工程热力学第13章湿空气

工程热力学第13章湿空气工程热力学第13章湿空气工程热力学第13章湿空气工程热力学第13章湿空气工程热力学第13章湿空气工程热力学第1研究对象

无化学反应的理想气体混合物例：锅炉烟气CO2,CO,H2O,N2燃气轮机中的燃气空调工程中的湿空气水蒸气含量低，稀薄，当作理想气体水蒸气含量可变化，单独研究研究对象无化学反应的理想气体混合物例：锅炉烟气CO2,本章主要内容

1、成分描写2、分压定律和分容积定律3、混合物参数计算4、湿空气本章主要内容1、成分描写2、分压定律和分容积定律3、混合物§13-1混合气体的成分

第i种组元气体的质量成分：设混合气体由1,2,3,…,i,…k种气体组成各组元质量成分之和为1MassFraction§13-1混合气体的成分第i种组元气体的质量成分：摩尔成分molefraction设混合气体由1,2,3,…,i,…k种气体组成摩尔数第i种组元气体的摩尔成分：各组元摩尔成分之和为1摩尔成分molefraction设混合气体由1,2,平均摩尔质量M和折合气体常数R设混合气体的平均摩尔质量为M，摩尔数为n，则混合气体质量折合气体常数平均摩尔质量为MGasconstantofgasmixture平均摩尔质量M和折合气体常数R设混合气体的平均摩尔质量为M，与xi的换算已知xi与xi的换算已知xi§9-2分压定律和分容积定律Dalton’slawofadditivepressures:Thepressureofagasmixtureisequaltothesumofthepressureseachgaswouldexertifitexistedaloneatthemixturetemperatureandvolume

pTVpTVpTVpTV分压力pipartialpressure§9-2分压定律和分容积定律Dalton’slawo分压定律pTVpTVpTVpTV分压力pi分压定律pTVpTVpTVpT压力是分子对管壁的作用力分压定律的物理意义混合气体对管壁的作用力是组元气体单独存在时的作用力之和理想气体模型1.分子之间没有作用力2.分子本身不占容积

分压力状态是第i种组元气体的实际存在状态压力是分子对管壁的作用力分压定律的物理意义质量成分与混合物气体常数kJ/kg.K质量成分与混合物气体常数kJ/kg.KAmagat’slawofadditivevolumes:

Thevolumeofagasmixtureisequaltothesumofthevolumeseachgaswouldoccupyifitexistedaloneatthemixturetemp.andpressure

pTVpTVpTVpTV分容积VipartialvolumeAmagat’slawofadditivevolum分容积定律pTVpTVpTVpTV分容积Vi容积成分＝摩尔成分volumefraction分容积定律pTVpTVpTVpT为什么引入分容积定律混合气体的测量成分分析仪

得到

分压力状态是第i种组元气体的实际存在状态为什么引入分容积定律混合气体的测量成分分析仪得到§13-3混合气体的参数计算质量，摩尔数，压力，容积，内能，焓，定压比热容，定容比热容，熵，Ex总参数加和性总参数是各组元在分压力状态下的分参数之和（除总容积）§13-3混合气体的参数计算质量，摩尔数，压力，容积，混合物总参数的计算质量守恒摩尔数守恒

分压定律混合物总参数的计算质量守恒摩尔数守恒分压定律混合物比参数的计算加权性[kJ/kg][kJ/kmol]注意：各组成气体混合气体内能混合物比参数的计算加权性[kJ/kg][kJ/kmol]注意混合物比参数的计算[kJ/kg][kJ/kmol]注意：各组成气体混合气体焓混合物比参数的计算[kJ/kg][kJ/kmol]注意：混合物比参数的计算[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]定压比热容[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]定容比热容混合物比参数的计算[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]定混合物比参数的计算[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]熵[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]ex混合物比参数的计算[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]熵混合物容积的计算分容积定律总容积比容[m3/kg][m3/kmol]混合物容积的计算分容积定律总容积比容[m3/kg][m3/k§13-4同T同p下理想气体绝热混合熵增

典型的不可逆过程ABp

TxA

p

TxB

p

T1molA+B§13-4同T同p下理想气体绝热混合熵增典§13-4同T同p下理想气体绝热混合熵增ABp

TxB

p

TxA

p

T1molA+B多组元§13-4同T同p下理想气体绝热混合熵增ABpTxB同T同p下理想气体绝热混合熵增的说明1、混合熵增仅与xi有关，与气体种类无关0.2kmolO2与0.8kmolN2，同T同p下混合成1kmol0.2kmolH2与0.8kmolO2，同T同p下混合成1kmol混合熵增2、似乎同种气体同T同p下混合熵增也等于上式但根据熵的广延性，同种气体同T同p下混合熵增等于0吉布斯佯谬无分压力概念同T同p下理想气体绝热混合熵增的说明1、混合熵增仅与xi有关同T同p下理想气体绝热混合Ex损失ABp

TxA

p

TxB

p

T1molA+B混合前混合后混合前后Ex损失同T同p下理想气体绝热混合Ex损失ABpTxApT同T同p下理想气体绝热混合焓Ex损失同T同p下理想气体绝热混合焓Ex损失举例O2N2绝热刚性容器中，p1,O2=0.5MPa,nO2=0.6kmol的氧气与p1,N2=0.8MPa,nN2=0.4kmol氮气实现等温混合，试求混合气体的压力和混合熵增。解：举例O2N2绝热刚性容器中，p1,O2=0.5MPa,nO举例解答O2N2举例解答O2N2举例解答混合熵增举例解答混合熵增举例解答混合熵增举例解答混合熵增举例若两种气体皆为氧气，混合气体的压力和混合熵增又为多少。举例若两种气体皆为氧气，混合气体的压力和混合熵增又为多少。熵是状态参数，具有可加性

不同参数的混合熵熵是状态参数，具有可加性不同参数的混合熵湿空气＝（干空气＋水蒸气）空调、通风、烘干、冷却塔、储存§13-5湿空气的性质湿空气与一般理想混合气体的最大区别是水蒸气的成分可能变化。分压低理想混合气体DryairAtmosphericair湿空气＝（干空气＋水蒸气）饱和蒸汽

1、未饱和湿空气未饱和湿空气和饱和湿空气过热蒸汽水蒸气干空气＋过热水蒸气pv<ps(T)

Tspvps加入水蒸气，pvInsaturatedair饱和蒸汽1、未饱和湿空气未饱和湿空气和饱和湿空气过热蒸2、饱和湿空气未饱和湿空气和饱和湿空气干空气＋饱和水蒸气pv＝ps(T)

Tsps温度一定，不能再加入水蒸气Saturatedair2、饱和湿空气未饱和湿空气和饱和湿空气干空气pv＝ps(从未饱和到饱和的途径Tspvps1、

T加水蒸气pvab3、

pv不变，Tabaddc2、

pv，Tac4、

vaee结露Td露点温度从未饱和到饱和的途径Tspvps1、T加水蒸气p

Td=Ts(pv)结露与露点Dew-point湿润的夏天水管上常出现水珠?

冷水管t=20oCTsdpv=0.04bar大气温度t=30oCtd=28.98oC干燥的冬天pv小，

td<0.0

oC结霜frost

结雾？fog

Td=Ts(pv)结露与露点Dew-point湿润湿空气中所含水蒸气的量湿空气的湿度1、相对湿度relativehumidity2、比湿度Specifichumidity含湿量

Humidityratiod湿空气中所含水蒸气的量湿空气的湿度1、相对湿度relati1、相对湿度relativehumidity＝1

饱和湿空气

在相同的温度下：相对湿度＝0

干空气

0<<1

未饱和湿空气

表明湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度

反映所含水蒸气的饱和程度

越干燥，吸水能力强

越湿润，吸水能力低

1、相对湿度relativehumidity＝12、比湿度(含湿量)

Specifichumidity湿空气中干空气的量总不变，以此为计算基准

比湿度kg水蒸气/kg干空气？2、比湿度(含湿量)Specifichumidity湿以单位质量干空气为基准，理想混合气体kJ/kg干空气工程上，取0oC时§13-6湿空气的焓、熵和容积干空气的焓水蒸气的焓温度t下饱和水的焓hv=0ha=0干空气的焓以单位质量干空气为基准，理想混合气体kJ/kg干空气工程上，湿空气的熵kJ/kg干空气.K湿空气的熵kJ/kg干空气.K湿空气的容积m3/kg干空气分压定律湿空气的容积m3/kg干空气分压定律§9-7比湿度的确定和湿球温度无法直接测量,间接方法1.绝热饱和温度法d112mfTs12T2Adiabaticsaturationtemperature§9-7比湿度的确定和湿球温度无法直接测量,间接方法1.比湿度的确定空气d112mfTs12热力学第一定律水蒸气比湿度的确定空气d112mfTs12热力学第一定律水蒸气比湿度的确定d112mfTs12测得T1,T2,p比湿度的确定d112mfTs12测得T1,T2,p湿球温度Wet-bulbTemp.2.

干湿球温度法图5-9干湿球温度计t-twt-twt=tw=ts(pv)球面上蒸发热=对流热tw

绝热饱和温度T2湿球温度Wet-bulbTemp.2.干湿球温度法图5干球温度,湿球温度与露点温度图5-9干湿球温度计t=tw=tdTstwtdtt>tw>tdDry-bulbtemperature干球温度,湿球温度与露点温度图5-9干湿球温度计t=t§9-8

湿空气的焓湿图与热湿比湿空气的参数很多，有多少独立的变量根据吉布斯相律组元数2pb,h,d焓湿图相数1固定Psychrometriccharts§9-8湿空气的焓湿图与热湿比湿空气的参数很多，有多少独焓湿图的结构d=0干空气dh2、h线1、d线

h与

t

很接近

人为将

h旋转135度

h135度焓湿图的结构d=0干空气dh2、h线1、d焓湿图的结构dh3、t线正斜率的直线

h等干球温度线t焓湿图的结构dh3、t线正斜率的直线h等干球温度线焓湿图的结构dh是一组向上凸的线

h等相对湿度线t4、

线饱和线

上部未饱和线

下部无意义

干空气d=0

焓湿图的结构dh是一组向上凸的线h等相对湿度线t4、焓湿图的结构dhht4、

线ts=99.63oCd焓湿图的结构dhht4、线ts=99.63oCd焓湿图的结构dhht5、

线d焓湿图的结构dhht5、线d焓湿图的结构dhht6、露点tdpv下饱和湿空气td焓湿图的结构dhht6、露点tdpv下饱和湿空气td焓湿图的结构dhht7、湿球温度tw绝热饱和温度tdtwt焓湿图的结构dhht7、湿球温度tw绝热饱和温度tdtwt湿球温度与绝热饱和温度d112mfTs12热力学第一定律湿球温度与绝热饱和温度d112mfTs12热力学第一定律焓湿图的结构dhht8、热湿比h-d图上为直线ⅣⅠⅡⅢⅠ:Ⅱ:Ⅲ:Ⅳ:角系数：过程方向与特征焓湿图的结构dhht8、热湿比h-d图上为直线ⅣⅠⅡⅢⅠ:Ⅱ焓湿图的结构dhht8、热湿比12已知初态1过程斜率已知可确定终态焓湿图的结构dhht8、热湿比12已知初态1过程斜率已知焓湿图的结构dhht不同的pb不同的h-d图焓湿图的结构dhht不同的pb§13-9湿空气的基本热力过程

一、单纯加热或冷却过程d不变12qdh122’加热12放热12’hh

SimpleHeatingandCooling§13-9湿空气的基本热力过程一、单纯加热或冷却过程d不二、冷却去湿过程qdh122’34d1h1d4h4d1-d4h水CoolingwithDehumidification二、冷却去湿过程qdh122’34d1h1d4h4d1-d4三、绝热加湿过程dh12d1h1d2h2d2-d1h水t1t2向空气中喷水，汽化潜热来自空气本身，t蒸发冷却过程dtAdiabaticHumidification三、绝热加湿过程dh12d1h1d2h2d2-d1h水t1t四、加热加湿过程HeatingwithHumidificationdh12d1h1d2h2d2-d1h水t1t2qh2h1设t不变12设

不变133h3四、加热加湿过程HeatingwithHumidific五、绝热混合过程空调工程常用方法d1d2ma2ma1ma3d3AdiabaticMixingofAirstreams五、绝热混合过程空调工程常用方法d1d2ma2ma1ma3d五、绝热混合过程dh12h3h23h1d1d2ma2ma1ma3d3ma1ma2五、绝热混合过程dh12h3h23h1d1d2ma2ma1m例题dh12已知空气的t1=20oC，

p1=0.1MPa将其加热至t2=50oC，后送入干燥室，从干燥室排出时t3=30oC，求：1）