工程热力第十三章

1、工程热力第十三章1第1页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三湿空气=干空气(dry air)+ 水蒸气(water vapor) 湿空气是理想气体混合物一.未饱和湿空气(unsaturated air)和 饱和湿空气(saturated air)所以空气饱和与否取决于t，pv空气中的水蒸气2第2页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三如空气达成饱和的途径 t不变，pv上升，pv=ps(t)pv不变，t下降，t=ts(pv)3第3页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三二.露点dew point 湿空气中水蒸气压力pv所对应 的饱和温度，td=t

2、s(pv) 。4第4页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三 一.相对湿度（饱和度）- humidity j 湿空气中水蒸气的分压力与同温度同总压力下的饱和湿空气中水蒸气分压力的比值。j =0 干空气 0 j ts（p），如在1atm时，t100时， 由于水蒸汽的最大压力（饱和压力）psp5第5页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三二.含湿量d 每kg干空气中所含水蒸气的质量讨论：a）当p一定时，6第6页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三 已知图中1、2、3各点在同一等压线上，试比较其v、及d的大小。解：7第7页，共45页，2022年，5月

3、20日，4点27分，星期三三. 湿空气的焓湿空气的比焓是指含有1kg干空气的湿空气的焓值，它等于1kg干空气的焓和1kg水蒸气的焓之和。湿空气的焓值是以0时的干空气和0时的饱和水为基准点。当温度变化的范围不大（一般不超过100 ），可使用以下经验式计算：8第8页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三四. 干球温度tdry-bulb temperature，湿球温度tw -wet-bulb temperature和绝热饱和温度tw adiabatic-saturation temperature 1.干、湿球温度计(wet-and-dry-bulb thermometer; ps

4、ychrometer)原理9第9页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三干湿球温度计10第10页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三2.几点说明：绝热饱和温度与湿球温度几乎相等。干球温度、湿球温度（绝热饱和温度）和露点温度三者的关系：当空气饱和时取等号。空气的焓值h相同，则其湿球温度tw近似相等。空气的含湿量d相同，则其露点温度td相等。11第11页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三五. 湿空气的比体积1kg干空气和d kg水蒸气所组成的湿空气的体积。 六. 湿空气其他状态参数 按1kg干空气加dkg水蒸气的理想气体混合物计算。 注：湿空气

5、中水蒸气的参数可以通过查水和水蒸气的 热力性质表确定，也可以按理想气体性质计算。12第12页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三 50m3的房间内空气t1=30c，1=60%，被等压冷却到T2= 10c。已知 pb=0.1013MPa 求：1）初态时td，d1及H； 2）凝结水量mv； 3）放热量Q 解：1）13第13页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三2）14第14页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三3）15第15页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三13-4 湿空气的焓-湿图psychrometric chart

6、当p一定，湿空气的状态可用t、d(pv、td)、h(tw)等参数表示，但只有两个是独立变量。 湿空气的参数计算可用解析法和线图法。本章重点介绍线图法。一. h-d图注意：h-d图随pb改变而改变，湿空气的状态变化若涉及到Pb（总压力）的变化，将不能使用h-d图。A）制图依据16第16页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三17第17页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三B）线群介绍 总体说明（图13-5、图13-6 ）：两图均以1kg干空气量的湿空气为基准；纵坐标为h（kJ/kg（干空气），横坐标为d （kg（水蒸气）/kg（干空气）；两坐标夹角为135度；图

7、13-5：t=-2050 ，p=0.1MPa；图13-6：t=0250 ，p=0.1013MPa。18第18页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三 2）定h线（定tw线） 1）定d线 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。 一组平行于横坐标的直线群。 绝热增湿过程近似为等h过程，湿空气的湿球温度 tw(近似等于绝热饱和温度tw)是沿等h线冷却到= 100%时的温度。因此，焓值相同状态不同的湿空 气具有相同的湿球温度。 19第19页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三3）定

8、t线由h=1.005t+(2501+1.86t)d ，当湿空气的干球温度 t=定值时，h和d间成直线变化关系。t不同时斜率 不同。因此等t线是一组互不平行的直线，t愈高， 则等t线斜率愈大。 4）定线等线是一组上凸形的曲线。 所以总压力p一定时，=f(d,t) 。因d20第20页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三 h-d图都是在一定的总压力p下绘制的，水蒸气的分压力最大也不可能超过p。因此当湿空气温 度等于或高于100时， 定义为 =pv/p。等线就是等d线，所以各等线与t=100的等温 线相交后，向上折与等d线重合。 =0，即干空气状态，这时d=0，所以它和纵坐标线重合。

9、 =100%的等线是临界线，它将焓湿图分为两部分：上部是未饱和空气， 1； =100%曲线上各点是饱和湿空气。下部无实际意义。21第21页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三5）水蒸气分压力线当d0.622时，则pv与d近似成直线关系。所以 图中d很小那段的pv为直线。该曲线画在=100% 等湿线下方，pv的单位为kPa 6）定v线22第22页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三二.h-d图应用例1根据湿空气的任何两个独立参数，可在h-d图上确定湿空气的状态点，从而可以读取其他参数。23第23页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三例224第

10、24页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三13-5 湿空气过程及其应用湿空气热力过程求解的共同步骤： 1.画出流程草图； 2.在h-d图上画出过程； 3.写出水及干空气的质量守恒方程； 4.写出能量方程；一般利用稳流方程，不计动能差和位能差； 5.利用解析法或h-d图确定质、能方程中各参数； 6.求解。25第25页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三一. 加热或冷却过程26第26页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三二. 绝热加湿过程（1）喷水加湿质量守衡：能量守衡：27第27页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三（2）喷

11、蒸气加湿质量守衡：能量守衡：28第28页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三三. 冷却除湿过程1kg干空气的凝水量：冷却水带走的热量：29第29页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三四. 绝热混合过程干空气质量守恒：水蒸气质量守恒：能量守恒：联立求解，得：30第30页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三31第31页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三解：因为加热器内过程含湿量d不变，而 过程中pb保持不变，所以32第32页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三33第33页，共45页，2022年，5月20日，

12、4点27分，星期三所以，使物料蒸发1kg需：34第34页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三 某空调系统从户外引进38c，=30%的新鲜空气与从冷却盘管来的t=10 c， =100%的空气混合，若户外空气占20%（以干空气计），计算混合后空气的温度及相对湿度。（p=1105Pa）绝热混合，解：从h-d图35第35页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三或在h-d图上连接1，2，用d3=8.5与之相交，从交点读出 t=14.5c，=0.83。36第36页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三37第37页，共45页，2022年，5月20日，4点27

13、分，星期三 图示是现今广泛使用的逆流式冷却塔示意图，高温水自上而下，为饱和湿空气自下而上在塔内与水进行热质交换，各截面参数如图示，求： 1）列出塔的质、能守恒式； 2）若38第38页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三解：1）因为稳流，所以 质量守恒 能量守恒39第39页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三2） 据p=101325Pa，tl3=40c，tl4=25c，查表， hl3=167.5kJ/kg，hl4=104.655kJ/kg 据t1=30c，t2=38c，查表， ps1=4.241kPa ps2=6.624kPa，故pv1=1ps1=1.696kPa pv2=2ps2=6.492kPa 据40第40页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三41第41页，共45页，2022年，5月20日，4点27分，星期三 直径为1m，高为2m的桶内充满p=102.4kPa，t=32c，=75%的湿空气，经复杂过