工程热力学湿空气

1.1 附件1.1 附件1：aceGBT19011-2023标准主要差异性分析0d0d8章湿空气本章根本要求和角系数等概念的定义式及物理意义。娴熟使用湿空气的焓湿图。把握湿空气的根本热力过程的计算和分析。8.1湿空气性质一、湿空气成分及压力湿空气=干空气+水蒸汽Bpp pa v二、饱和空气与未饱和空气未饱和空气=干空气+过热水蒸汽 饱和空气=干空气+饱和水蒸汽留意：由未饱和空气到饱和空气的途径：等压降温等温加压露点温度：维持水蒸汽含量不变，冷却使未饱和湿空气的温度降至水蒸汽的饱和状态，所对应的温度。三、湿空气的分子量及气体常数MrM rM 28.9710.95pva a v v B287Rp10.378 vB结论：湿空气的气体常数随水蒸汽分压力的提高而增大四、确定湿度和相对湿度确定湿度：每立方米湿空气中所含水蒸汽的质量。相对湿度：湿空气确实定湿度与同温度下饱和空气的饱和确定湿度的比值，1.1 附件1.1 附件1：aceGBT19011-2023标准主要差异性分析1dvvs相对湿度反映湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度。思考：在某温度t下，值小，表示空气如何，吸湿力气如何；相对湿度的范围：0<<1。应用抱负气体状态方程，相对湿度又可表示为p vps(比湿度)由于湿空气中只有干空气的质量不会随湿空气的温度和湿度而转变。定义：含湿量(或称比湿度)：1kg干空气的湿空气中，所混有的水蒸气质量称为湿空气的)。p

d622

v g/kg(a)BPV定义：1kg0.001dkg水蒸汽的焓的总和hha

0.001dhvh1.01t0.001d(25011.85t)g/kg(a)七、湿球温度需的热量来自两局部：降低湿布上水分本身的温度而放出热量。t高于湿纱布外表温度，通过对流换热空气将热量传给湿球。,湿纱布上水分蒸发的热量全部来自空气的对流换热,纱布上水分温度不再降低，此时湿球温度计的读数就是湿球温度。湿球加湿过程中的热平衡关系式：hct (dpw 2

d)103h1 2以无视不计。因此 h h1 22d附件1：ace与GBT19011-2023标准主要差异性分析结论：通过湿球的湿空气在加湿过程中，湿空气是一个等焓过程。湿空气的焓湿图一、定焓线与定含湿量线二、定干球温度线三、定相对湿度线四、水蒸汽分压力线五、热湿比湿空气在热湿处理过程中，由初态点1变化到终态点2。1-212的一条直线，这一条直线具有确定的斜率，称为热湿比。h h 2 1d d2 2

1000hd1000说明：湿空气在热、湿交换过程1-2的方向与特点热湿比εh-d1-2的倾斜度，也称角系数。湿空气的根本热力过程一、 加热过程3d1.1 1：aceGBT19011-2023标准主要差异性分析是枯燥工程中不行缺少的组成过程之一。t2

t h1

h1

d01

qh2

hkJ/kg(a)1t t h2 1

h 1 2 1qh h2 1

〔负值〕kJ/kg(a)假设d0等含湿量冷却三、绝热加湿过程t t h2 1

h1

d d1 2 1每kg干空气吸取水蒸汽：dd dg/kg(a)2 1四、定温加湿过程t t h2 1

h1

d d1 2 1qh2五、湿空气的混合

1

kJ/kg(a)混合后的状态点：h

ma1h

m ha2 21c m m1a1 a2md a1d1m

m da2 2c m ma1 a2六、湿空气的蒸发冷却过程m(ha 2

h)m hw3

m hw4 w4mw3mw4ma(d2d1)103例1：假设室外空气的参数为p=1.0133bar，t=30℃, =0.90，现欲经空气调整设备供给t2=20℃，4d附件1：ace与GBT19011-2023标准主要差异性分析=0.60h-d2解h-d8.1，t=30℃,=0.90，h-d1,并查得h1

=62.2kJ/k(a)，d1

=15.7g/kg(a)同样,由t=20℃，=0.602,并查得2 2h=34.1kJ/k(a)，d2

=15.7g/kg(a)，由定d2

线与=14,查得h =26.4kJ/kg(a),d=d4 2 4空调过程的分析：h-d1d=15.7g/kg(a)的定湿线进展到1与=13。此时已成饱和空气,再连续冷却，过程自状态3的放热量，可用焓差表示,即q=h4

h=26.4-62.2=-35.8kJ/kg(a)1式中负号表示冷却时湿空气放出热量。冷却去湿过程：每公斤干空气所析出的水分等于湿空气含湿量的削减量,即dd d=7.1-15.7=-8.6g/kg(a)4 1式中负号表示湿空气析出水分。4t8.80C，为20℃)，4沿定d4线进展用焓差表示,即qh2h4=34.1-26.4=7.7kJ/kg(a)1.1 附件1.1 附件1：aceGBT19011-2023标准主要差异性分析5d例2t=28℃t=19℃p=1bar，1 2 1用查湿空气图求出的含湿量、露点、相对湿度和焓值。t=28℃t=19d=0.0105kg/1 2 1〔kg/kg(a)t=14.6℃，相对温度=44%，=55〔kg/kg(a)。如与计算值相比，d由图上查得的数值误差不大，可以看出湿空气图应用起来简洁便利，很有有用价值。例3：夏天，大气压力p=1.0133bar，室外空气t=34℃，=80%。空调装置向室内供给t=20℃，1 1 3=50%的调整空气，空气供给量m=50kg/min。假设空调过程，先将空气冷却去湿，然后再加热至要3 A1〕〔2〕〔3〕加热器参与的热量。解h—d图上查出状态点123t

查得d=0.0274kg/(kg干空气)h=105kJ/(kg干空气)1

1 1 1t、查得d=0.0073kg/(kgh=38kJ/(kg3 3 3 3冷却去湿过程到达的状态为d=d=0.0073kg/(kg干空气)的饱和空气状态，照此查得2 3h=105kg/(kgt=9℃2 2空气中需要除去的水分为 (dw a

d)50(0.02740.0073)21.005kg/min冷却介质带走的热量为Q12

(ha

h) hw w其中分散水的焓为hw

C tpw2

4.186937.64kJ/kg故有 12

50(10527)1.00537.67386.2kJ/min23

(ha

h)50(3827)2500kg/min例4=1=760mmHg=25%d=5g/kg2120m3/mint=12℃。w假设是分别按以下三种过程进展：〔2〕〔3〕温度、处理每公斤干空由加热器传热的热量。〔1〕等干球温度处理过程向空气中喷入水，使湿空气的含湿量增加，但由于水在蒸发时要吸热，所以空气的干球温度必定要由于将空气的显热变成了汽化潜热。因此要维持空气干球温度不变，在喷雾和加湿的同时，还必需用加热盘管向空气供给足够的热量，以维持处理前后空气的干球温度不变。假设喷入空气中的水全部被空气吸取，则依据稳定流淌能量方程，由盘管供给空气的热量应为：Q m(ha 2

h)mh1 w w由质量平衡 mw

m(da

d)1h－d图上查得空气的初参数分别为：1 1d=2.1g/kgh=18.5kJ/kgv=0.82m3/kg1 1 1空气处理室出口的参数为：d=5g/kgt=12℃，=57%，h=18.5kJ/kg2 drv2 2 2流入的空气流量为120m3/min，比容v=0.82m3/kg。1∴120m0.82

mda

m(10.0021)am 146.34a 1.0021

146.03kg/min从质量平衡的关系式求得：52.1m 146.03 0.423kg/minw 1000∴加热盘管的供热量为：Q 146.03(2518.5)0.42350.4927.876kJ/min等相对湿度处理过程==25%d=5g/kgh-d图上查得其2它各参数分别为：

1 2 2tdrv2

=25.5℃，h2=38.1kJ/kg干空气入口空气量仍为120m3/min∴m=146.03kg/min，m=0.423kg/min，a wh=50.4kJ/kg2加热盘管的加热量为：Q m(ha 2

h)mhw w146.03(38.118.5)0.42350.42867.5kJ/min绝热加湿过程绝热加湿过程传给空气的热量为零，所以空气的焓保持不变，即h=h。由于要求d=5g/kg/kg(a)

1 2 2tdrv2

=5℃，=93% 过程中加热量：Q=02本章难点湿空气是一种抱负混合气体，遵循抱负混合气体的性质，但它与一般抱负混合气体又有重要区分含量将随之转变，因此要留意湿空气的特别性质：现象称为结露，其温度为露点，即水蒸汽分压力相对应的饱和温度为露点温度。空气。湿空气的干球温度和湿球温度：湿空气的温度称为干球温度，用湿纱布包住水银温度计的露点温度。思考题1．有人说，相对温度表示湿空气吸取水蒸气的力气，所以相对湿度一样时在不同温度下湿空气的力气是一样的，这种说法是否正确？说明理由。湿空气的露点能否等于湿球温度？能否大于湿球温度？湿空气和湿蒸气有什么不同？饱和湿空气和饱和蒸气有什么不同？为什么说未饱和空气中的水蒸气处于过热状态？大于大气压力时，相对湿度计算公式=p/p

是否还适用？w w s用什么方法可使未饱和空气变为饱和空气？假设把20℃时的饱和空气在定压下加热到30℃，它是否还是饱和空气？7．为什么说热力学湿球温度是湿空气的状态参数，而湿球温度计测得的温度值不是湿空气的状态参数？50%，在室外晾晒的湿衣服会消灭什么现象？为什么？在冷水塔中能把热水冷却到比大气温度还低，是否违反热力学其次定律？作业：8-2、8-5、8-8、8-9、8-10、8-11、8-13热平衡方程解决但需要指定热平衡方程解决但需要指定50度热水加热后回水温度是多少？这里假定回水温度为45度。200方空气升温13度需用的热量计算：空气比热cp=1.003kJ/(kg*K〔与初始温度有关，但粗略计算定为常数1.2kg立方8d米〔与温度米〔与温度有关，但粗略计算定为常数〕，1方=1立方米Q 空气=200立方*1.2kg/立方米*1.003kJ/(kg*K)*13k=3129.36kj水的比热=4.2kj/(kg*K)Q水=x千克*4.2kj/(kg*K)*〔50-45〕k=21x3219.36kj=21xx=153.3kg提示：此时空气升温终了时温度最高不会超过50度13000×1.2×1.003×A=3562×3600 A=13.66焓值的定义与计算公式空气中的焓值是指空气中含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准，称作比焓。工程中简称为焓，是指一千克干空气的焓和与它相对应的水蒸气的焓的总和。在工程上，我们可以依据确定质量的空气在处理过程中比焓的变化，来判定空气是得到热量还是失去了热量。空气的比焓增加表示空气中得到热量；空气的比焓减小表示空气中失去了热量。在计算气流经过换热器的换热量的时候，气流一侧的换热量计算通过焓差计算相当简便：Q=M*(H_out-H_in)QMH为气流比焓值。其实这不只针对气流，对于气液两相的制冷剂流淌，也是同样的计算方法。空气焓值的定义及空气焓值的计算公式空气的焓值是指空气所含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准。焓用符号i表示，单位是kj/kg干空气。1kgdkg水蒸气焓值之和。湿空气焓值计算公式化：i=1.01t+(2500+1.84t)d=〔1.01+1.84d〕t+2500d 〔kj/kg干空气〕t—空气温度℃dg/kg干空气1.01—干空气的平均定压比热kj/(kg.K) 1.84—水蒸气的平均定压比热kj/(kg.K) 2500—0℃时水