《混合气体和湿空气》PPT课件.ppt

2 1 了解理想气体混合物的不同物量单位的成分 摩尔质量和气体常数及比热容 热力学能 焓和熵的计算 2 理解湿空气 未饱和空气和饱和空气的含义 3 理解绝对湿度 相对湿度 含湿量的含义 并会用其分析常见现象 基本要求 3 内容导览 3 1混合气体的分压力定律和分体积定律3 2混合气体的成分表示法 自学 3 3混合气体的比热容 热力学能 焓和熵 自学 3 4湿空气的相对湿度3 5湿空气的比湿度和湿度图 自学 4 内燃机 燃气轮机装置中的燃气 N2 CO2 H2O O2 少量CO SO2 空气 N2 O2 少量CO2 惰性气体 混合气体热力性质取决于组成气体的性质及成分 混合气体 5 u cv t2 t1 h cp t2 t1 cp cv Rg eq 理想混合气体 6 3 1混合气体的分压力定律和分体积定律 一 分压力与分压定律1 分压力 在与混合气体相同的温度下 各组成气体单独占有混合气体的体积V时 给予容器壁的压力 2 分压定律 piV niRT piV niRT V pi RT ni nRT pV得p pi 道尔顿分压定律 7 pTV pTV pTV pTV 分压力pi 8 二 分体积与分体积定律 1 分体积 使各组成气体在保持着与混合气体相同的压力p和相同的温度T的条件下 把各组成气体单独分离出来时 各组成气体所占有的体积 2 分体积定律 pVi niRT pVi niRT p Vi RT ni nRT pV V Vi 9 pTV pTV pTV pTV 分体积Vi 10 3 2混合气体的成分表示法 混合气体的热力性质取决于组成气体的性质及成分 一 质量分数 二 体积分数 式 3 3 式 3 4 11 三 摩尔分数 四 各种分数之间的换算 1 质量分数与体积分数的换算 Rg i某组成气体的气体常数 Rg eq混合气体的折合气体常数 式 3 5 12 2 摩尔分数与体积分数的关系 Vmi 某组成气体的摩尔体积 据阿伏加德罗定律 在同温同压下 任何气体的摩尔体积相等 即 13 五 分压力的确定 组成气体的分压力等于混合气体的总压力与该气体摩尔分数 或体积分数 的乘积 同一组成 根据分压力 分体积的概念 对混合气体中的第i组分分别写出状态方程式 14 六 混合气体的折合气体常数和折合摩尔质量 1 折合摩尔质量 平均摩尔质量 混合气体的总质量与混合气体总的物质的量之比称为混合气体的摩尔质量 2 折合气体常数 混合气体视为假想的单质气体 该假想气体的气体常数称为 折合气体常数 15 例3 1 已知空气的体积分数为 N2 78 026 O2 21 000 CO2 0 030 H2 0 014 Ar 0 093 试计算折合摩尔质量 气体常数和各组成气体的分压力 设总压力为0 981 105Pa 解 根据式pi ip得 pN2 0 981 105 0 78026 7 65 104Pa pO2 0 981 105 0 21000 2 06 104Pa pCO2 0 981 105 0 00030 29 43Pa pH2 0 981 105 0 00014 13 73Pa pAr 0 981 105 0 00930 912 33Pa 16 3 3混合气体的比热容 热力学能 焓和熵 总参数等于各组元气体在混合温度下单独占有混合气体容积时相应参数的总和 一 混合气体的比热容 质量比热容 体积比热容 摩尔比热容 J kg K J m3 K J mol K 17 二 混合气体的热力学能和焓 理想气体混合物的热力学能等于各组元气体的热力学能之和 单位质量混合气体的热力学能 理想气体混合物的焓等于各组元气体的焓值之和 单位质量混合气体的焓 18 三 混合气体的熵 理想气体混合物的熵等于各组元气体处在与混合气体相同温度 相同体积 即相同温度 压力为分压力 时熵的总和 单位质量混合气体的熵 19 3 4湿空气的相对湿度 湿空气是干空气与水蒸气的混合物 湿空气可视为理想气体混合物看待 道尔顿定律p pv pa 湿空气中水蒸气的含量或成分随地理位置 季节 气候等条件影响随之改变 20 1 未饱和湿空气 干空气 过热水蒸气 pv低于当时湿空气的温度T对应的饱和压力Ps 未饱和湿空气 图3 3中状态a 湿空气中的水蒸气通常处于过热状态 未饱和空气可以接纳更多一些的水蒸气 一 饱和空气和未饱和空气 21 2 饱和湿空气 干空气 饱和水蒸气 pv达到了湿空气温度T对应的饱和压力ps 饱和湿空气 图3 3中状态b 达饱和时 水蒸气含量达最大值 唯有提高空气温度 使对应ps提高 才能进一步接纳水蒸气 22 二 绝对湿度和相对湿度 1 绝对湿度 单位体积 1m3 的湿空气中所含的水蒸气的量 即湿空气中水蒸汽的密度 对于饱和空气 绝对湿度即为其饱和干蒸汽的密度 23 例如 若 v 0 009kg m3 当t 25 v 0 0244kg m3 v v时湿空气中水蒸气远未达饱和 当t 10 v 0 0094kg m3 v v时湿空气中水蒸气基本达饱和 会感到阴冷潮湿 绝对湿度的大小不能完全说明空气的吸湿能力 即若空气温度不同 空气的吸湿能力不同 24 2 相对湿度 湿空气中水蒸气的分压力pv与同温度下饱和压力ps之比 或绝对湿度和相同温度下可能达到的最大绝对湿度 即饱和空气的绝对湿度 之比 空气中水蒸气含量为零 即为干空气 湿空气为饱和空气 即相对湿度越小 吸湿能力越强 相对湿度 有时叫饱和度 表示湿空气离开饱和空气的远近程度 但不能独立表示湿空气中水蒸气含量多少 25 四 干球温度 露点温度 湿球温度 1 干球温度 用普通温度计 干球温度计 测得的温度 即湿空气的温度 T 或t 表示 2 湿球温度 用湿纱布包裹的湿球温度计测得的湿纱布中水的温度 Tw tw 表示 说明 湿球温度并非热力学状态参数 其读数与掠过其上的风速有关 工程上 在风速2m s 40m s范围 Tw可近似为表征湿空气的状态参数 26 3 露点温度 在保持湿空气中水蒸气分压力pv不变的条件下 降低湿空气温度而使其达到饱和状态 相应的温度称为露点温度 图3 3中状态点d Td td 表示 即湿空气中水蒸气分压力pv所对应的饱和温度 Td f pv pv值越大 Td值也越大 说明当大气压力一定时 露点越高 说明水蒸气的分压力越大 那湿空气中所含水蒸气量就越多 27 3 5湿空气的比湿度和湿度图 一 比湿度 1 定义 每kg干空气中所含水蒸气的质量 又称含湿量 2 当大气压力一定时 比湿度和水蒸气的分压力有单值的对应关系 28 二 湿空气的焓 1 定义 湿空气的焓指1kg干空气及与之混合的水蒸气的焓的和 2 工程上用经验公式 29 判断 两种湿空气的相对湿度相同 但一个温度高 一个温度低 则温度高的空气的吸湿能力大于温度低的空气的吸湿能力 含湿量不变时 湿空气温度越高 则相对湿度