热工基础-3-(3)-第三章 湿空气

第三章工质的热力性质和热力过程 湿空气 陕西科技大学机电学院 热工基础 主讲教师 袁越锦 1概述 涉及湿空气的常见的工业过程空气温度与湿度调节过程 物体的干燥过程 冷却水塔中的水冷却过程等 干空气与湿空气干空气 不含水蒸汽的空气称为干空气 湿空气 含水蒸汽的空气称为湿空气 湿空气 干空气 水蒸汽 分析湿空气时假定 把气相混合物看作是理想气体混合物 湿空气中的水蒸汽分压很低 0 003 0 004MPa 当蒸汽凝结成液相或固相时 液相或固相中不包含溶解的空气 空气的存在不影响蒸汽与其凝聚相之间的相平衡 下标约定 a 干空气 v 水蒸汽 s 饱和水蒸汽 无下标 为湿空气参数 湿空气 干空气 水蒸气 分压低 0 003 0 004MPa 理想混合气体 一 未饱和空气和饱和空气 未饱和空气是由干空气与过热蒸汽组成的混合物 未饱和空气 干空气 过热水蒸气 pv ps T 饱和空气是由干空气与饱和蒸汽组成的混合物 饱和空气 pv ps T 温度一定 不能再加入水蒸气 二 露点 和湿空气时所对应的那个温度 水蒸汽分压力所对应 下 使未饱和湿空气变成饱 的饱和温度 称为露点温度td或简称露点 或开始结露的温度称为露点温度 td表示 在给定的水蒸汽分压力 T pv 1 Td s d 露点 露点温度越高 说明湿空气中水蒸汽越多 pv越大 2相对湿度和含湿量 一 湿空气的相对湿度 1 绝对湿度单位容积的湿空气中包含的水蒸汽质量 也就是水蒸汽的密度 湿空气中水蒸汽的分压力愈大 其绝对湿度愈大 水蒸汽的分压力不可能超过该温度下水蒸汽的饱和压力 在一定温度下 水蒸汽达到饱和时 湿空气具有该温度下最大绝对湿度 两种具有相同绝对湿度的空气 他们也具有相同的 吸湿能力 吗 2 相对湿度 湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度的比值为相对湿度 0 100 饱和空气的相对湿度为100 相对湿度 愈小 表示空气中水蒸汽距离饱和状态愈远 空气吸收水分的能力愈大 即愈干燥 反之空气愈潮湿 一定容积的湿空气中水蒸汽质量与干空气质量之比 称为湿空气的 含湿量 用 表示 其单位为 kg水蒸汽 kg干空气 含湿量不是以1kg湿空气为计算基准 而是以1kg干空气作为计算的基准的 二 湿空气的含湿量 比湿度 在总压力p不变的情况下 一定的蒸汽分压力对应着一定的含湿量 在总压力p 温度T不变的情况下 相对湿度愈高 含湿量也愈高 三 湿空气的焓 考虑到湿空气中水蒸汽的质量经常变化 而干空气的质量是稳定的 所以湿空气的比焓是相对于单位质量的干空气而言 经验近似公式 kJ kg 例题 房间的容积为50m3 室内空气温度为30 相对湿度为60 大气压力Pb 0 1013MPa 求 湿空气的露点温度td 含湿量d 干空气的质量ma 水蒸气的质量mv及湿空气的焓值H 解 由饱和水蒸气表或附表15查得 t 30 时 Ps 4241Pa 所以 对应于此分压力时的饱和温度即为湿空气的露点温度 从上述表中可查得 含湿量 干空气的质量 水蒸气的质量 湿空气的总焓值 作业 P1063 43 查图表 思考题 P1022426 干球温度计 湿球温度计 大气 干湿球温度计工作过程图图 干湿球温度计示意图 3相对湿度测定 4035302520151050 5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 干球温度t 湿球温度tw 相对湿度 干球温度 湿球温度与相对湿度关系曲线图 4湿空气的焓湿图 在一定的总压力下 湿空气的状态可用等不同参数表示 其中只有两个是独立变量 根据两个独立参数可用解析法确定其他参数 从而对湿空气的热力过程进行分析计算 但这是较为繁复的 目前工程计算仍大量采用线图 线图法虽精度略差 但比解析法简捷方便 常用的线图有焓湿图 h d图 温湿图 t d图 焓温图 h t图 等 本书限于篇幅只介绍h d图 一 湿空气的焓 湿图 ts t1 t2 t3 t4 0 0d1d2d3d4d5 t5 t 0 00 51 01 52 02 53 03 54 04 55 05 56 06 5 水蒸汽的分压力pv 103Pa 100 常数 h 常数 温度t 含湿量dg kg 干空气 湿空气的焓湿图生成图 h d图由下列五种线群组成 1 等湿线 等d线 等d线是一组平行于纵坐标的直线群 露点td是湿空气冷却到 100 时的温度 因此含湿量d相同 状态不同的湿空气具有相同的露点 2 等焓线 等h线 等h线是一组与横坐标轴成135 的直线群 等h线亦可近似看成定湿球温度线 tw 3 等温线 等t线 可见在h d图上 定t线的斜率为正 且随t增大斜率增大 4 等相对湿度线 等 定 线是一组向上凸的曲线群 100 饱和空气曲线把h d图分成两部分 曲线以上为未饱和湿空气 曲线以下无实际意义 5 水蒸汽分压力线 干球温度t 湿球温度tw 露点温度td之间的关系 未饱和湿空气 饱和湿空气 t h tw td 100 干球温度t 湿球温度tw 露点温度td之间的关系 5湿空气基本热力过程 所用知识 能量平衡方程 热力学第一定律质量平衡方程 湿空气有关基本知识 基本概念 焓湿图 一 加热 或冷却 过程 加热 1 2 冷却 1 2 t td 湿空气的加热和冷却过程在焓 湿图上的表示 1冷空气 2热湿空气 2 喷淋水 二 湿空气的绝热加湿过程 湿空气的加热加湿过程的示意图 H1 Hw H2 1 湿空气加热加湿过程的热力学分析 能量平衡方程 等式两边同除以ma 得加热量 因 比起h1和h 来要小得多 所以在实际计算时 Q 加湿量 kJ kg干空气 kJ kg干空气 可近似取 2 湿空气的加热加湿过程在焓 湿图上的表示 3 湿空气绝热加湿过程 此时q 0 有 即 以上是喷水绝热加湿 若是喷蒸汽加湿 此时蒸汽带入的焓一般不能忽略 过程如图中1 2 热空气 冷空气 2 冷流体 凝结水 三 湿空气的冷却去湿过程 1 2 湿空气的冷却去湿过程示意图 H1 Hw H2 1 湿空气冷却去湿过程的热力学分析 能量平衡方程 等式