水： 饱和状态下的水。 水蒸气相变及定压产生过程6 1) 1)水变为蒸汽有两种方法：水变为蒸汽有两种方法： dp=0 dp=0，t t ；dt=0,p dt=0,p 。 2 2）蒸汽变为水的两种方法：

3、）蒸汽变为水的两种方法： dp=0 dp=0，t t ；dt=0,p dt=0,p 。 三、水与水蒸气的相变方法 电厂的举例：给水泵、凝结水泵以及锅炉汽包。 水蒸气相变及定压产生过程7 第二节 水蒸气的定压产生过程 水蒸气相变及定压产生过程8 p tts v ( , )v h s (,)v h s a bc de 预热阶段预热阶段 汽化阶段汽化阶段 过热阶段过热阶段 水蒸气相变及定压产生过程9 p tts v ( , )v h s (,)v h s v wv m x mm a bc de rhh s tt 水蒸气相变及定压产生过程10 cr 22.064 MPap cr 373.99t cr

4、0.003106v 水蒸气相变及定压产生过程11 水蒸气相变及定压产生过程12 水蒸气相变及定压产生过程13 水蒸气相变及定压产生过程14 0.00061kJ/kg0 kJ/kghupv 1 x vxvx vvx vv 1 x hxhx hhx hh 1 x sxsx ssx ss 水蒸气相变及定压产生过程15 水蒸气相变及定压产生过程16 0w )( 21 ppvwt 21 2121 ()() quu hhpp v 水蒸气相变及定压产生过程17 21 21221 1 () ()() wqu T ss hhp vp v 2121 ()() t wqh T sshh 2 21 1 d()qT s

5、T ss 水蒸气相变及定压产生过程18 0 t w 21 qhh 21 ()wp vv 水蒸气相变及定压产生过程19 0q 12t whh 21 uuw 水蒸气相变及定压产生过程20 e.g.e.g.：P111 5-1P111 5-1，5-45-4 作业：作业：P126 5-1P126 5-1，5-45-4 水蒸气相变及定压产生过程21 湿空气：含有水蒸气的空气。湿空气：含有水蒸气的空气。 干空气：完全不含水蒸气的空气。干空气：完全不含水蒸气的空气。 在干燥、空气调节以及精密仪表和电绝缘的防潮在干燥、空气调节以及精密仪表和电绝缘的防潮 等对空气中的水蒸气特殊敏感的领域，则必须考虑等对空气中的水

6、蒸气特殊敏感的领域，则必须考虑 空气中水蒸气的影响。空气中水蒸气的影响。 湿空气中水蒸气的分压力很低，可视水蒸气为理湿空气中水蒸气的分压力很低，可视水蒸气为理 想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合气想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合气 体。根据道尔顿定律，湿空气的总压力等于水蒸气体。根据道尔顿定律，湿空气的总压力等于水蒸气 的分压力与干空气的分压力之和：的分压力与干空气的分压力之和： av ppp 水蒸气相变及定压产生过程22 1. 1. 未饱和湿空气与饱和湿空气未饱和湿空气与饱和湿空气 未饱和湿空气：未饱和湿空气： 饱和湿空气：饱和湿空气： 湿空气中的水蒸气未饱和，处于湿空气中

7、的水蒸气未饱和，处于 过热状态，湿空气还能吸收水份。过热状态，湿空气还能吸收水份。 vs pp T 湿空气中的水蒸气已饱和，湿空气中的水蒸气已饱和， 不能再吸收水份。不能再吸收水份。 vs pp T 定温吸湿过程定温吸湿过程1 13 3 水蒸气相变及定压产生过程23 2. 2. 露点露点 露点露点： 结露：结露： 湿空气中的水蒸气分压力湿空气中的水蒸气分压力pv v对应的饱和温度对应的饱和温度 Td称为露点温度，简称露点。称为露点温度，简称露点。 vs pp T 定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和，定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和， 凝结成水（过程凝结成水（过程1 12 2）。）。 结霜

8、：结霜： d 0 CT 水蒸气相变及定压产生过程24 3. 3. 绝对湿度、相对湿度和含湿量绝对湿度、相对湿度和含湿量 湿度：湿空气中水蒸气的含量。湿度：湿空气中水蒸气的含量。 （1 1） 绝对湿度绝对湿度 1m 1m3 3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的 绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度：绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度： v v g,v pm VR T 饱和湿空气的绝对湿度达到最大值饱和湿空气的绝对湿度达到最大值 TR p vg, s s g,v 3 v 8.5145J/(mol K) 461.5 18.016 10 kg/mol R R M 水

9、蒸气的气水蒸气的气 体常数：体常数： 水蒸气相变及定压产生过程25 （2 2） 相对湿度相对湿度 湿空气的绝对湿度湿空气的绝对湿度 与同温度下饱和湿空气的绝对与同温度下饱和湿空气的绝对 湿度湿度 之比称为湿空气的相对湿度。之比称为湿空气的相对湿度。 v s s v s v p p 饱和湿空气饱和湿空气 干空气干空气 未饱和湿空气未饱和湿空气 相对湿度越小，空气越干燥，吸水能力越强；相对湿度越小，空气越干燥，吸水能力越强； 相对湿度越大，空气越湿润，吸水能力越低。相对湿度越大，空气越湿润，吸水能力越低。 1 01 0 水蒸气相变及定压产生过程26 （3 3） 含湿量含湿量 在湿空气中，与单位质量

10、干空气共存的水蒸气的在湿空气中，与单位质量干空气共存的水蒸气的 质量，称为湿空气的含湿量或比湿度。质量，称为湿空气的含湿量或比湿度。 a v a v m m dkg/ /kg(干空气干空气) ) TR p vg, v v TR p ag, a a s s 622. 0 pp p d 据理想气体状态方程：据理想气体状态方程： g,v 461.5J/(kg K)R g,a 287 J/(kg K)R 水蒸气相变及定压产生过程27 4. 4. 湿空气的相对分子质量、气体常数及密度湿空气的相对分子质量、气体常数及密度 干空气的相对分子质量干空气的相对分子质量: : 97.28 ar, M 水蒸气的相对

11、分子质量水蒸气的相对分子质量: : 016.18 vr, M rar,avr,v av r,ar,v MMM pp MM pp v r,ar,ar,v p MMM p v 28.97 10.954 p p 湿空气的平均相对分子质量湿空气的平均相对分子质量: : 水蒸气相变及定压产生过程28 湿空气的气体常数湿空气的气体常数 g v 287 J/(kg K) 1 0.378 v R R p M p 湿空气的密度湿空气的密度: :每立方米湿空气所具有的质量。每立方米湿空气所具有的质量。 av av mm V T p RRTR p v vg,ag,ag, 11 av g,ag,v pp R TR T

12、 T p T p s 001317. 0 287 水蒸气相变及定压产生过程29 5. 5. 湿空气的焓湿空气的焓 湿空气的焓：湿空气的焓： vvaa hmhmH 湿空气的比焓：湿空气的比焓： va a dhh m H h kJ/kg（干空气）（干空气） 工程上，取工程上，取0 C时干空气、饱和水的焓为零，即时干空气、饱和水的焓为零，即 ha= 0 、 hv= 0 1.005(2501 1.863 )htdt 1.005 ap hc tt v 2501 1.863ht 温度温度t下干空气和水蒸气的焓分别为下干空气和水蒸气的焓分别为 温度温度t下干湿空气的焓为下干湿空气的焓为 kJ/kg（干空气）

13、（干空气） 水蒸气相变及定压产生过程30 6. 6. 湿空气的焓湿图湿空气的焓湿图 湿空气的焓湿空气的焓- -湿图是湿空气工程计算的重要工具。湿图是湿空气工程计算的重要工具。 （1 1） 定焓线簇定焓线簇 h0 、h1、 h2 、h3 （2 2） 定含湿量线簇定含湿量线簇 d1、 d2 、d3 （3 3） 定温线簇定温线簇 t0 、t1、 t2 、t3 （4 4） 定相对湿度线簇定相对湿度线簇 1、 2 、 3 水蒸气相变及定压产生过程31 水蒸气相变及定压产生过程32 1. 1. 加热吸湿过程加热吸湿过程 工程上的干燥处理过程，如谷物、木材、药材、纺工程上的干燥处理过程，如谷物、木材、药材、

14、纺 织品、食品、造纸等许多烘干工艺。织品、食品、造纸等许多烘干工艺。 人工干燥方法：利用未饱和湿空气来吸收被干燥人工干燥方法：利用未饱和湿空气来吸收被干燥 物体的水分，达到干燥的目的。物体的水分，达到干燥的目的。 为了提高湿空气的吸湿能力，通常先对湿空气为了提高湿空气的吸湿能力，通常先对湿空气 进行加热。由于加热过程中湿空气的含湿量不变，进行加热。由于加热过程中湿空气的含湿量不变， 但随着温度升高，相对湿度降低，湿空气的吸湿但随着温度升高，相对湿度降低，湿空气的吸湿 能力增强。能力增强。 水蒸气相变及定压产生过程33 在焓在焓- -湿图中湿空气的加热过程如湿图中湿空气的加热过程如1 12 2所

15、示。所示。 加热后的湿空气送入干加热后的湿空气送入干 燥室吸收被干燥物料的水燥室吸收被干燥物料的水 份。如果忽略干燥室与外份。如果忽略干燥室与外 界的热量交换，物料中水界的热量交换，物料中水 份蒸发所吸收的潜热完全份蒸发所吸收的潜热完全 来自湿空气，因此物料干来自湿空气，因此物料干 燥过程对湿空气来说是绝燥过程对湿空气来说是绝 热加湿过程，湿空气的含热加湿过程，湿空气的含 湿量湿量d 和相对湿度和相对湿度 增加，增加， 其焓值基本不变，如其焓值基本不变，如2 23 3 所示。所示。 水蒸气相变及定压产生过程34 2. 2. 冷却去湿过程冷却去湿过程 湿空气被冷却时，温湿空气被冷却时，温 度降低

16、。在温度降至露度降低。在温度降至露 点前其含湿量保持不变，点前其含湿量保持不变， 相对湿度逐渐增加。当相对湿度逐渐增加。当 相对湿度达到相对湿度达到1时，时， 湿空气饱和，如果再继湿空气饱和，如果再继 续冷却，则析出水份，续冷却，则析出水份， 过程将沿着的饱和曲线过程将沿着的饱和曲线 向含湿量减少、温度降向含湿量减少、温度降 低的方向进行，如低的方向进行，如1 12 2 所示。所示。 水蒸气相变及定压产生过程35 干湿球温度计由两个温度计构成，如图所示。干湿球温度计由两个温度计构成，如图所示。 如果将干湿球温度计置于通风良好如果将干湿球温度计置于通风良好 的湿空气中，由于湿球温度计上湿布的湿空气中，由